GIS系統的建立及其在巖土工程勘察中的具體應用

摘要：在以往的巖土工程勘察中，由于人工和簡單的計算機操作對愈加復雜的勘察圖件繪制、數據處理等一些問題的局限性，人們急需一種快捷、準確的技術以達到提高工作效率的目的，由此一項新的資源管理信息系統—— GIS 技術被引入到巖土勘察設計領域。本文對GIS系統的建立做了分析，并給出了GIS系統在巖土工程勘察中的一些具體應用。

關鍵詞：GIS系統；巖土工程勘察；應用

一 概述

地理信息系統（GIS ，geographic information system），有時又稱為“地學信息系統”或“資源與環境信息系統”，是隨著地理科學、計算機技術、遙感技術和信息科學的發展而發展起來的一個學科，

是一種特定的十分重要的空間信息系統。它是在計算機硬、軟件系統支持下，對整個或部分地球表層（包括大氣層）空間中的有關地理分布數據進行采集、儲存、管理、運算、分析、顯示和描述的技術系統。地理信息系統處理、管理的對象是多種地理空間實體數據及其關系，包括空間定位數據、圖形數據、遙感圖像數據、屬性數據等，用于分析和處理在一定地理區域內分布的各種現象和過程，解決復雜的規劃、決策和管理問題，可以快速、精確、綜合地對復雜地地理系統進行空間定位和過程地動態分析。目前GIS系統在各個領域越來越發揮著重要的作用。

巖土工程勘察是地基設計的基礎，是工程建設的第一個環節，巖土參數合理提供關系到基礎設計的經濟性、可行性和安全性。隨著現代科學技術的發展，地理信息系統在巖土工程勘察上發展與應用成了必然，其通過對大量的巖土工程勘察信息進行管理、分析和評價，并實現這些信息資源共享，能夠為工程的規劃、建設和管理決策提供信息與技術支持。

二 GIS設備安裝與系統的建立

1GIS設備安裝

1.1安裝環境

GIS 技術所采集與處理的數據的真實、準確性是至關重要的，而巖土工程勘察工作往往受地質、水文及外界自然環境的影響，所以其設備的安裝需考慮環境因素。首先，安裝工作應在無雨雪、無風沙、空氣相對濕度小于80% 的條件下進行，并需對設備采取防潮、防雨、防塵措施；其次，作業范圍內應設置專用電源箱，且要配備專職人員負責，在與帶電設備間需設置圍欄，并掛有醒目的標志牌；再次，所安裝的工作區域要保持清潔，不能產生粉塵，而工作人員在使用設備時，應著統一、干凈的工作服飾，佩戴手套，且工作中禁止吸煙。

1.2 安裝檢查

為保證設備在巖土工程勘察中的應用與運作安全、可靠，須做好安裝前的檢查工作。一要檢查組合電器的所有部件、瓷件、絕緣件是否完好無損，接線端子、插件及截流部分是否存在銹蝕現象；二要檢查各元件的緊固螺栓是否齊全、是否有松動、密封狀況是否良好；三要檢查各氣室運輸壓力值及含水量是否符合產品的技術規定；四要檢查設備是否具備出廠試驗報告及合格證，等等。

1.3 安裝工藝

一要做到保證吊裝用器具及吊點選擇符合產品技術要求，若吊裝元件中心不平衡，應采用吊鏈來調節平衡后再起吊；二要做到保證按制造廠的設計和規定的程序進行裝配，單元從內到外按間隔順序進入安裝區域，不得誤裝；三要做到在現場組裝時不得解體檢查制造廠已裝配好的電器元件，若需現場解體時，需經制造廠同意，并在廠方人員指導下進行；四要做到施工現場物品擺放整齊、合理、現場無多余的雜物，氣體管路布置順暢。

2 GIS系統建立

通過軟件的處理，使巖土勘探信息形成數據共享，為巖土勘探的各個階段和環節提供數據接口文件，達到數據的協同處理和共享操作，從而縮短勘察設計周期， 提高作業速度，規范文件資料，提升巖土工程勘察設計的效率， 提 高 經 濟 效 益， 節約人力。具體的系統建立過程分為四個階段，分別是:數據的錄入、相關軟件的運用、系統的二次開發與軟件的運行。

