基于組件式GIS的水文地質剖面圖自動生成方法研究

蔡強+王一楠

【摘 要】水文地質剖面圖是地下水文地質研究的重要組成部分，它為人們直觀地進行地質研究提供了可能性。組件式GIS的應用，促使水文地質剖面圖的繪制更加快速準確，實現了水文信息的多方面利用。

【Abstract】The hydrogeologic profile is an important part of underground hydrogeological research， it provides the possibility for directly geological research. The application of component GIS， promotes the hydrogeological profile more quickly and accurately， the hydrological information utilization.

【關鍵詞】組件式GIS；水文地質剖面圖；自動生成

【Keywords】component GIS； hydrogeological profile； automatic generation

【中圖分類號】P208 【文獻標志碼】A 【文章編號】1673-1069（2017）05-0141-02

1 引言

地下水是深埋于地下，按水層性質主要可分為孔隙水、裂隙水以及巖溶水，是不能夠被人以實力直接觀察到的物質，因此需要人類通過水文地質勘查工作來發現并尋找其客觀的運用規律及影響其生成、流動的條件等問題，然而在過去的勘察工作中，受勘察條件的限制，在勘察點的布置位置、布置數量都難以滿足勘察要求，通常是基于勘察人員的主觀經驗進行判斷，不夠準確，因此造成對水文地質條件的認識，形成水文地質勘查信息的盲區，進而對后續地質工作的開展造成影響。

2 水文地質剖面圖自動生成的必要性

水文地質剖面圖是水文地質工作者對區域水文地質進行正確評價和認知的關鍵內容，它關系著地下水源的規劃設計及相關的建設工程和地下水的生態環境保護工作。它是地下水層結構及地層沉積規律的直觀展示。但在傳統的水文地質剖面圖形成的工作當中主要是基于工作人員手工繪制完成的，這個過程十分煩瑣，需要消耗工作人員大量的精力和時間，且手工繪制的剖面圖在后續的查找和復看時，難以快速地翻閱并對相關的數值進行對比，這就嚴重地影響了水文地質勘查工作的工作效率。通過水文地質剖面圖的自動生成，可以滿足地質工作者自動化辦公的需求，提升整體的工作效率，并對勘查工作的質量提升有明顯幫助[1]。

3 組件式GIS系統概述

3.1 組件式GIS的基本概念

GIS是地理信息系統的簡稱，它是一種重要的空間信息系統，通過計算機軟件實現對地理信息的數據采集、儲存、運算、分析等多種功能，為人們進行地理地質研究提供了重要的數據信息。其隨著科學技術的發展已經產生了新的變化。組件式GIS就是GIS經歷了多次發展和變革的產物，它代表了GIS的發展方向，為GIS的應用提供了一種全新的開發工具。組件式GIS是一個組件對象的平臺，它通過特定的一組通信接口，提供可以跨語言的組件式的GIS，這種組件就是GIS組件，它既可以實現內部組件的交互，也可以實現與同一計算機的其他組件的交互，同時可以進一步進行跨計算機的組件交互。

組件式GIS是解決系統集成的理想方案。組件式GIS的一大標志特點就是組件之間的各司其職，GIS組件只負責GIS的工作，不會交叉性地去做其他組件的工作。這種特點可以方便我們對該組件設定符合需求的特定功能，如數據表現、剖面線的生成等分別做成組件后，和GIS組件結合實現專業系統的分析。GIS組件與計算機其他組件的交互工作是通過計算機可視化語言來建立的框架系統實現的，并在框架下實現有序運轉，這包括我們熟知的VB，C++ Builder，PowerBuilder等。GIS組件可以與無數的計算機組件進行協調配合工作，形成一個極其龐大的集成系統，借由GIS的可延展性，我們可以根據實際需要來選取控件，實現對數據信息的可選擇性操控，降低了用戶開發多個組件系統的經濟負擔。

