基于巖土工程勘察數(shù)字化技術(shù)應(yīng)用探討

張萬鋒

摘 要：巖土工程勘察工作中，隨著計算機信息技術(shù)的發(fā)展而引用了數(shù)字化技術(shù)。本文簡單分析了傳統(tǒng)勘查技術(shù)的不足之處，并簡要介紹了巖土工程數(shù)字化勘察技術(shù)，并重點分析了了數(shù)字化勘察技術(shù)實現(xiàn)應(yīng)用的關(guān)鍵技術(shù)，對于深入研究和應(yīng)用巖土工程數(shù)字化勘察技術(shù)有很大的積極意義。

關(guān)鍵詞：土工程 勘察 數(shù)字化技術(shù) 應(yīng)用

中圖分類號：TU19 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2017）09（c）-0023-02

巖土工程勘察技術(shù)隨著計算機信息技術(shù)的發(fā)展而漸漸向數(shù)字化過渡。并且也在很大程度上推廣了數(shù)字化技術(shù)。勘察工作是巖土工程中建設(shè)中設(shè)計實施的基礎(chǔ)，如果依靠的數(shù)據(jù)是零散的，就很難將實際空間的變化情況完整的反射出來，因此，需要針對地形地貌、地下水位、鉆探資料、地層界面、多種物探等多方面內(nèi)容進行勘探，取得全面完整的信息。這樣可以保證工作人員及時獲得清晰，系統(tǒng)，直接的相關(guān)數(shù)據(jù)，更好的做好巖土工程工作。目前，巖土工程的建模、特征分析、數(shù)字化、地質(zhì)解釋、數(shù)據(jù)庫管理、圖形可視化等工作項目，在計算機圖形處理技術(shù)不斷發(fā)展的基礎(chǔ)上，得到了長足的發(fā)展。能夠最大程度地保證巖土工程勘探數(shù)字化系統(tǒng)不斷的向現(xiàn)代化和信息化發(fā)展。

1 傳統(tǒng)的巖土工程勘察方法存在的問題

1.1 勘察資料過于地質(zhì)化

目前，相關(guān)勘探部門普遍工程規(guī)范制度比較陳舊技術(shù)落后，各自為政的進行勘察設(shè)計工作，再加上巖土工程本身有一些特殊性存在，雜合就讓設(shè)計和勘察之間的連接變得十分不緊密，因此，勘察的內(nèi)容沒有辦法在設(shè)計中很好地體現(xiàn)，設(shè)計人員很難準確完整的對巖土工程信息進行分析和理解。另外由于設(shè)計人員沒有到位的專業(yè)素養(yǎng)，在設(shè)計過程中不能很好對工程勘察信息進行領(lǐng)會，這就造成了信息的浪費。

1.2 數(shù)字化地圖與數(shù)字化設(shè)計系統(tǒng)的聯(lián)系不夠緊密

地形圖在巖土工程勘探中是設(shè)計系統(tǒng)的底圖，在數(shù)字化地圖當中有一些細節(jié)不是很合理，因此，沒有辦法和CAD進行很好的關(guān)聯(lián)。因此，只能讓設(shè)計系統(tǒng)將勘探資料再次數(shù)字化，這就給CAD設(shè)計軟件的推廣造成了一定程度上的障礙。

1.3 勘察信息數(shù)字化程度較低

勘察部門主要是通過圖紙、文字、表格來描述相關(guān)內(nèi)容，供勘察信息，這樣對設(shè)計師分析勘察數(shù)據(jù)有一定的影響。造成了地里勘察信息解讀的難度。

2 數(shù)字化勘察技術(shù)

數(shù)字化巖土工程勘查技術(shù)完善了計算機輔助信息流程，實現(xiàn)了傳統(tǒng)技術(shù)向現(xiàn)代CAD技術(shù)的最大程度地轉(zhuǎn)換，使用計算軟件、數(shù)據(jù)庫、測繪、CAD等，整合勘察、設(shè)計、計劃等數(shù)據(jù)等等內(nèi)容的現(xiàn)代化勘查技術(shù)。數(shù)字化巖土工程勘查技術(shù)做到了信息化的數(shù)據(jù)采集，可以給相關(guān)人員提供數(shù)字化的勘察資料，并且擁有網(wǎng)絡(luò)化的硬件系統(tǒng)。

數(shù)字化勘查技術(shù)主要是合理科學的將工程觀點利用起來，保存勘察和設(shè)計過程中的圖形圖像、表格文字等信息，為各個環(huán)節(jié)的設(shè)計提供依據(jù)，因此，在整個勘察過程中，要積極的提高生產(chǎn)效益，組建更加全面更加智能的工程勘察設(shè)計系統(tǒng)。

3 數(shù)字化巖土工程勘察應(yīng)用實現(xiàn)的關(guān)鍵技術(shù)探討

3.1 巖土工程數(shù)字化建模方法

表面建模法（數(shù)字表面模型）出現(xiàn)的比較早，是巖土工程地質(zhì)建模工作主要采用的建模方法，目前這種建模方法被廣泛的采用，表面建模法的主要原理是利用數(shù)字化建模方法準確的表示出工程地質(zhì)的外表面。在表面模型法中使用測點獲得的一系列離散的測點資料，測點的幾何特征，數(shù)據(jù)的屬性等特征性的數(shù)據(jù)作為基礎(chǔ)來表現(xiàn)地質(zhì)體的界面。將一些同屬性的點按照特定的規(guī)則來進行連接形成一個網(wǎng)狀的曲面片，從而更好地確定整個地質(zhì)體的空間屬性。巖土工程數(shù)字化建模在目前主要是使用數(shù)學模型法和圖示模型法，我們主要針對圖示模型法進行簡單的分析。

