巖土工程勘察信息系統軟件功能簡要說明及應用

趙新平（烏魯木齊市城市勘察測繪院　烏魯木齊　830000）

巖土工程勘察信息系統軟件功能簡要說明及應用

趙新平
（烏魯木齊市城市勘察測繪院烏魯木齊830000）

巖土工程地質勘察報告資料是城市建設所必須的基礎資料，開發利用這些多年積累的巖土工程地質勘察報告資料檔案，通過現代信息技術手段，加以利用，建立烏魯木齊城市巖土工程勘察地質數據庫，用計算機手段加以管理，建立城市巖土工程勘察信息系統，可避免城市建設中重復勘探節約資金、縮短建設工期，以及為烏魯木齊地方規范的編制提供依據。

巖土工程勘察信息系統勘察報告電子文檔

烏魯木齊城市巖土工程勘察信息系統通過建立基于GIS框架下的數據庫管理和輔助決策分析系統，可以對長期積累的單體巖土工程地質勘察報告資料檔案、各種圖形資料進行整理、建立電子文檔屬性數據、圖形數據等地學數據，并對這些數據進行管理、分析，服務于城市建設。

烏魯木齊城市巖土工程勘察信息系統主要包括：單體巖土工程勘察報告文檔屬性數據和圖形數據的管理與維護、工程地質分析應用、三維建模及分析、成果生成與輸出四大模塊。這些功能具有可以利用城市區域地質背景資源，根據單體巖土工程地質勘察報告文檔數據進行柱狀圖、剖面圖、各種等值線圖的生成、編輯；可根據專家思想編輯模板自動生成巖土工程勘察報告；可進行三維建模及分析。通過數據庫的挖掘和利用，實現三維地質模型可視化表現，為工程規劃、建設和決策提供工程地質及環境地質依據，為大型項目的選址、城市地下空間開發利用提供地質基礎資料，結合地下空間數據和相關分析模型，對擬建工程的巖土不良地質現象及區域穩定性做出評價。為工程地質檔案開發工作奠定了良好的基礎。

本文通過實際工作中對烏魯木齊城市巖土工程勘察信息系統操作利用的認識，結合某小區建設的工程地質勘察報告，具體說明該系統主要功能，文中圖表數據內容以華美·怡和山莊小區為實例。

1　巖土工程地質勘察報告專業數據管理

對地質報告專業數據進行管理，將計算機數據的處理和用戶數據的操作分離開來，簡化操作軟件對用戶數據表格結構的要求，將不同數據按存在方式的不同，以專業樹型組織起來進行管理。

1.1數據錄入

根據用戶的數據表創建錄入模板，用戶可直接在模板里錄入原始數據；錄入方式包括單表錄入和按專業錄入，能實現工程地質專業數據分層信息、樣品試驗信息的錄入，相關測試數據的添加、刪除、修改、更新。

1.2數據導入導出

包括工程地質勘察報告文檔資料導入、背景地形圖件數據導入、地圖庫、影像庫、鉆孔信息表等數據的導入。

1.3數據檢查

對錄入或者導入過程中的鉆孔數據進行值域、數據邏輯性、數據類型、數據枚舉型等的檢查，可形成一套標準數據體系。

1.4數據顯示與查詢

在圖形顯示窗口顯示多比例尺地形圖，顯示鉆孔（原始數據、基礎數據）點位。

1.5標準地層生成與編輯

對工程地質原始鉆孔數據提取所有分層信息，自動生成鉆孔標準分層版本，可以創建、編輯、刪除標準地層表見圖1。

圖1　標準地層編輯

1.6權限配置管理

提供基于數據中心的權限管理機制，可設置對應于數據的功能模塊的使用權限，不同的用戶可以瀏覽、下載和檢索限定權限范圍內的文檔資料。

2　工程地質分析及應用

2.1數據查詢

可對系統管理的工程地質鉆孔基本信息、分層信息、樣品試驗數據進行查詢，查詢方式有圖形輸入、條件輸入和高級查詢等。

工程地質的相關圖形數據可以進行圖件查詢，并且還顯示圖形中包含的屬性信息。

2.2數據統計

支持用戶快速定制EXCEL模板，對鉆孔的各個地層，可以選擇不同的樣品試驗指標，進行平均值、最大值、最小值、子樣數、均方差、變異系數等屬性統計，支持巖土工程勘察報告等文件模板輸出。

2.3工程地質各專題圖的自動生成與編輯

2.3.1柱狀圖生成與編輯

系統采用基于模板定制的鉆孔柱狀圖自動生成與編輯功能，支持基于各種數據（包括時代、巖性、各種曲線、圖片、照片、文字）自動生成柱狀圖，能對各種復雜柱狀圖進行繪制、編輯、瀏覽、打印等，提供鉆孔輔助分層功能.