3.2 組件式GIS在水文地質剖面圖自動生成方面的作用

3.2.1 實現水文地質信息的快速獲取和動態應用

傳統的手工繪制剖面圖的方式是通過對區域性的水文地質條件、地下水的分布情況，并根據地質專家的經驗組織完成的繪制，其在準確性方面存在一定的偏差。隨著科學技術的發展，人們也逐漸開始使用一些計算機軟件來輔助進行水文地質剖面圖的繪制，比如Excel、CAD等，但是在操作起來十分不方便，且無法實現對地質數據的重復利用，只能通過人工去一遍遍重復添加，另外，此類型的計算機軟件沒有圖形的空間分析功能，這不僅沒有減少工作量，反而使工作進一步煩瑣起來。而GIS系統可以對數據實現動態的處理，將可重復利用的信息快速有效地集合到一起，實現對數據的及時響應和實時分析，可以方便勘察人員快速地獲取所需的數據和計算結果[2]。

3.2.2 實現水文地質信息的全面可視化研究

組件式GIS可以實現水文地質信息的可視化研究。通過GIS的可視化技術，并結合水文地質剖面圖的繪制規則與知識，根據已取得的地質數據，可以準確地將地層的分布、水源的分布進行可視化處理。在剖面圖的生成過程中，工作人員可以進行人為的干預，根據實際情況進行相應的調整，通過人機的有效交互，實現水文地質剖面圖的低誤差繪制。在繪制完成后，還可以進行進一步的修正和補充，以確保獲得更為真實有效的結果。另外，操作人員還可以在剖面圖中添加一些具有利用價值和參考價值的信息，構成一個信息含量豐富的水文地質剖面圖，從而實現對地下水分布、變化規律的全面可視化研究。

4 組件式GIS在水文地質剖面圖自動生成上的具體應用

根據不同的地層性質，地下水文的研究可以分為孔隙水、裂隙水和巖溶水。筆者主要就孔隙水中組件式GIS的水文地質剖面圖自動生成進行探討。

基于組件式GIS的剖面圖繪制是在對各種復雜地層包括透鏡體、薄夾層、地層尖滅等空間分布規律進行分析的基礎上，同時遵循第四系地層的沉積規律完成的全自動或者半自動剖面圖生成。在繪制水文地質剖面圖的過程中主要應用的是組件式GIS的高程模型。首先形成一個具有可定義結構點的三維數據組，這個數據組可定義的數據包括參與構建剖面的鉆孔數、地層的層數及相鄰層數的代碼，這個三維數據組主要是用于存放每個鉆孔、每個地層的高程數據，并且通過一個可與數據庫連接的ADO空間來實現有關數據的讀取與輸入，然后根據每一地層的代碼判斷相應地層的頂底界高程，進而賦值形成相應的數據組。同時，將每個鉆孔的千米網坐標賦值給相應的變量，針對地層不連續現象，通過自動識別地層不連續的類型，調用相應的規則與知識，并利用GIS組件點、線集的繪圖功能，完成剖面線的輪廓構建。在此基礎上，根據地層界線的實際情況，可以對剖面線進行修改、光滑曲線，利用GIS組件拓撲分析功能對剖面線進行拓撲分析，形成剖面的拓撲多邊形，同時完成對剖面的巖性紋理填充，最終形成相應的水文地質剖面圖。這種利用高程模型的繪制方式，可以處理不同地形的水文地質剖面圖，可以十分方便地繪制出任意方向和長度的地形剖面，是目前十分先進的水文剖面繪制方式[3]。

但在實際的應用中，我們要注意人為因素對剖面圖自動生成的干預。實際的地理因素很可能會改變地下水的具體流向和構成，操作人員一定要通過專家的意見與自身的經驗與計算機實際的生成結果相結合，盡可能地繪制出符合實際情況的地下水文地質剖面圖，形成一種自動與半自動相結合的工作模式。

5 結語

組件式GIS在水文地質剖面圖的自動生成方面有巨大的應用價值，可以實現研究人員對信息的快速獲取與調用。但值得注意的是，基于系統自動生成的剖面圖雖然十分便捷，但仍需要我們人為的進行干預，將計算機自動化系統與人類自身的經驗結合起來，繪制出具有實際利用價值的、合理的水文地質剖面圖，為地下水研究做出貢獻。

【參考文獻】

【1】管繼明.地理信息系統在水文地質方面應用分析[J].科研，2016（7）：00201-00201.

【2】翟鳳君.地理信息系統在水文水資源方面的應用[J].水能經濟，2016（1）：163-163.

【3】彭海晟.探究基于GIS的孔隙水文地質層三維空間離散方法[J].科技與創新，2015（3）：85-86.