淺談巖土工程勘察數字化技術與實現

■李志華 ■江西有色地質勘查一隊，江西 鷹潭 335000

巖土工程勘察作為工程設計的首要工作，巖土工程勘察技術直接影響著工程建設的整體質量、工期、安全和綜合效益。巖土工程信息主要包括地形地貌條件、地層界面、地下水位分布、斷層、風化層的具體厚度、物理和化學勘探資料等，這些資料具有一定的離散性，通常不能完全發揮自身的價值，巖土工程技術人員無法借助這些數據分析工程現場地質參數的分布規律。另外，對這些巖土工程資料的分析和解釋單純停留在二維、靜態的表達層面，無法準確反映其空間變化規律，進而難以使人們深入理解，自然也不能滿足巖土工程多變的空間分析要求。

1 傳統的巖土工程勘察數字化技術存在的問題

1．1 勘察資料過于地質化

勘察部門因內部長期條塊分割的影響，出現工程勘察和工程設計分散作業的局面，另外，巖土工程規范編制、新型技術和新方法應用滯后于工程要求，專業設置過于詳細，巖土工程自身的獨特性，工程設計和勘察之間脫節程度嚴重，勘察人員在勘察地質時，通過專業的術語來記錄地質信息，且地質勘察信息自身要求詳細具體，導致工程設計無法有效理解工程勘察人員提供的數據資料，且勘察人員很難全程參與工程設計，工程設計人員因自身專業水平有限，無法深入理解勘察信息，因此，勘察資料過于地質化，造成了不必要的浪費和損失。

1．2 勘察信息數字化程度不高

圖表、文字等是工程勘察信息的主要表達方式，其中定性描述的內容居多，這不僅會影響勘察設計人員對信息的理解程度，還會制約勘察信息的處理和應用。

1．3 數字化地圖和設計系統之間連貫性不足

地形圖是整個巖土工程設計系統的基礎，地形圖所顯示的數據，也是設計系統的基礎，一切設計均源自地形圖中的基礎數據。雖然，傳統的工程勘察技術中實現了一定程度的數字化，但是，技術發展尚不成熟，與目前應用較多的CAD設計軟件接口的連貫性不足，無法實現有效的數據對接，阻礙了CAD設計軟件的進行，因此，為將地形圖中的基礎數據充分應用在CAD設計軟件中，同時保證CAD設計軟件的正常使用，工程設計人員應將勘察資料再次數字化，以此來匹配CAD設計軟件。然而，由于勘察和設計這兩者存在的專業差異和跨度，導致對地形圖基礎數據進行數字化時，存在部分信息失準或者失真的可能性，這將影響后續工序進行，從而制約整個巖土工程的正常進行。

2 巖土工程勘察數字化技術與實現

2．1 巖土工程數字化模型的建立

表面模型法是當前較為常用的地質建模方法，也被稱為數字表面模型，具體是指通過準確表示工程地質體的外表面，以此來體現均質地質體的一種建模方法，其數據源自通過測點獲得的大量具有一定離散性的測點資料，主要由測點的幾何特征數據和基本屬性特征數據組成，再利用數據進一步分析結果重構地質體界面。可以將此種方法抽象為將大量相同屬性的測點依據特定的規則將其相連，形成網狀曲面片，從而明確整個地質體的空間屬性，能以不同的方法來表示表面，其中數學模型法和圖示模型法是較為常用的兩種方法，本文中探討的主要是后者。圖示模型法又包含規則與不規則格網法、邊界表示法等，其中本文選擇不規則格網法，下面將對其進行具體的討論分析。

不規則格網法具體是指通過區域中數量有限的點，將本區域劃分成相連的三角面網絡，該區域中的所有點均落在三角面的邊長、內部或者頂點，點若不在三角面的頂點上，則需借助線性插值的方法才能獲得此點的數字屬性值，因此，不規則格網法隸屬于三維空間的分段線性模型，且連續不可微。在記錄這種模型時，應詳細記錄區域中的所有點和三角形，通常記錄工作均由立體坐標軸完成，借助X、Y、Z這三條坐標軸完成記錄，這種記錄方式具有以下特點:對于某個三角形，在查詢其三個頂點的基本屬性和查詢與其相鄰的三角形耗時是定長的。順著直線的方向計算地形剖面線時，效率較高，另外，也可以在此基礎上適當增設其它變化，以此來提升部分特殊運算的效率。

2．2 巖土工程數字化勘察數據庫系統

若想構建成熟的巖土工程數字化勘察數據庫，首先，我們應結合巖土工程的具體特點構建一個概念模型，且具有完整性;然后，借助概念模型深入分析，從而構建一個成熟的數據庫。構建數據庫模型的過程中，在考慮數據庫和巖土工程勘察技術之間聯系的同時，還應能直觀地映射數據庫模型的功能，從而使工程勘察數字化技術更加成熟;最后，構建數據庫時，應全面兼顧原始數據、中間數據和最終數據，其中原始數據主要包含測點信息性質數據以及幾何性質數據的位置信息這兩種數據，中間數據是在原始數據的基礎上自動生成的為用戶所用的具體的操作信息，最終數據是在中間數據的基礎上生成的，主要由圖形資料、文檔資料構成，原始數據、中間數據和最終數據均應包含在巖土工程數字化勘察數據庫系統中。

3 結語

巖土工程勘察方法的改進和勘察數字化技術的推廣應用，是時代發展的必然，而巖土工程勘察數字化技術的推廣應用是一項長期的工程，現階段部分工程勘察數字化技術問題還未完全解決，且我國數字化勘察領域的人才比較缺乏，因此，為進一步推進巖土工程，應注重勘察數字化人才的培養，積極探索，緊追時代發展步伐，廣泛應用巖土工程勘察數字化技術。

［1］徐慶方．巖土工程勘察數字化技術應用探討［J］．地球，2013，(11):79 －79，82．

［2］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)．

［3］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．

［4］羅永康．巖土工程勘察數字化技術與實現［J］．大科技，2014，(12):215 －215，216．

［5］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．