2.3.2剖面圖連接與編輯

剖面圖出圖功能以鉆孔數據為基礎，支持剖面線等MapGIS矢量數據，生成剖面圖，提供進行各種編輯功能，見圖2。

2.3.3等值線圖生成與編輯

系統提供等值線圖生成的綜合模塊，自動生成不同的類型的等值線圖，并可進行編輯、保存，滿足出圖的要求。

2.3.4專業圖生成

生成動力觸探曲線、波速曲線、土的粒徑級配曲線等各種試驗曲線圖，并可進行編輯。

2.3.5多要素綜合圖排版制作與輸出

系統提供多要素綜合圖的排版和輸出，系統生成的各種類型的圖件進行排版，形成多要素綜合圖。

2.4工程地質計算

可提供分析計算工具，為技術人員提供方便計算。

3　三維建模及分析

3.1三維地質結構建模

3.1.1鉆孔實體建模

可建立鉆孔實體模型，用戶只需設置鉆孔建模范圍和鉆孔半徑，還可顯示鉆孔標注。

3.1.2簡單層狀地質體建模

根據用戶輸入范圍內的鉆孔和（或）剖面數據，通過設置插值、尖滅等參數，自動建立工程地質三維地層結構模型，并支持地層分級建模。用戶可以設置不同的建模級別，獲得不同鉆孔級別的三維地質模型。當鉆孔數據或分層變動之后，可以快速更新模型。

3.1.3交互拼接建模

對于地質條件比較復雜的區域，采用基于交叉剖面數據半自動構建復雜地質體模型的三維建模方式。將二維剖面轉換成三維交叉剖面，將這些剖面的所有的封閉單元格列出。利用單個單元格內一系列閉合輪廓線建立起曲面片，進而確定該單元格內所有地質體的空間幾何形態，通過用戶交互的方式構建三維地層結構模型。

3.2工程地質檔案數據三維模型可視化

3.2.1三維場景設置

可設置工程地質模型的透明度，實現模型的半透明顯示。

3.2.2三維場景交互

三維窗口操作：支持鼠標和鍵盤兩種操作方式進行模型放大（開窗放大）、縮小、旋轉、實時平移操作。

路徑漫游：提供漫游路徑設計功能，允許用戶輸入規劃的漫游路徑及視角等參數，可根據用戶路徑和視角在場景中進行自動漫游。

3.3模型分析功能

3.3.1三維模型通用拾取

對三維場景中打開的任意模型進行屬性的拾取，包括鉆孔模型和地質體模型，可拾取鉆孔的單個分層，用列表的方式羅列出模型所帶的屬性，對于切割之后的模型或者正在漫游中的隧道也可以進行信息拾取，使得模型的拾取操作無處不在。

3.3.2三維模型切割

支持對各類地質體進行平面剖切、水平剖切、斜切、折線垂直剖切及組合剖切等多種剖切方式，見圖2。隧道切割基于三維地質模型。可在隧道中進行飛行漫游，查看隧道內地層分布變化情況，見圖3。

虛擬鉆孔開挖功能可在給定待鉆探坐標及深度后，獲取像鉆探一樣得到的地層結構和屬性。

圖2　烏魯木齊市華美·怡和山莊三維地層模型平面剖切

圖3　烏魯木齊市華美·怡和山莊三維模型中虛擬隧道漫游

3.3.3三維模型爆炸顯示

實現將整個模型進行一次爆炸顯示的過程，使得模型能夠被充分的打散開來，便于用戶了解地層內部的細節問題。

3.3.4三維模型編輯

提供對模型進行自由拖放以及旋轉等操作，可指定拖動及旋轉的方向，解決了各個獨立地層不容易直觀分析的缺點。

4　工程地質檔案成果輸出

4.1圖件輸出

系統可輸出指定范圍內已有資料中的多種基礎平面圖圖件。

4.2表格數據輸出

將系統中查詢到的鉆孔基本信息、分層信息、樣品數據等輸出為Excel表格形式。

4.3平面成果圖件輸出

可對系統生成的與鉆孔相關的鉆孔平面圖、柱狀圖、剖面圖等進行輸出、打印。

4.4三維地質模擬結果輸出

可輸出立體剖面圖、三維地質模型靜態效果圖、三維地質模型漫游動畫。對模型進行切割分析之后的成果保存到三維模型庫，三維場景中的模型都可以輸出為不同分辨率和大小的圖片，模型分析過程也可進行視頻錄制和輸出。

5　結束語

本文以烏魯木齊市華美·怡和山莊小區為實例，簡要說明該系統的主要功能，特別是地層的三維顯示功能，基本滿足了設想要求；該系統在實際應用中還應不斷完善，加強地基土的分區功能，為烏魯木齊地區地方規范的編制提供依據。

［1］李志，張磊，梅國雄.地質勘察信息系統中三維模型控件的設計與實現［J］.南京工業大學學報（自然科學版），2011.05.

［2］田立慧.三維工程地質模型與可視化研究［D］.遼寧工程技術大學.2004.12.

［3］史秋晶.工程地質數值模擬與誤差分析理論研究［D］.東南大學.2007.10.

收稿：2016-05-03

10.16206/j.cnki.65-1136/tg.2016.06.037