0 引言

20世纪80年代以来，人类社会进入到高速、繁荣的发展状态，对资源、能源的消耗达到了前所未有的水平，同时也对地球环境造成了一定程度的破坏.如何在经济高速发展的同时保护与人类的生存息息相关的地球是我们面临的重大挑战.地球物理学作为认识、研究地球的一门科学，在寻找资源、促进社会发展中已发挥了重要作用.如今，面对日益严峻的资源短缺和环境恶化现象，地球物理学更应该发挥其学科优势，继续丰富各种理论、方法、技术，为保护地球资源、环境作出贡献.

运用不同的地球物理方法原理，利用地球物理仪器，通过观测不同的地球物理场，实现对地球的认识更用来寻找油气、矿产等各种资源，解决工程、环境、地质等勘探问题.经过近百年的发展，地球物理方法的各个分支都形成了较为成熟的理论、技术体系，当前的研究热点多集中于进一步提高方法的探测深度、精度以及研制高性能观测仪器等方面.另一方面，随着应用领域越来越广泛，地球物理面临的各种应用难题越来越多.

2016年是“十三五”的第一年，也是《国家中长期科学和技术发展规划纲要(2006-2020年)》实施的最后一个五年的始年，更是实现国家新世纪科技发展目标的关键时期.在这样一个历史结点，十分有必要总结过去，统筹未来，寻找学科发展方向、服务经济建设、保护资源环境.于2016年6月26日-29日在北京召开的第七届环境与工程地球物理国际会议(International Conference on Environ mental and Engineering Geophysics, 简称7^th ICEEG)以资源与环境地球物理为主题，以促进交流、提高资源和环境地球物理探测水平为宗旨，为在该领域从事科研、技术开发和生产应用的工作者们提供了一次广泛交流的机会及切磋的平台.会议议题涉及油气、金属矿产、煤炭、页岩气、地热等资源地球物理探测，以及斜坡岩土体地质灾害、地面变形性地质灾害、矿井地质灾害、特殊岩土工程病害、土地荒漠化地质灾害、水土环境异常等环境与工程地球物理探测的技术方法、仪器设备及软件等方面的新进展.

本文通过分析第七届环境与工程地球物理国际会议的报告及论文, 综述了环境与工程地球物理的发展现状和趋势, 并给出若干意见和建议，供相关领域人员参考.

1 第七届环境与工程地球物理国际会议简介

自2004年6月第一届环境与工程地球物理国际会议(ICEEG)在武汉召开以来, ICEEG成为这一领域内近年来规模较高的学术会议.每两年召开一次，随后的第二届至第六届国际会议分别在武汉、成都、长沙、西安召开.历次会议的基本情况见表 1.

7^thICEEG于2016年6月在北京召开.由中国工程院和中国地球物理学会牵头主办；中国国家自然科学基金委员会地球科学部、中国地质大学(武汉)、中南大学、成都理工大学、长安大学、中国科学院地质与地球物理研究所和中国矿业大学(北京)联合主办；中国工程院能源与矿业工程学部、中国科学院地质与地球物理研究所和中国矿业大学(北京)承办；中国科学院矿产资源研究重点实验室、中国科学院页岩气与地质工程重点实验室、中国科学院电子学研究所、煤炭资源与安全开采国家重点实验室、中国地球物理学会矿山地球物理专业委员会、中国地球物理学会工程地球物理专业委员会、中国地球物理学会地球物理技术委员会、中国地球物理学会浅地表地球物理专业委员会、北京劳雷物理探测仪器有限公司和北京欧华联科技有限责任公司等协办.

中国地球物理学会常务理事、中国地球物理学会浅地表地球物理专业委员会主席夏江海教授主持会议.中国工程院副院长田红旗院士、中国科学院地质与地球物理研究所所长朱日祥院士、中国矿业大学(北京)校长杨仁树教授、美国勘探地球物理学会(SEG)主席John Bradford教授、中国地球物理学会秘书长郭建研究员和环境与工程地球物理国际会议秘书长徐义贤教授在开幕式上先后致辞.参加本次会议的两院院士有：刘光鼎院士、何继善院士、彭苏萍院士、滕吉文院士、赵文津院士、康玉柱院士、蔡美峰院士、李阳院士和武强院士.

