基于GIS的通用巖土工程勘察數據庫系統的設計

徐 偉 侯 娜 顧建坤

山東宏光巖土工程有限公司

基于GIS的通用巖土工程勘察數據庫系統的設計

徐 偉 侯 娜 顧建坤

山東宏光巖土工程有限公司

隨著我國市場經濟的全面放開，我國的經濟呈現出迅猛發展之勢，隨之而來的是大量的工程建設作業。這些工程作業也帶來了大量的巖土勘探數據資料。巖土的勘探數據反映了巖土參數的分布和相關特性，具有相當強烈的地域特征，是了解當地底層的重要指標。故而我們需要一套更加方便快捷的數據管理系統。充分利用計算機技術實現對勘探數據的信息化存儲和管理。地理信息系統(GIS)為這樣一套數據系統的實現提供了可行性幫助。GIS系統基于計算機對空間信息的分析和處理是對勘探數據管理的的一種有效方式。

巖土工程勘察；GIS系統；設計

在我國的各項工程建設的發展過程中，積累了大量的巖土工程勘察資料，目前這些資料主要靠人工全程管理，輔以CAD制圖軟件、Office表格處理及其他巖土工程專業計算軟件等進行勘察圖表和勘察報告的制作，普遍存在數據重復錄入、信息零散、應用管理層次低等問題，傳統工程勘察行業的數據管理面臨改革的發展要求。因此，建立巖土工程勘察數據庫系統對實現勘察成果資料的信息化管理具有現實意義。另外，巖土工程勘察數據庫系統對于實現地學信息資源共享，支持項目建設的科學決策，完善單項巖土工程勘察，以及為地質學的研究提供基礎數據等都有重大意義。

1 系統設計應具備的功能

作為區域工程勘察成果數據的數據平臺，為使用戶方便利用系統查看或使用數據，要求該系統提供系統權限管理，使不同的用戶具有不同的角色，不同的角色對數據具有不同的操作權限，保證數據的安全性。提供版本管理功能，支持多個用戶同時訪問，且不受影響。具備地理信息系統的一般的地圖瀏覽與操作功能，如地圖放大、縮小、漫游、目標定位等通用功能。具備完善的數據查詢功能，使系統能根據用戶需要進行數據的單項或組合查詢，并能進行空間數據和屬性數據的雙向查詢。具有良好的數據庫邏輯結構，使系統數據能根據需要反映區域宏觀或微觀地質情況。具有統計分析功能，使系統能方便的進行巖土參數統計分析。

2 系統設計與實現

2.1 數據庫系統的邏輯模型

通用巖土工程勘察數據庫系統為對勘察成果數據進行有效管理，須采用空間數據模型。ESRI公司推出的Geodatabase是新一代空間數據模型的典型代表，它是一種擴展存儲模型，是作為標準關系數據庫的擴展來設計的，與各種商用數據庫兼容。該模型結合面向對象數據庫、關系數據庫系統兩者的優點，實現了嚴格意義上的地理空間數據庫(即空間數據與屬性數據集成在同一關系數據庫中)、連續空間要素的無縫存儲、對象屬性和行為智能化結合、以及對象屬性的整體約束等。

2.2 系統的功能模塊

根據系統設計目標，基于GIS的通用巖土工程勘察數據庫系統包括的功能模塊有：數據庫連接配置模塊、數據輸入與管理模塊、統計分析與制圖模塊、數據瀏覽查詢模塊、數據輸出模塊、系統維護模塊。

為了方便用戶使用，數據庫連接配置模塊實現通過在窗口中輸入連接參數來連接巖土工程勘察數據庫。根據系統體系結構分析，數據庫的連接涉及兩層：當客戶端對空間數據進行操作的時候，客戶端通過ArcG工SEngine連接服務器端的ArcSDE服務，連接上后再由ArcSDE服務和SQLServer數據庫進行交流，交流后的結果再通過ArcSDE傳遞給客戶端。

數據輸入與管理模塊對空間數據的管理主要是實現加載相關區域的各種基礎地理、基礎地質和勘察專題地圖數據，然后提供地圖操作的基本功能，如放大、縮小、漫游、全屏等。對勘察成果屬性數據的管理主要是實現數據庫中各個數據實體的數據錄入可視化界面，根據數據庫設計的關系規則，可進行數據記錄的增加、修改、刪除等操作。

數據瀏覽查詢模塊結合統計分析功能，實現圖形屬性的雙向瀏覽查詢。屬性查圖形實現如查詢滿足條件的鉆孔，在地圖上以高亮顯示。圖形查屬性實現點選鉆孔或按范圍選擇鉆孔，查詢所選鉆孔的相關屬性數據，如鉆孔所屬工程及其工程的報告，圖件資料，或查詢所選鉆孔的單項或組合屬性統計數據，并按表格形式顯示。

2.3 系統實現及關鍵技術

1)開發環境。系統數據庫采用MicrosoftSQLServer進行開發，并且數據存儲接口使用SQLSever管理平臺，它與Windows系統有很好的兼容性，并且易操作，穩定性好，執行效率好，擁有空間數據結構和標準數據接口。系統采用的開發語言主要是由C/C++演變而成的 Microsoft Visual C 語言。

2)數據庫的建立。巖土工程勘察數據庫的設計要為將來信息的高效查詢和有效利用服務，要滿足系統數據在空間、屬性和時間上的特征要求， 所以本系統應用有著合理、有效數據管理的MicrosoftSQLServer進行數據開發。數據庫的建立首先要結合數據庫特性對用戶需求進行分析，從而對數據庫進行初步設計，接下來設置數據庫文件存儲格式和線和方式，最后完成對數據庫的維護和提升。

3)系統開發工具的關鍵技術。在本系統的開發過程中，雖然Pascal和C/C++語言也能夠完成工程類系統的開發，但是由于該類系統較少會涉及較低級的直接訪問硬件和操作系統的功能，且工程類系統的開發往往要求更加開發時間盡可能的減少，所以在本系統的設計中，采用VisualC語言進行開發工作。所以關鍵的問題就是如何建立VisualC和數據庫與Office軟件的接口問題。

解決這個問題最有效的方式就是制定標準，可以用ADO.NE標準實現，在用其實現數據庫訪問前，我們使用SQL語言進行數據庫操作與數據庫建立連接，之后通過對數據集進行定義實現數據傳輸，接著就可以用界面的空間對數據執行相應的操作。

綜上所述，建立基于GIS的通用巖土工程勘察數據庫系統，采用GIS技術管理巖土工程勘察信息，實現這些信息資源共享，為國家基礎設施規劃、建設和管理提供巖土工程信息決策支持，為地質學研究領域等提供基礎信息，也可以通過對系統的擴充來滿足一些大型工程、特殊工程的巖土工程勘察。

[1]楊文甫，鄭先昌，佴磊，李叢蔚，衛中營.GIS下城市巖土工程勘察管理信息系統的設計[J].探礦工程(巖土鉆掘工程)，2003，S1：169-171.

[2]劉霖，龐娜.基于GIS的巖土工程勘察信息系統設計與實現[J].重慶科技學院學報(自然科學版)，2010，06：116-119.