談GIS支持下巖土工程勘察設計一體化

侯 嘉 豐

(山西省勘察設計研究院，山西 太原 030013)

談GIS支持下巖土工程勘察設計一體化

侯 嘉 豐

(山西省勘察設計研究院，山西 太原 030013)

針對巖土工程勘察設計中存在的問題，分析了巖土工程勘察設計一體化的優勢，結合地理信息系統(GIS)在巖土工程勘察設計一體化中的應用現狀，給出了勘察資料具體化、應用網絡GIS系統、將GIS系統與計算機輔助系統相結合的改進優化建議。

地理信息系統，巖土工程，勘察，一體化

我國的巖土工程已有20多年的發展歷史，無論是在工程勘察方面，還是在工程設計方面，巖土工程都已形成了比較成熟的運作模式，為我國的工程建設做出了很大的貢獻。隨著社會經濟的發展，行業內部的競爭愈演愈烈，傳統的先勘察后設計的模式已經無法滿足工程建設市場的需求，巖土工程勘察設計一體化成為巖土工程進一步發展的必然趨勢。

1 概述

1.1 巖土工程勘察設計中存在的問題

1)巖土工程勘察與設計分離。我國巖土工程勘察與設計通常為分散式作業，各部門和各專業之間條塊分割現象嚴重，并且工程規范的制定和工程技術的更新相對來說都比較滯后，再加上巖土工程自身的特殊情況及其設置過細的專業情況，巖土工程的勘察者和設計者之間總是無法形成良好的合作關系。勘察者為設計者提供的勘察資料往往不是設計者想要的，也就是說，勘察者不能給設計者提供所需的可用信息，完全與設計脫節[1]。設計者自然無法完全理解得到的勘察資料，設計作品有時不夠完善。整體來看，巖土勘察和設計過程中浪費了大量的人力、物力、財力，勘察結果轉換為設計成果的效率比較低，究其原因，主要是巖土工程勘察與設計嚴重分離造成的。

2)巖土工程設計軟件功能不完備。我國現階段巖土工程中使用的設計軟件多為計算機輔助設計軟件。計算機輔助設計系統的主要功能是計算設計中的所有數值，編制所有設計文件，繪制工程圖。對于比較高端的問題，例如綜合評價設計問題，設計方案，我國現階段巖土工程中使用的設計軟件還解決不了，使得巖土工程設計者不能充分地利用勘察信息來進行工程設計，造成資源浪費，同時，也降低了設計工作的質量。

3)各專業之間未能實現數據共享。巖土工程不同專業之間交流資料信息的形式主要為書面傳達，上一階段的數據信息不能自動轉入下一階段，耗時的同時又提高了錯誤率，基本上無法實現各個專業之間的數據共享。

1.2 巖土工程勘察設計一體化的優勢

與普通巖土工程模式相比較，勘察設計一體化模式有其獨特的優勢：巖土工程勘察設計一體化模式中工程勘察和工程設計緊密聯系起來，便于工程承包方一同承包，能有效保證信息數據的流暢傳輸，從而加快工程完成速度，縮短工期；巖土工程勘察設計一體化模式中勘察者和設計者容易考慮到其他環節的工作，從而主動進行技術創新，提高工程質量；巖土工程勘察設計一體化模式便于企業進行造價控制，從而提高經濟效益。

2 地理信息系統(GIS)在巖土工程勘察設計一體化中的應用

2.1 地理信息系統在巖土工程勘察設計一體化中的應用現狀

目前，地理信息系統在我國巖土工程勘察設計一體化中的應用主要表現在：應用虛擬現實技術，具體由計算機技術相助，生成高技術模擬系統，也就是逼真的三維模型，隨著技術操作人員的位置移動，電腦進行復雜的運算，繪制精準的3D影像[2]；利用地理信息系統存儲信息、查詢信息、空間疊加運算的功能，采用定量分級法對土地等級進行測定，對巖土的穩定性進行評估；利用專業三維建模軟件，把地質、測井、地球物理資料和各種解釋結果綜合在一起，生成三維模型，然后通過數據轉化，把模型置入地理信息系統數據庫里，分析各項空間指標，作為巖土工程設計的依據。

就目前地理信息系統在巖土工程勘察設計一體化中的應用現狀來看，地理信息系統的功能局限于數據的處理和管理方面，不能很好地解決系統外部的軟件包和地理信息系統轉換的接口問題。