来自中国、美国、意大利、瑞士、哈萨克斯坦、德国、法国、中国台湾等国家和地区的专家学者共300余人参会，完成了105个口头报告和15个张贴报告.会议分为四个专题，各专题文章数量见表 2.中国科学院地质与地球物理研究所、中国矿业大学(北京)投稿数量较多.共收到论文223篇，精选出的162篇论文被编入《Resource Detection and Environmental Protection with Applied Geophysics》文集(见表 2)，现已由Atlantis出版社出版.表 3列出了投稿数量前十名的单位.本次会议的召开，对于推进地球物理与资源环境的科技进步具有重要的意义.

2 专题热点分析

第一专题为资源勘查地球物理，共收到文章53篇，录用35篇.在煤田和金属矿产勘察领域，地球物理技术应用广泛，但仍有一些未解决的难题，如：在强电磁干扰矿区微弱有效信号的提取问题、深部矿产的高分辨率精细探测问题等.以前的研究中频率域电磁测深中的“假极值”往往被当做设法消除的对象，薛国强等提出了一种新的思路，利用“假极值”尝试解释数据，该方法已在太原、大同等地区得到应用，并取得了良好的效果.为了改善噪声数据解释的影响，闫述等提出了利用CSAMT的磁场分量或电场分量的数据计算视电阻率.在大同矿区积水空区的探测结果表明，单分量探测和解释是有效的.姚大为利用AMT方法在青藏高原羌塘盆地寻找天然气水合物，地电断面的二维反演结果显示永冻层的厚度为50~100 m之间，冻土发育程度主要受构造断裂带、沉积松散层、地表水、海拔因素控制，该区块适合积累和储备天然气水合物.李燕丽等通过时频电磁勘探技术，有效地提取了隐伏油气的信息，结合已知储层的时频电磁异常，预测了研究区的隐伏的油气有利区，指导油气勘探.陈卫营等提出了一种基于钻孔TEM和地面SOTEM的新型瞬变电磁装置，采用FDTD方案计算二维地电响应并分析其特点，可以很好的识别矿体的电性特征和位置；马凤山等利用电阻率法研究富硒海底矿山覆盖层剥蚀构成的安全威胁.

第二专题为环境灾害地球物理，共收到文章70篇，录用51篇.John Bradford依据野外实践经验，提出了直接从地表计算波场的外推而无需基准面的算法，解决了由外部因素造成的高程静校正后偏移失效的问题.Laura Socco结合油气勘探数据处理方法，引入P波速度模型，使联合反演直接近似估计的几种算法得以实施，从而使得合成数据从一维扩展到二维.林志平在研究土石坝的渗流问题时，采用ERT监控大坝的充水状况，并对未来的渗流情况进行预测，提出了2D ERT正演模拟方法，并提倡将其应用于调查堤坝的工程计划和潜在问题中去.于景邨利用矿井瞬变电磁多分量的特征规律，用数值模拟的方法来模拟老窑水的分布情况，提出综合振幅在水平和垂直分量上的结果，才能较为可靠的预测老窑水.陈康等在数值模拟的基础上，利用瞬变电磁法和抽水试验，提出了一种快速定量判断了复杂含水区富水性的方法，在内蒙古某煤矿进行了探索性应用.曹清华等利用高温传感器，开发了一种配套检测软件，直接放置在地下燃烧区巷道现场监测，该资料为新疆大面积煤炭自燃火灾区域的管理和治理效果提供了基础资料.随着煤炭产量在中国西北地区的快速增长，红土(N2) 造成了一系列的浅层生态和地质灾害的破坏，韦瑜利用阻抗反演和概率神经网络的技术进行地震数值模拟，来研究地震勘探技术的应用，保护浅层水资源.

