《金属矿山》成果首发！面向生态监管的矿区生态环境知识图谱构建及应用

近日，中国矿业大学王行风、陈国良团队在矿区生态环境知识图谱研究方面取得了新进展，相关成果以《面向生态监管的矿区生态环境知识图谱构建及应用》为题在《金属矿山》杂志实现了在线首发。中国矿业大学环境与测绘学院为第一单位、自然资源部国土环境与灾害监测重点实验室为第二单位

本项成果受到深地国家科技重大专项（编号：2024ZD1004101）和国家自然科学基金项目（编号：42274048）联合资助。

矿产资源的开发不可避免地会影响生态环境，造成生态环境退化，影响着矿区的生态可持续发展。科学评估和精准监管采动扰动下的矿区生态环境演变一直是生产部门、监管部门的关注焦点。多年来，专家学者针对矿区生态环境的分析与评估已开展了较为丰富的研究，与采动扰动机理、生态响应机制、生态效应分析评价、生态保护措施以及管理对策等方面相关的研究成果较为丰富。但总的来说，该类研究多关注显性采动灾害（如塌陷地、地裂缝等），忽略隐性生态损伤；研究思路多“重监测与感知，轻发现与预警”，评估方式多属于传统的监测—分析—评估的模式，因此不可避免地存在依赖专家经验、主观、低效、重事后分析、被动感知，数据挖掘和利用力度不足等问题，对于非法开采、超强度开采、越界开采等难以有效的感知，越来越难以满足矿区生态监管的现实需求。

受益于现代科技的迅猛发展，矿区生态监测已经进入了天—空—地—人立体协同的智能感知时代，与矿区生态环境相关的监测数据骤增，生态要素表达日益丰富精细，为开展多尺度、长时序、高频次的生态状态感知或反演奠定了数据基础。因此，在以“大数据、大模型”为代表的智能应用时代，如何充分利用现有的行业领域知识，挖掘海量生态监测数据的应用潜力，实现采动扰动下的矿区生态要素损伤状态的智慧识别、主动发现以及提前预警，成为行业的迫切需求和智能应用时代的研究热点。

知识图谱是借助关系描述世界万物之间、复杂知识之间联系的图模型，其核心优势在于对复杂关系网络的理解能力和对知识关系更强的构建能力。相较于传统的数据结构，知识图谱在存储知识的同时又存储知识之间的各种关系，从而使得计算机能够更进一步理解、揭示和解释领域知识的动态发展规律。近年来，地学工作者将地理知识的时空特征与知识图谱相结合，提出了地理知识图谱。地理知识图谱可有效描述地理实体的语义关系、时间关系和空间关系，在地理知识的表达、理解、获取与推理方面呈现出巨大的应用潜力，并已在风险识别、智能应用、时空推理、安全评估、生态环境等方面体现出了越来越大的优势，已成为提升大数据价值、促进信息服务能力和产业发展的高效工具之一。

以“大数据、大模型”为代表的新一代智能化信息技术的应用，为生态环境研究提供了新的视角。构建以“人工智能”为核心的生态环境监管新模式已成为现代生态监管研究的重要课题。矿区生态环境的“轻发现、重事后、强评估、弱预警”的传统监管分析方式难以满足管理部门的精准识别、快速高效以及提前发现的迫切需求。

在此背景下，王行风、陈国良团队提出了面向生态监管的矿区生态环境知识图谱的构建框架，分析了协同感知、认知学习、图谱表达和智慧应用等关键环节，定义了扰动源、生态要素、采动灾害、感知数据、分析指标以及评估模型本体的概念层次关系、语义关系以及时空关系。并以永夏矿区为例，对所提的技术与方法进行了应用验证研究

矿区生态环境知识图谱构建与应用框架

该项研究成果如下：

（1）立足于采动扰动下的矿区生态损伤的提前发现与主动识别，从知识图谱结构的本质出发，构建了面向生态环境监管的矿区生态环境知识图谱，阐述和分析了生态环境知识图谱构建的关键技术，为矿区生态环境的智慧监管奠定了基础。

（2）实例应用表明，知识图谱辅助下的矿区生态环境演变分析可使生态监管的精准化、智能化得到实质性的提升，可为政府、管理部门对矿区生态环境状态的快速、高效和准确的感知提供有效的支持，对协调资源开采与生态环境共同发展、促进绿色矿山与矿区生态文明建设等具有重要的科学意义。

（3）下一步将以构建的矿区生态环境知识图谱为基础，完善采动领域知识提取与挖掘、融合GeoAI、地理空间科学和深度学习框架，开展基于本体的矿区生态环境损伤的智能推理和主动发现机制研究，完善矿区生态环境演变过程的动态感知、智能推理和提前发现能力，以丰富矿区生态演变和生态修复理论，进一步提升矿区生态环境监管水平。

作者简介

王行风

中国矿业大学环境与测绘学院副教授、博士、硕士研究生导师，主要从事GIS基本理论、BIM与GIS集成、煤矿区生态环境与时空智能挖掘等相关研究工作，近年来研究兴趣主要集中于生态隐患、生态灾害的主动发现与智能识别、超网络、地理知识图谱等方面。主持/参与国家重点研发计划、国家863计划、国家自然科学面上基金、江苏省自然科学基金以及企业纵横项目10余项。获省部级科技进步奖二等奖4项、三等奖3项，拥有移动GIS软件著作权多项，发表学术论文30余篇，出版专著与教材3部。兼任中国卫星导航定位协会室内导航定位委员会委员，中国地理信息产业协会会员，中国自然资源学会会员。

扩展阅读

[1] 王行风，陈国良.面向生态监管的矿区生态环境知识图谱构建及应用[J/OL].金属矿山，1-11[2025-06-24].

[2] 陈国良，时洪涛，汪云甲，等.矿山地质环境“天—空—地—人”协同监测与多要素智能感知[J].金属矿山，2023（1）：9-16.（F5000论文，点击参阅

《金属矿山》简介

《金属矿山》由中钢集团马鞍山矿山研究总院股份有限公司和中国金属学会主办，主编为中国工程院王运敏院士，现为北大中文核心期刊、中国科技论文统计源期刊（中国科技核心期刊）、中国精品科技期刊（F5000顶尖学术论文来源期刊）、中国百强报刊、RCCSE中国核心学术期刊（A）、中国期刊方阵双百期刊、国家百种重点期刊、华东地区优秀期刊，被美国化学文摘（CA）、美国剑桥科学文摘（CSA）、波兰哥白尼索引（IC）、日本科学技术振兴机构数据库（JST）等世界著名数据库收录。主要刊登金属矿山采矿、矿物加工、机电与自动化、安全环保、矿山测量、地质勘探等领域具有重大学术价值或工程推广价值的研究成果，优先报道受到国家重大科研项目资助的高水平研究成果。根据科技部中国科技信息研究所发布的《2024中国科技期刊引证报告（核心版）》，《金属矿山》核心总被引频次位列26种矿业工程技术学科核心期刊第1位；根据中国知网发布的《中国学术期刊影响因子年报》（2024版），《金属矿山》学科影响力位居73种矿业期刊第9位。

编排：戴颖熠

审核：王小兵

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