2.2 地理信息系統在巖土工程勘察設計一體化中的改進措施

1)勘察資料具體化。現階段我國巖土工程勘察結果多為對研究對象“質”的描述，嚴重缺少研究對象的數量特征、數量關系和數量變化的資料，這使得巖土工程中的設計者找不到實用的資料，無法順暢地開展設計工作。因此，在巖土工程勘察過程中，勘察者要應用地理信息系統儲存數據和管理數據庫的功能，將勘察所得資料進行數值化和數據庫化處理，使其轉變為設計數據，以方便巖土工程設計者直接使用勘察資料。另外，巖土工程設計者也要應用地理信息系統，借助其強大的數據分析、綜合評價和疊加圖像的功能，按照要求處理勘察資料[3]。具體流程如圖1所示。

2)應用網絡地理信息系統。隨著科技的進步和信息技術的發展，互聯網已經普及，地理信息系統也應順應時代發展潮流，朝著網絡化方向發展，互聯網地理信息系統應成為重點研究內容。互聯網地理信息系統可以共享地理信息和空間信息，這一功能對于建設巖土工程勘察設計一體化系統具有重大指導意義。巖土工程勘察和設計的每一個環節都使用計算機來作業，上一個階段為下一個階段以及其他階段提供好數據信息，并借助互聯網及時傳輸數據，在最短時間內實現數據共享，提高整體作業速度，縮短工作周期，提高工作效率。總之，以互聯網地理信息系統服務器為中介，各個勘察單位和設計單位之間可以通過聯網實現網絡化，各個專業和各個工種之間可以通過互聯網傳輸數據，達到數據的共享，從而實現巖土工程勘察設計的一體化。

3)將地理信息系統與計算機輔助設計系統結合起來。地理信息系統是一種特定的空間信息系統，它是在計算機硬、軟件系統支持下，對整個地球表層空間中的地理分布數據進行采集、儲存、運算、分析、管理、顯示和描述的技術系統。地理信息系統的核心是用計算機來處理和分析地理信息。而計算機輔助設計則是利用計算機及其圖形設備幫助設計人員進行設計工作。

從專業角度來看，地理信息系統有比較完善的處理數據、管理數據庫、疊加圖像功能，地理信息系統可以同時處理空間上的數據和實體質量、數量特征的數據，并能根據其中一種數據的改變對另一種數據作出相應的調整[4]。計算機輔助設計系統雖然也有同地理信息系統一樣的處理數據、管理數據庫、繪制圖像的功能，但只是簡單地用數據庫來管理設計，再用圖像表達出來，計算機輔助設計系統并不用對地圖進行綜合性管理，也不用疊加圖像。簡言之，計算機輔助設計系統和數據庫之間的連接只是初步的，其分析能力不強。要明確的是，計算機輔助設計系統的主要功能在于建立地理上的坐標，并對建立的地理坐標進行轉換。

總而言之，地理信息系統與計算機輔助設計系統有很多相似之處，但同時又具有各自的特色功能，在巖土工程勘察和設計中，應該將地理信息系統與計算機輔助設計系統有機結合起來，在計算機輔助設計系統中實現地理信息系統的某些功能，使地理信息系統更好地為巖土工程所用，逐步實現巖土工程勘察、設計一體化目標。

3 結語

目前我國巖土工程中比較突出的問題就是工程勘察和工程設計分離、巖土工程設計軟件功能不完備、各單元之間不能實現數據共享，要解決這一問題，就必須建立巖土工程勘察、設計一體化系統，應用地理信息系統與計算機輔助設計系統，建立網絡化工作體系，將各部門、各工種緊密聯系起來，使勘察資料數據化、具體化，從而提高企業的經濟效益，增強企業的競爭力，不斷推動我國巖土工程的現代化進程。

[1] 李茂柱.研究通用巖土工程勘察數據庫建設[J].建設科技,2014(11):113.

[2] 王建明,張繼文,劉爭宏，等.基于GIS的工程勘察成果一體化管理[J].巖土工程技術,2014,28(5):224-226,260.

[3] 楊映紅,李向新,任 磊，等.基于GIS的通用巖土工程勘察數據庫系統的設計[J].科學技術與工程,2011,11(6):1363-1367.

[4] 遲保國.巖土工程勘察數字化淺議[J].中華民居,2012(1):104.

Discussion on the geotechnical engineering investigation and design integration with GIS

Hou Jiafeng

(ShanxiSurveyandDesignInstitute,Taiyuan030013,China)

In view of the existing problems in geotechnical engineering investigation and design, analyzed the advantages of geotechnical engineering investigation and design integration, combining with the application status of Geographic Information System(GIS) in geotechnical engineering investigation and design integration, gave the improvement optimization suggestions for investigation specific data, Web GIS system, combination of GIS system and computer aided system.

Geographic Information System, geotechnical engineering, exploration, integration

2015-06-01

侯嘉豐(1986- )，男，助理工程師

1009-6825(2015)23-0075-03

TU195

A