第三专题为浅地表地球物理，共收到文章66篇，录用51篇.邵广周等利用瑞利波的频散特性，将交错网格有限差分法应用在波场模拟中得出合成地震记录，在此基础上，修改了瑞利波的衍射方程走时，并利用更适合于非平稳信号处理技术的广义S变换提取的衍射瑞利波从裂缝边界到达接收器的时间，然后用到达时间来计算裂缝的边界位置.Omisore B.O.等利用电阻率法调查了尼日利亚塔拉巴州曼比拉高原的机场跑道的地下地质信息，为机场跑道的位置定位提供了重要参考.罗红明等通过对坝基的典型代表点钻孔弹性模量试验和声波检测，得到了工作场所的基础灌浆软岩变形行为的参数，并推导了波速度Vp和弹性模量E之间的潜在关系，然后使用波速评价了岩石的质量.程逢等证明了共中心点(CMP)道集为常见的虚拟源多通道互相关采集叠加分析(CVS)和单炮面波数据提供准确的相速度曲线，并重建高分辨率二维Vs结构，数值模拟算例表明，该新方法与传统CMPCC和MASW方法相比，在提高地下色散的测量精度和分辨率方面具有优越性.杨瑞召等使用地面阵列检测了两个微震事件，提出使用井下检波器进行微震事件和穿孔事件的记录.使用S变换推导出这些事件的时频表达式，描述了这三种类型的微震事件内容并进行了相互比较.杜文凤等为了更好地识别地质异常，在利用地震属性技术的同时，将改进的蚁群跟踪方法引入到地震三维数据体中，对区域结构进行了解释，由于其判别属性的提取和分析能力，蚁群跟踪对断层具有很强的表征.王超凡等将被动面波法首次应用在在大型水利水电工程中，获得了良好的结果.祁明松等通过对实际的木舟所造成的磁场的测试和分析，证明采用磁力测量法检测古木舟船是可行、可靠、有效的，最后简述了检测古木船磁的适用条件及探测实例，可以为考古学家提供参考.李貅等提出了一种用于隧道超前地质预报的地下核磁共振三维共振响应的正演模拟方法，通过分析总结SNMR非共振响应，得出了地下MRS的非共振响应，使用三维有限元法得到一系列的数值例子阐述了非共振响应特征.

第四专题为地球物理技术，共收到文章34篇，录用25篇.近年来随着我国对仪器研发的重视和大量的投入，一大批优秀的地球物理学家投入仪器研发的工作中，很多国产仪器达到了世界先进水平.何继善院士提出的广域电磁法日趋完善，在“危机矿山电(磁)方法有效性对比”项目中，在矿山强电磁干扰的条件下，广域电磁法优于国外设备取得了很好的探测效果.彭苏萍院士团队针对矿井水、小断层及破碎带等矿井灾害源的探测精度、范围和准确性满足不了矿井安全开采需求的问题，研制了矿井地质雷达，采用多项新技术，克服了矿区电磁干扰大、探测深度和精度不能满足要求等问题.底青云团队研发了多通道瞬变电磁装备(MTEM)，该方法采用大功率、大收发距编码发射，类地震多次覆盖阵列式接收，全场区观测，并采用了弱信号解码技术.该方法很好的解决电磁大深度探测问题，大大提高了野外工作效率.经过野外试验，偏移距可达5850m，反演深度达到4500m，实测数据处理的视电阻率断面图与地震解释资料对比，其构造、形态及断裂位置吻合较好.武军杰等介绍了利用接地电源钻井TEM勘测深导电矿体，特别是在地表TEM受到深度限制或者受到如浅层覆盖硫化物及外围矿化层导电体影响的区域.接地电源系统的探测深度比磁源系统深，更适合于复杂地形区域的深部找矿.杨海燕等针对传统的多匝线圈的互感耦合相对较大, 检测的“盲区”增加的问题，提出了一种锥形场源设备.真齐辉等为了解决大功率发射机笨重、低功率传输等问题，提高工作效率，提出了一种简单实用的功率控制策略，可以很好的实现仪器轻便化.唐新功等基于麦克斯韦方程在频域计算无限线源的电磁源响应，形成对二维各向异性的响应特性的认知，推导和计算基于有限元方法求解偏微分方程的解决方案，并划分出平行电场线源TE模式和磁场平行的TM模式.

