GIS地理信息系统在岩土工程中的应用研究

  在 Map Info 的基础上，利用 Map X 控件，Visual Basic 语言，对系统的进行了 GIS组件的集成二次开发，建立了系统的查询功能、统计功能、热链接、鹰眼等功能，并对系统的各项功能进行了说明。 从系统的功能入手，在 Map Info 的基础上结合 Map X 控件和 VB 语言进行了二次开发，得到系统查询、热链接、鹰眼等功能，系统功能是整个工程建设的基础。通过功能分析、程序流程给出系统的建立过程和系统各项功能的使用方法。

  1.2 研究对象与现状 

  岩土工程勘察是一项采用多种勘察形式、以多学科理论为指导而进行的技术性工作。其主要职责是为区域开发、工程建设的规划选址、可行性研究、设计、施工、运行监测、竣工验收和安全检验以及地质环境的监测、保护与治理等全过程提供工程地质、岩土工程、水文地质等方面的数据资料。工程勘察是基本建设中的第一个程序，其主要任务是探明勘察场地工程地质和水文地质条件，是设计、施工地下部分的主要依据，为设计、施工提供必要的设计参数及地基方案、地下水处理与保护等意见。为了达到上述目的，通常要在地面地形地貌调查和浅层地质结构调查的基础上，通过现场钻探、野外测试（原位物理力学性质测试）、室内试验（土样、水样和岩芯样）等多项工作后，对勘察原始成果数据进行综合分析，去了解分析区域地质结构、岩土特征、水文地质等详细信息，形成相关技术参数和合理的建议。可见，工程勘察是一项系统性较强的多种手段综合评价工作。 岩土工程勘察信息系统的建立分为四个阶段：录入数据、软件运用、二次开发和系统运行，首先输入大量的已知钻孔信息在选择的软件上，经过一系列软件上的处理工作，形成一个大的良好的区域共享，主要特点是勘察设计各环节使用计算机作业，勘察阶段为设计阶段提供接口数据文件，使得数据传递流畅，在各专业工种间及同区域内各勘察设计部门间，达到数据共享与协同操作，以提高勘察设计的效率，节省人力，缩短设计周期。 目前，国内地理信息系统技术在城市规划、测绘、国土、环保等众多领域的广泛应用，地理信息系统技术也逐步渗透到工程勘察各应用领域，如岩土工程、地质灾害、地下水、矿产评价和预测、区域地质调查、环境地质等领域。但功能应用局限于数据采集、地图查询和展示，少数涉及空间分析，应用主体（包括实施者和最终用户）也都是以相关科研机构为主。 在国内少数大城市的工程勘察单位开始采用 CAD 技术或地理信息系统技术建立工程勘察信息系统，如武汉市勘测设计研究院 2000 年基于 CAD 开发了“武汉市工程勘察信息系统”、成都市勘察测绘研究院 2004 年基于 CAD 开发了“成都市岩土工程勘察信息系统”，上海市地质调查研究院 2006 年基于 GIS 建立了“上海市工程地质信息系统”，深圳市勘察研究院 2004 年采用组件式 GIS 开发了“深圳市地质勘察信息系统”，另外北京、广州、杭州等大城市也先后建立了基于 GIS 的工程地质勘察信息系统，毕硕本、王桥等还利用 GIS 建立了大庆油田工程勘察信息系统，北京理正软件设计院还陆续推出地质 GIS 及岩土工程地质勘察系列软件。2007 年张时忠采用大型商用数据库管理技术和GIS 技术实现了 Info-Geotech 工程勘察管理信息系统。2009 年包惠明等利用 Web GIS技术开发了工程勘察设计区域化、一体化。近几年来工程勘察信息系统的研究和应用已经成为工程勘察行业的前沿和热点课题，也成为工程勘察行业和城市规划、管理、建设等部门的迫切需要。 这一阶段建立的工程勘察管理信息系统是以岩土工程勘察成果信息为基础，尝试在地理信息系统支持下，依托城市基础地理信息系统而形成的数据库与信息处理系统。这时期的研究和应用，由于缺乏有效的技术应用和理论方法的创新，未能实现面向客观空间实体及其关系的处理的完全转变，仍停留在面向地图的处理，实现工程勘察与基础信息的集成与综合应用仍存在许多问题。 

  2.1 引言 

  本章给出适合于岩土工程勘察系统的 GIS 总体设计方法。系统数据库是地理信息系统的最重要的组成部分，本章主要阐述了数据库的基本原理方法、设计流程和以 Map Info 为基础的设计内容。 岩土工程勘察信息管理系统的建立与系统的总体设计紧密相关。依据自上而下的设计思想和结构化设计模式，给出了适用于岩土工程勘察的地理信息系统的设计方法。本章主要介绍了数据库的建设要求、设计流程以及数据采集、转换等数据库内容，数据库的内容和设计过程决定了整个项目的科学性、完整性、可靠性和真实性。

  2.2 GIS 简介 

  地理信息系统（Geographical Information System，简称 GIS）有时又称为“地学信息系统”或“资源与环境信息系统”。它是一种特定的十分重要的空间信息系统。它是在计算机硬、软件系统支持下，对整个或部分地球表层（包括大气层）空间中的有关地理分布数据进行采集、储存、管理、运算、分析、显示和描述的技术系统。由于它是由若干学科综合而成的技术，可以从不同角度可以得出不同的 GIS 的定义。首先，地理信息系统是一门学科，是描述、分析、存储和输出空间信息理论以及方法的一门新兴的理论学科；其次，地理信息系统是一个技术系统，他是以地理空间数据库（Geospatial Database）为依托，采用地理模型分析的方法，为地理研究和地理决策服务的计算机技术系统，适时提供多种动态地理信息和空间地理信息。 地理信息系统的外观表现为计算机软件和硬件系统，其内涵却是由地理数据和计算机程序组织而成的地理空间信息模型。 地理信息系统一般有如下几项基本功能： 数据的采集和输入 ,主要用于获取数据，保证地理信息系统数据库中的数据在内容与空间上的完整性、数值逻辑一致性与正确性等，本文数据主要是在宝马现场收集的。 数据的编辑与更新 ,数据处理主要包括数据格式化、转换、概括。这里主要介绍了数据由 CAD、Excel 等格式转换为 Map Info、GST 等格式。 数据存储与管理 ,数据存储与管理是地理信息系统数据库中的关键步骤，涉及到空间数据和属性数据的组织。栅格模型、矢量模型或栅格∕矢量混合模型是常用的空间数据组织方法。 空间查询和分析 ,空间查询和分析是地理信息系统的核心，通过空间查询和分析得出决策结论，是地理信息系统的出发点和归宿。利用空间查询和分析不但可以查询数据库系统中的各种信息，而且可以通过这些信息去揭示事物间更深刻的内在规律和特征。空间查询和分析是地理信息系统区别于一般信息系统的主要功能特征。本文第三章主要介绍了系统的点查询和条件查询。 数据显示与输出,地理信息系统为用户提供了许多用于地理数据表现的工具，其形式既可以是计算机屏幕显示，也可以是诸如报告、表格、地图等硬拷贝图件，尤其要强调的是地理信息系统的地图输出功能。本文在第四、五章介绍了系统的数据显示应用。 本文系统设计基于条件查询和点查询的查询功能和基于各种不同统计结果的统计功能，这两大功能也是GIS系统的最基本功能。如图2.1 系统的功能设计。