近日，中國礦業(yè)大學(xué)王行風(fēng)、陳國良團(tuán)隊在礦區(qū)生態(tài)環(huán)境知識圖譜研究方面取得了新進(jìn)展，相關(guān)成果以《面向生態(tài)監(jiān)管的礦區(qū)生態(tài)環(huán)境知識圖譜構(gòu)建及應(yīng)用》為題在《金屬礦山》雜志實現(xiàn)了在線首發(fā)。中國礦業(yè)大學(xué)環(huán)境與測繪學(xué)院為第一單位、自然資源部國土環(huán)境與災(zāi)害監(jiān)測重點實驗室為第二單位

本項成果受到深地國家科技重大專項（編號：2024ZD1004101）和國家自然科學(xué)基金項目（編號：42274048）聯(lián)合資助。

礦產(chǎn)資源的開發(fā)不可避免地會影響生態(tài)環(huán)境，造成生態(tài)環(huán)境退化，影響著礦區(qū)的生態(tài)可持續(xù)發(fā)展。科學(xué)評估和精準(zhǔn)監(jiān)管采動擾動下的礦區(qū)生態(tài)環(huán)境演變一直是生產(chǎn)部門、監(jiān)管部門的關(guān)注焦點。多年來，專家學(xué)者針對礦區(qū)生態(tài)環(huán)境的分析與評估已開展了較為豐富的研究，與采動擾動機(jī)理、生態(tài)響應(yīng)機(jī)制、生態(tài)效應(yīng)分析評價、生態(tài)保護(hù)措施以及管理對策等方面相關(guān)的研究成果較為豐富。但總的來說，該類研究多關(guān)注顯性采動災(zāi)害（如塌陷地、地裂縫等），忽略隱性生態(tài)損傷；研究思路多“重監(jiān)測與感知，輕發(fā)現(xiàn)與預(yù)警”，評估方式多屬于傳統(tǒng)的監(jiān)測—分析—評估的模式，因此不可避免地存在依賴專家經(jīng)驗、主觀、低效、重事后分析、被動感知，數(shù)據(jù)挖掘和利用力度不足等問題，對于非法開采、超強(qiáng)度開采、越界開采等難以有效的感知，越來越難以滿足礦區(qū)生態(tài)監(jiān)管的現(xiàn)實需求。

受益于現(xiàn)代科技的迅猛發(fā)展，礦區(qū)生態(tài)監(jiān)測已經(jīng)進(jìn)入了天—空—地—人立體協(xié)同的智能感知時代，與礦區(qū)生態(tài)環(huán)境相關(guān)的監(jiān)測數(shù)據(jù)驟增，生態(tài)要素表達(dá)日益豐富精細(xì)，為開展多尺度、長時序、高頻次的生態(tài)狀態(tài)感知或反演奠定了數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。因此，在以“大數(shù)據(jù)、大模型”為代表的智能應(yīng)用時代，如何充分利用現(xiàn)有的行業(yè)領(lǐng)域知識，挖掘海量生態(tài)監(jiān)測數(shù)據(jù)的應(yīng)用潛力，實現(xiàn)采動擾動下的礦區(qū)生態(tài)要素?fù)p傷狀態(tài)的智慧識別、主動發(fā)現(xiàn)以及提前預(yù)警，成為行業(yè)的迫切需求和智能應(yīng)用時代的研究熱點。

知識圖譜是借助關(guān)系描述世界萬物之間、復(fù)雜知識之間聯(lián)系的圖模型，其核心優(yōu)勢在于對復(fù)雜關(guān)系網(wǎng)絡(luò)的理解能力和對知識關(guān)系更強(qiáng)的構(gòu)建能力。相較于傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，知識圖譜在存儲知識的同時又存儲知識之間的各種關(guān)系，從而使得計算機(jī)能夠更進(jìn)一步理解、揭示和解釋領(lǐng)域知識的動態(tài)發(fā)展規(guī)律。近年來，地學(xué)工作者將地理知識的時空特征與知識圖譜相結(jié)合，提出了地理知識圖譜。地理知識圖譜可有效描述地理實體的語義關(guān)系、時間關(guān)系和空間關(guān)系，在地理知識的表達(dá)、理解、獲取與推理方面呈現(xiàn)出巨大的應(yīng)用潛力，并已在風(fēng)險識別、智能應(yīng)用、時空推理、安全評估、生態(tài)環(huán)境等方面體現(xiàn)出了越來越大的優(yōu)勢，已成為提升大數(shù)據(jù)價值、促進(jìn)信息服務(wù)能力和產(chǎn)業(yè)發(fā)展的高效工具之一。

以“大數(shù)據(jù)、大模型”為代表的新一代智能化信息技術(shù)的應(yīng)用，為生態(tài)環(huán)境研究提供了新的視角。構(gòu)建以“人工智能”為核心的生態(tài)環(huán)境監(jiān)管新模式已成為現(xiàn)代生態(tài)監(jiān)管研究的重要課題。礦區(qū)生態(tài)環(huán)境的“輕發(fā)現(xiàn)、重事后、強(qiáng)評估、弱預(yù)警”的傳統(tǒng)監(jiān)管分析方式難以滿足管理部門的精準(zhǔn)識別、快速高效以及提前發(fā)現(xiàn)的迫切需求。

在此背景下，王行風(fēng)、陳國良團(tuán)隊提出了面向生態(tài)監(jiān)管的礦區(qū)生態(tài)環(huán)境知識圖譜的構(gòu)建框架，分析了協(xié)同感知、認(rèn)知學(xué)習(xí)、圖譜表達(dá)和智慧應(yīng)用等關(guān)鍵環(huán)節(jié)，定義了擾動源、生態(tài)要素、采動災(zāi)害、感知數(shù)據(jù)、分析指標(biāo)以及評估模型本體的概念層次關(guān)系、語義關(guān)系以及時空關(guān)系。并以永夏礦區(qū)為例，對所提的技術(shù)與方法進(jìn)行了應(yīng)用驗證研究