3 前沿问题

我国经济的快速粗放式发展，带来了资源的大量消耗和与环境的持续恶化，用地球物理的思路解决资源和环境的问题刻不容缓.ICEEG2016的前沿问题如下：

(1) 地球物理高端装备研发

制约我国地球物理科技发展的一个重要原因是高端仪器的自主研发状况落后.据估计，我国80%以上的高端地球物理仪器依赖进口.在这种情况下，提高地球物理高端仪器研发力度，成为地球物理行业发展的关键点之一.为了实现对地下资源的快速精细探测，林君、方广有团队分别研发了基于无人机的航空、半航空瞬变电磁仪.为了解决深部矿产资源勘探问题，底青云团队研发了多通道瞬变电磁装备(MTEM)和SEP电磁探测系统，极大地提高了电磁法的探测深度和精度.为了解决隧道超前探的探测精度，李貅团队研发阵列天线源瞬变电磁系统，进一步提高了发射源的强度和探测精度.

(2) 地球物理大深度探测技术

寻找新的地球物理方法解决大深度、高精度资源勘查是目前急需解决的问题，我国很多地球物理工作者在这方面做了大量的工作.何继善院士提出的广域电磁法将传统的频率电磁法的远区观测模式调整到过渡区观测，大大提高了观测信号的强度，与CSAMT相比，勘探深度提高了3倍.底青云等研发的多通道瞬变电磁装备(MTEM)采用大功率、大收发距伪随机码发射，类地震多次覆盖阵列式接收，全场区观测，很好的解决电磁大深度探测问题，大大提高了野外工作效率，野外试验勘探深度可达4500 m.薛国强等提出了瞬变电磁电性源短偏移装置(SOTEM)，利用阶跃关断的脉冲波形作为激励源，将观测点调整到过渡区甚至近区，勘探深度能达到2000 m左右.

(3) 矿区环境下的噪声去除问题

矿区是一个复杂的电磁工作环境，矿井金属支架和施工设备均对电磁探测造成严重干扰.彭苏萍院士攻克了大功率防爆发射机、宽带发射机的难题，并采用地线纹波保护电路，在增加发射机功率的基础上，减少高压脉冲产生的耦合和线路纹波噪声，开发了低频组合雷达天线，解决了低频组合天线阻抗匹配难题，研制出了矿井地质雷达系统，通过多种天线的数据融合处理技术，灾害源有效探测识别精度达到3 m，很好的解决了井下80 m深度范围内高精度探测的难题.罗维斌等提出了基于循环互相关方法来获得全区视电阻率，提高电磁测深的效率，改善全区视电阻率的频率分辨率，能有效地抑制工频干扰，具有增强抗干扰能力.武欣等提出了一种改进的方法优化仪器的采样功能，设计高斯函数用作窗函数提高宽带抗噪能力和使用高斯函数梳状滤波器滤波作为加权函数以提高抗噪能力.程久龙等提出了矿井瞬变电磁井下金属干扰的校正方法.李海等认为选择合适的阈值方案，Hilbert huang变换可以应用于抑制噪声的PRBS响应中.

(4) 地下目标体的精细识别问题

要实现对地下目标体的精细探测，首先需要选择合适地球物理方法，然后对数据进行精确处理与解释，最终实现地下目标体的精细探测和有效识别.地下目标体的类型往往与经济发展需要相结合，例如，与“一带一路”基础设施建设相呼应，地下目标体主要包括铁路建设沿线采空富水区、城市轨道交通建设沿线地裂缝、隧道超前探测等.贾豫葛等利用瑞利型槽波、于景邨等采用矿井瞬变电磁实现对煤矿采空区、含水构造的探测和有效识别.李忠生等采用大吨位车载震源实现对西安6号线地铁地裂缝的高精度勘查.杜文凤等采用3D地震技术实现地裂缝的精细识别.邵广周等利用广义瑞利波S变换实现对近地表裂缝的高精度认知.李貅等采用阵列式天线源瞬变电磁提高了隧道超前探测的精度.刘斌等使用TBM技术实现隧道超前地质勘查.钟世航等利用弹性反射波法实现对隧道地下水的有效识别.在选择合适地球物理方法实现野外数据采集后，需要对数据进行精确解译：Bradford利用逆时偏移成像技术实现对探地雷达数据的精确分析；Bernard基于3D成像技术实现对金属矿产资源激发极化数据的精确处理；王伟等利用槽波层析成像实现对煤矿陷落柱的有效识别.

致谢 感谢审稿专家提出的修改意见和编辑部的大力支持！