巖土工程勘察數字化技術與實現

■可偉偉

（河南建材地質工程勘察院 河南信陽 464000）

巖土工程勘察數字化技術與實現

■可偉偉

（河南建材地質工程勘察院 河南信陽 464000）

由于經濟發展社會進步，計算機技術發展迅速，進而建筑行業中產生了許多的高新技術，大量的老舊技術被逐漸的取代，因此巖土工程勘察中廣泛使用巖土工程勘察數字化技術。本文以我國巖土工程勘察的現狀為基礎，分析了現階段土工程勘察存在的問題，并且對巖土工程勘察數字化技術與實現進行了探討，以期為巖土工程勘察工作提供相應的參考，從而保證工程的可靠和準確。

巖土工程勘察數字化技術應用方法

工程設計的首要工作是巖土工程勘察，其技術的好壞直接影響著整個工程的安全、質量和經濟效益。巖土工程勘察的信息主要有斷層、風化層的具體厚度、地層界面、地下水位分布、地形地貌條件、物理和化學勘探資料等，這些具有離散性的資料有時候不能很好地發揮本身的價值，也就是說這些數據不能給相關的工程技術人員提供相應的幫助，技術人員不能從數據中分析出有用的參數。另一方面，工程技術人員只進行靜態、二維的表面分析，不能夠準確反映其空間變化規律，進而無法滿足巖土工程多變的空間分析要求。所謂的巖土工程勘察數字化技術是指應用高新技術（CAD技術、數據庫技術、測繪技術、計算機技術和網絡通信技術等），借助相應的軟件將工程項目的信息進行有機的結合，使得勘察數據實現數字化，數據采集實現信息化，逐漸的形成效益高、智能化的巖土工程勘察體系。

1 現階段我國巖土工程勘察的現狀及存在的問題

隨著科技的飛速發展，現階段巖土工程勘察已經發展成為了相關的勘察設計一體化產業，其核心是勘察信息數據庫，主要技術是CAD（computer assigned design，計算機輔助設計）。但是技術發展的同時也出現了不少的問題，主要表現為以下幾個方面。

1.1 勘察信息數字化程度比較低

工程勘察信息的表達方式主要有圖紙 、表格、文字等，而且內容上主要是定性描述。低程度的數字化勘察信息不利于相關的設計人員準確理解信息，并且工作人員也難以處理和利用勘察信息。

1.2 數字化設計系統與數字化地圖之間貫通不暢

設計系統的基礎是地形圖所顯示的數據，進行設計時需要其中的基礎數據。由于科技的發展和技術的進步，工程勘察技術中一定程度上實現了數字化，但是還沒有全部實現數據化，使得與廣泛應用的CAD設計軟件接口不匹配，出現了連接障礙，數據無法對接，進而影響可CAD設計系統進一步的推廣。所以，為了保證CAD的正常使用以及進一步推廣，需要進一步數字化勘察資料。但是，數字化地形圖基礎數據時容易產生失準、失真等問題，原因就是設計和勘察屬于不同的專業，兩者之間存在一定的差異和跨度，進而影響后續工作，阻礙巖土工程的正常運行。

1.3 作業比較分散，記錄過于專業化

勘察部門因內部長期條塊分割容易導致工程設計、工程勘察作業比較分散的情況；另外，工程要求較高，相比之下技術方法就比較滯后，加上過于詳細的專業設置，勘察和設計之間出現嚴重的不協調，勘察人員進行勘察工作時，進行信息記錄使用的是比較專業的術語，雖然勘察信息比較詳細，但是設計和勘察屬于不同的專業，兩者之間存在一定的差異和跨度，專業水平有限，工程設計人員難以理解勘察人員記錄的勘察信息，進而造成一定程度的損失和浪費。

1.4 其他

除此之外還有勘察資料再利用率比較低、共享性比較差，紙質資料（表格、圖紙、文字等）進行轉抄出現錯誤、漏寫等問題，使得工作效率低下等。

2 巖土工程勘察數字化技術與實現

2.1 建立巖土工程數字化模型

目前廣泛使用的地質建模方法是表面模型法，其又被稱為數字表面模型。此種建模方法簡單來說就是利用準確的工程地質體外表面來體現均質地質體。利用分布在各處的測點進行數據的測量，主要有基本屬性特征數據和幾何特征數據，然后將這些具有一定離散性的測點資料進行整合、處理、分析，從而構筑地質體界面。也就是說利用一定的規則，將各個測點連接在一起形成一個網狀的曲面，以此表示地質體的空間屬性。進行表面表示時可以使用不同的方法，應用最廣泛的方法是圖示模型法（邊界表示法、規則與不規則格網法等）和數學模型法，本文就不規則格網法進行具體闡述。