在圖示模型法中主要使用便捷表示法，等值線法，規(guī)則格網(wǎng)法，不規(guī)則格網(wǎng)法。在我的工作中，經(jīng)常使用不規(guī)則格網(wǎng)法，因此，下面主要分析一下不規(guī)則格網(wǎng)法。不規(guī)則格網(wǎng)法，英文縮略為TIN：區(qū)域被所有的點劃分成相連的三角面網(wǎng)絡(luò)。各個點應(yīng)該完全落在三角面的邊緣，三角形內(nèi)部或者頂端。因此，不規(guī)則格網(wǎng)法是一個三維空間的分段線性模型，很多表達方式可以表達不規(guī)則格網(wǎng)法拓撲結(jié)構(gòu)的存儲方式，現(xiàn)在介紹一個簡單的記錄方式：每個三角形，每個邊，每個節(jié)點都應(yīng)該對應(yīng)一個單獨的記錄。有三個指針記錄包含在三角形記錄當中，指向三角形的三個邊的指針，包含著4個指針字段，有2個指向相鄰三角形記錄和兩個頂點的記錄的指針。也可以直接對每個三角形記錄其頂點和相鄰三角形?？梢灾苯佑涗浢總€三角形的頂點和相鄰三角形。每個節(jié)點包括X，Y，Z三個坐標值的字段。這種拓撲網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的特點是：在一個給定三角形當中，要在一個固定的時間內(nèi)對三個頂點屬性和相鄰三角形進行查詢。它在沿直線計算地形剖面線時具有較高的效率，當然可以在此結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上增加其它變化，以提高某些特殊運算的效率。

3.2 數(shù)字化巖土勘察工程數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)。

地理信息方面的空間數(shù)據(jù)和非空間數(shù)據(jù)，是以GIS為基礎(chǔ)的原始數(shù)據(jù)，它們的來源包含以下幾個方面。

（1）自然區(qū)劃圖。

自然區(qū)劃圖反映了被研究區(qū)的河流信息，道路信息，人民聚居區(qū)的信息，山川的信息，公共設(shè)施的信息等等地理信息。

（2）地形、地貌圖。

地形地貌圖可以反映出被研究區(qū)域的自然地貌的情況。

3.3 巖土工程勘察數(shù)據(jù)主要包括的內(nèi)容

巖土工程勘察數(shù)據(jù)主要包括：在巖體勘探工作中，嚴格的篩選被研究區(qū)域的工程地質(zhì)勘探資料，對于地理環(huán)境、土質(zhì)等所有信息進行嚴格的分析處理；被檢測區(qū)域的液化等級信息、液化指數(shù)信息、特征周期、年代、沉積相等各種建筑場地的地層相關(guān)信息。

綜合上述情況來看，數(shù)字化巖土勘探工程數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的構(gòu)建可以按照以下幾個方面實行。

（1）巖土工程勘察數(shù)據(jù)庫的概念模型設(shè)計。

巖土工程勘察數(shù)據(jù)庫是一個數(shù)據(jù)密集、處理復(fù)雜的數(shù)據(jù)庫應(yīng)用系統(tǒng)，巖土工程勘察數(shù)據(jù)庫的概念模型設(shè)計，是巖土工程勘察數(shù)字化系統(tǒng)的一項基礎(chǔ)工作。為了可以獲取反映信息世界的概念性數(shù)據(jù)模型，應(yīng)該僅僅以現(xiàn)實世界中實體的數(shù)據(jù)來建立模型，即研究數(shù)據(jù)對象與屬性及其關(guān)系，并據(jù)此建立對應(yīng)的數(shù)據(jù)庫表結(jié)構(gòu)。

（2）數(shù)據(jù)庫建立實現(xiàn)。

巖土工程一體化系統(tǒng)有三種數(shù)據(jù)類型：用戶輸入的原始數(shù)據(jù)，系統(tǒng)生成的中間數(shù)據(jù)，最終數(shù)據(jù)。原始數(shù)據(jù)是由測點數(shù)據(jù)組成，其中包括測點幾何屬性數(shù)據(jù)和測點信息屬性數(shù)據(jù)。中間數(shù)據(jù)包括：根據(jù)原始數(shù)據(jù)系統(tǒng)自動生成的地層層面等值線模型、三維表面模型、剖面模型等，根據(jù)這些模型可以生成用戶需要的各種圖形文件，還可以進行各種信息查詢操作；最終數(shù)據(jù)有很多種，主要是根據(jù)用戶需要由中間數(shù)據(jù)生成，包括圖形資料和文檔資料，如：地質(zhì)勘察報告等。

4 結(jié)語

勘探工程發(fā)展的必然趨勢是改進巖土工程勘探方法，由傳統(tǒng)方法逐漸向數(shù)字化勘查技術(shù)過渡，并且將這種方法推廣開來，這就是勘察工作發(fā)展的方向，但是在發(fā)展的道路上，必然還會出現(xiàn)一些沒有完全攻克的技術(shù)難題，目前中國相關(guān)的技術(shù)人員缺口很大，因此，我們應(yīng)加強數(shù)字化巖土工程勘查技術(shù)人員的培訓，在技術(shù)應(yīng)用方面應(yīng)該加大力度進行研究工作，這樣才能真正地實現(xiàn)巖土工程數(shù)字化勘察技術(shù)的進步。

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