(1)數據的錄入:在深入調查的基礎上，明確系統的目標與需求，收集大量勘探信息(包括電子版的數據信息)，經過初步處理之后，輸入EXCEL或者數據表中。

(2)軟件的運用:運用相關的軟件，在獲得的本地地圖上進行分析，例如Arcview、MapX、MapInfo等等。

(3)系統的二次開發:對于軟件中的插件或者軟件本身進行二次開發，可以根據用戶的實際需求，選擇幾種功能適合的命令置于工具欄中，然后通過打包，形成適用的程序。

(4)軟件的運行:經過測試與調試之后，軟件成型，可以使巖土勘探信息得到最大化的利用，充分發揮信息資源的價值與潛力，并協助進行相關決策等。

三 GIS系統的具體應用分析

1 建立巖土勘察歷史數據庫

對于一個勘察單位來說，工作期間完成的項目之間，某些情況下在地理空間上是相鄰的，有些工程甚至可能是在同一個場地，因此一部分勘察外業數據及室內試驗數據是可以作為經驗數據有效重復利用的。而目前大量的勘察數據都是以紙的形式存儲，查找起來比較繁瑣，不利于有效利用。

如果利用GIS 系統，建立鉆孔歷史數據庫，可以形象的認為將所有的勘察數據入庫管理。再通過GIS 軟件中提供的屬性查詢功能，就可以輕松查找到可以參考的歷史勘察數據，大大提高了數據的查詢效率。實現的過程非常簡單，利用常用的任意一款GIS 軟件，例如ArcGIS、MapGIS 或者超圖等軟件，新建一個點類型文件，用于存儲勘探點信息。點文件的具體屬性及數據類型設置如表1：

不同工程項目中勘探點的地理坐標系確保是統一的地理坐標系，如果不同，首先要轉換成同一地理坐標系。然后將勘探點的各個屬性輸入進來。所有的勘探點就可以在同一副地圖中顯示，再利用GIS 軟件中提供的空間拓撲分析功能，如緩沖區分析，對新布置的鉆孔設置緩沖區半徑，就查找到相鄰一定范圍內的歷史鉆孔，通過顯示的工程編號等屬性，調出原有勘察數據及原始記錄進行參考。如果有附近區域地下管線的GIS 數據，可以作為一個新圖層添加到地圖中來，通過軟件提供的疊加分析，可以查看新布置鉆孔周圍有沒有需要避開的管線，從而可以及時調整鉆孔位置，提高施工的安全性。

2 制作工程平面圖及三維地質剖面圖

在巖土勘察項目中，工程平面圖通常是輔以CAD 軟件來繪制，而CAD 軟件是通過簡單的點、線及其填充圖案來表現的。GIS 軟件則可以通過一系列的渲染、色彩填充表現出地勢起伏及不同的地貌特征使地圖更加美觀，同時可以隨時查詢每一個地物的屬性。GIS 軟件賦給了每個地物真實的屬性，而不再僅僅是一個簡單的圖形。在巖土勘察中，地質剖面圖是非常重要的。目前，剖面圖都是二維的平面圖，僅僅針對某一個切面來表現。GIS 可以利用鉆孔及試驗數據，插值生成高精度真三維地質體屬性模型，同時可對模型進行平移、縮放、旋轉及任意方向剖切的功能。使得勘察結果能“所見即所得”（如圖）地表現在設計人員面前。

GIS 軟件實現三維地質剖面模擬圖

結束語

GIS系統在巖土工程勘察中說起到的作用是巨大的，說取得的成績是驕人的，然而隨著科學技術的不斷發展，GIS技術的不斷完善，GIS系統還有非常廣闊的應用空間。所以，在以后的巖土工程勘察中要充分運用GIS系統的優勢，結合野外調查實驗等傳統研究方法，使巖土工程勘察工作更精準、有效。

參考文獻:

[1] 李德仁，龔健雅，等.GIS的應用[J].測繪通報， 19 9 4， ( 2 ) :33 - 39 .

[2] 沈 芳，黃潤秋. 地理信息系統與地質環境評價[J ] . 地質災害與環境保護，2000 ，11 (1) :6-10.

[3] 唐中實，黃俊峰等.地理信息系統(上卷) -原理與技術[M] .北京:電子工業出版社，2004.

[4]包世泰.基于GIS的地質勘察信息模型研究及其應用.中國科學院研究生院（廣州地球化學研究所），2004.