不規則格網法：利用有限數量的點，將區域劃分成不同的三角面網絡，各個三角面之間相互連接。對于區域中的點有三種情況，位于三角面的頂點、內部或者邊上，位于內部和邊上的點需要使用線性插值法來獲得相應的數字屬性數值。所以不規則格網連續的同時不可微，是一種三維空間的分段線性模型。記錄時需要注意的是需要將所有的點及三角面全部納入其中，然后借助空間直角坐標系（XYZ坐標系），利用XYZ三條相互垂直的坐標軸完成記錄，利用這種方式進行記錄有一個顯著地特點：針對某一三角形，查詢其三個頂點的基本屬性所用的時間與查詢其相鄰的三角形所用的時間是一定的。為了保持較高的效率通常沿著直線方向進行地形剖面線的計算，并且，以此為基礎增加其他方式方法，可以使部分運算的效率取得一定的提升。

巖土工程勘察數字化系統的基礎工作室巖土工程勘察數據庫管理，也就是處理密集、復雜數據庫的實際應用問題，利用實際工作中測得的數據建立相應的數學模型，在此基礎上建立數據庫，分析研究相應的數據及其關系，以此研究實際問題。

2.2 巖土工程數字化勘察數據庫系統

巖土工程勘察工作中，實際測得的原始數據主要為地理信息方面的非空間數據和空間數據，其來源主要包括以下兩個方面：①基礎地理數據：地形、地貌等反應自然情況的數據和居民區、公共設施、道路、河流等信息；②巖土工程勘察數據：經過相關工作人員實地勘察的資料數據，包括建筑場地的液化指數、等級、沉積相等地層信息，土的物理力學指標、環境、地理等信息。

構建的巖土工程數字化勘察數據庫的具體步驟如下：①建立相應的完整概念模型，需要遵循的原則是結合具體的工程項目特點。②以建立的概念模型為基礎，經過一系列的分析處理，形成相應的數據庫。建立的數據庫不僅能夠聯系巖土工程勘察技術，也能夠直觀地映射數據庫模型。③在構建數據庫的整個過程中，需要保留各種數據，包括最終數據、中間數據和原始數據。在中間數據的基礎上生成最終數據，主要有文檔、圖形等資料；在原始數據的基礎上自動生成中間數據，中間數據服務于用戶，是用戶所用的具體的操作信息，主要有文檔、圖形等資料；原始數據來自于實際工作中的實際測量，包括性質、幾何兩類數據。數據庫中需要同時保存以上三種數據，以保障數字化勘察數據庫系統的完整性。

3 總結

現階段我國巖土工程勘察還處于比較水平比較低的階段，原因主要有兩方面：一方面是關鍵技術方面的薄弱，存在許多問題急需攻克；另一方面是相關的專業人才的缺失，難以發展整個產業。由此可見我國還有一段很長的路要走。加快巖土工程勘察方法的改進以及逐步實現數字化勘察技術室勘察工程發展、時代發展的必然趨勢，大力推廣巖土工程勘察數字化技術是加快發展巖土工程的必然要求。所以，為了推進巖土工程的發展，需要采取一定的措施，主要有引進并且大力培養數字化巖土工程勘察技術的人才，建立高水平的施工隊伍；加大技術研究的力度，努力攻克技術難題等。

［1］代振昌.巖土工程勘察數字化技術應用探討 ［J］.低碳世界，2014， (13):124-124，125.

［2］羅瓊.巖土工程勘察數字化技術及實現分析 ［J］.商品與質量 (科教與法)，2014，(1):85-86.

［3］朱曉東.基于巖土工程勘察數字化技術應用探討 ［J］.城市建設理論研究 (電子版)，2013， (18).

P624[文獻碼]B

1000-405X（2015）-10-245-2

張建偉（1980～），男，現為山東黃金集團赤峰山金紅嶺有色礦業有限責任公司測量主管，研究方向為礦山測量與管理。

[作者簡介]可偉偉（1982～），男，本科，工程師，研究方向為巖土工程勘察、設計、地質災害等。