礦區(qū)生態(tài)環(huán)境知識圖譜構(gòu)建與應(yīng)用框架

該項研究成果如下：

（1）立足于采動擾動下的礦區(qū)生態(tài)損傷的提前發(fā)現(xiàn)與主動識別，從知識圖譜結(jié)構(gòu)的本質(zhì)出發(fā)，構(gòu)建了面向生態(tài)環(huán)境監(jiān)管的礦區(qū)生態(tài)環(huán)境知識圖譜，闡述和分析了生態(tài)環(huán)境知識圖譜構(gòu)建的關(guān)鍵技術(shù)，為礦區(qū)生態(tài)環(huán)境的智慧監(jiān)管奠定了基礎(chǔ)。

（2）實例應(yīng)用表明，知識圖譜輔助下的礦區(qū)生態(tài)環(huán)境演變分析可使生態(tài)監(jiān)管的精準(zhǔn)化、智能化得到實質(zhì)性的提升，可為政府、管理部門對礦區(qū)生態(tài)環(huán)境狀態(tài)的快速、高效和準(zhǔn)確的感知提供有效的支持，對協(xié)調(diào)資源開采與生態(tài)環(huán)境共同發(fā)展、促進(jìn)綠色礦山與礦區(qū)生態(tài)文明建設(shè)等具有重要的科學(xué)意義。

（3）下一步將以構(gòu)建的礦區(qū)生態(tài)環(huán)境知識圖譜為基礎(chǔ)，完善采動領(lǐng)域知識提取與挖掘、融合GeoAI、地理空間科學(xué)和深度學(xué)習(xí)框架，開展基于本體的礦區(qū)生態(tài)環(huán)境損傷的智能推理和主動發(fā)現(xiàn)機(jī)制研究，完善礦區(qū)生態(tài)環(huán)境演變過程的動態(tài)感知、智能推理和提前發(fā)現(xiàn)能力，以豐富礦區(qū)生態(tài)演變和生態(tài)修復(fù)理論，進(jìn)一步提升礦區(qū)生態(tài)環(huán)境監(jiān)管水平。

作者簡介

王行風(fēng)

中國礦業(yè)大學(xué)環(huán)境與測繪學(xué)院副教授、博士、碩士研究生導(dǎo)師，主要從事GIS基本理論、BIM與GIS集成、煤礦區(qū)生態(tài)環(huán)境與時空智能挖掘等相關(guān)研究工作，近年來研究興趣主要集中于生態(tài)隱患、生態(tài)災(zāi)害的主動發(fā)現(xiàn)與智能識別、超網(wǎng)絡(luò)、地理知識圖譜等方面。主持/參與國家重點研發(fā)計劃、國家863計劃、國家自然科學(xué)面上基金、江蘇省自然科學(xué)基金以及企業(yè)縱橫項目10余項。獲省部級科技進(jìn)步獎二等獎4項、三等獎3項，擁有移動GIS軟件著作權(quán)多項，發(fā)表學(xué)術(shù)論文30余篇，出版專著與教材3部。兼任中國衛(wèi)星導(dǎo)航定位協(xié)會室內(nèi)導(dǎo)航定位委員會委員，中國地理信息產(chǎn)業(yè)協(xié)會會員，中國自然資源學(xué)會會員。

擴(kuò)展閱讀

[1] 王行風(fēng)，陳國良.面向生態(tài)監(jiān)管的礦區(qū)生態(tài)環(huán)境知識圖譜構(gòu)建及應(yīng)用[J/OL].金屬礦山，1-11[2025-06-24].

[2] 陳國良，時洪濤，汪云甲，等.礦山地質(zhì)環(huán)境“天—空—地—人”協(xié)同監(jiān)測與多要素智能感知[J].金屬礦山，2023（1）：9-16.（F5000論文，點擊參閱

《金屬礦山》簡介

《金屬礦山》由中鋼集團(tuán)馬鞍山礦山研究總院股份有限公司和中國金屬學(xué)會主辦，主編為中國工程院王運敏院士，現(xiàn)為北大中文核心期刊、中國科技論文統(tǒng)計源期刊（中國科技核心期刊）、中國精品科技期刊（F5000頂尖學(xué)術(shù)論文來源期刊）、中國百強(qiáng)報刊、RCCSE中國核心學(xué)術(shù)期刊（A）、中國期刊方陣雙百期刊、國家百種重點期刊、華東地區(qū)優(yōu)秀期刊，被美國化學(xué)文摘（CA）、美國劍橋科學(xué)文摘（CSA）、波蘭哥白尼索引（IC）、日本科學(xué)技術(shù)振興機(jī)構(gòu)數(shù)據(jù)庫（JST）等世界著名數(shù)據(jù)庫收錄。主要刊登金屬礦山采礦、礦物加工、機(jī)電與自動化、安全環(huán)保、礦山測量、地質(zhì)勘探等領(lǐng)域具有重大學(xué)術(shù)價值或工程推廣價值的研究成果，優(yōu)先報道受到國家重大科研項目資助的高水平研究成果。根據(jù)科技部中國科技信息研究所發(fā)布的《2024中國科技期刊引證報告（核心版）》，《金屬礦山》核心總被引頻次位列26種礦業(yè)工程技術(shù)學(xué)科核心期刊第1位；根據(jù)中國知網(wǎng)發(fā)布的《中國學(xué)術(shù)期刊影響因子年報》（2024版），《金屬礦山》學(xué)科影響力位居73種礦業(yè)期刊第9位。

編排：戴穎熠

審核：王小兵

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