岩土工程勘察数字化论文

简述岩土工程勘察数字化
【摘要】：文章对岩土工程勘察方法做了简单的概述，分析了我国岩土工程勘察的现状及存在的问题，探讨了岩土土工程勘察数字化应用实现的关键技术。

【关键词】：岩土工程；勘察；数字化
中图分类号：p5 文献标识码：a文章编号：
【 abstract 】 : the paper, as to the geotechnical engineering method simple overview, analysis of our geotechnical engineering investigation of the present situation and the existing problems, this paper discusses the application of geotechnical engineering investigation of soil digital key realization technology.
【 key words 】 : geotechnical engineering; reconnaissance; digital
引言
20世纪80年代以来，各种资料和数据急剧增多，出现了所谓的“资料数据爆炸性增长”，在资料数据中基础数据十分重要，它们的有效期也几乎是无限的。

因此，如何有效地存储、管理、交流从而充分利用(包括多次开发利用和综合开发利用)这些数据，已成为国内外学者共同关心的问题。

岩土工程勘察的基础数据也不例外。

岩土工程勘察数据具有多源性和空间性特点，常规关系数据库
技术已不能满足人们对这些数据处理的需要，并且岩土工程勘察数据显著的空间特征和复杂的结构属性，使岩土工程勘察成为计算机科学可视化的一个既非常重要又十分复杂的应用领域。

如何有效地在数据库系统的基础上利用计算机技术实现岩土工程勘察数据的时空分析并开展定量结构刻画和空间建模，是摆在当今岩土工程勘察工作者面前的一道急需攻克的难题。

结合岩土工程勘察的研究现状，在国内多个岩土工程勘察现场技术改造的基础上，提出一些看法，以及对我国岩土工程勘察工作有一定的现实指导意义。

1岩土工程勘察方法概述
岩土工程勘察数字化是指应用当代测绘技术、数据库技术、计算机技术、网络通信技术和cad技术．通过计算机及其软件，把一个工程项目的所有信息(勘察、设计、进度、计划、变更等数据)有机地集成起来，建立综合的计算机辅助信息流程，使勘察设计的技术手段从手工方式向现代化cad技术转变，作到数据采集信息化、勘察资料处理数字化、硬件系统网络化、图文处理自动化，逐步形成和建立适应多专业、多工种生产的高效益、高柔性、智能化的工程勘察设计体系。

该技术体系用系统工程观点，把勘察、设计的图纸、图像、表格、文字等以数字化形式存贮，供各专业设计使用。

2我国岩土工程勘察的现状及存在的问题
随着3s技术的发展与集成已促使岩土工程勘察进人到以数据库为核心的勘察设计一体化产业体系。

但是在注视上述发展的同时也应该看到，目前虽然计算机辅助设计(cad)已广泛应用于岩土工程
勘察设计中，功能日益完善。

但是由于多种原因，岩土工程勘察工作依然存在许多问题，主要表现在:
1)分散作业，手工操作;
2)资料共享性差;
3)资料再利用率低。

因此需要发展和推广岩土工程勘察数宇化和一体化技术;
4)数字化地图与数字化设计系统间不够贯通。

地形图是设计系统的底图或称基础数据，由于数字化地图中的某些环节技术条件不成熟，与cai设计软件的接口不匹配，很难顺利实现对接，设计系统不得不重新将勘察资料数字化，影响了设计系统cad的推广应用;
5)勘察信息数字化程度低。

勘察部门提供的勘察信息往往以图纸、表格、文字等形式为主，内容上定性描述较多。

一方面造成设计人员对于勘察信息很难准确理解;另一方面造成对勘察信息处理、利用上的困难。

3岩土工程勘察数字化应用实现的关键技术探讨
3．1岩土工程数字化建模方法
岩土工程地质建模的方法目前采用的主要有表面模型法，表面模型法(也叫数字表面模型)的历史较早，它的基本内容就是通过精确的表示出工程地质体的外表面来表示均质地质体的建模方法。

也是目前广泛使用的建模方法。

表面模型法的数据来源是通过测点获得的一系列离散的测点资料，包括测点的几何特征数据和属性特征数据，然后利用数据解释结果重构地质体界面。

可以抽象为把一系
列同属性的点按照一定的规则连接起来，构成网状曲面片，进而确定整个地质体的空间属性，有很多方法用来表示表面，常用的方法主要有数学模型法和图示模型法，本论文主要讨论图示模型法。

常用的图示模型法有边界表示法、规则格网法、等值线法、不规则格网法等，其中不规则格网法是本系统选用的模型表示法，将做详细分析讨论。

不规则格网法是将区域内有限个点区域划分为相连的三角面网络。

区域中任意点落在三角面的顶点、边上或三角形内，如果任意点不在顶点上，则该点的数字属性值通常通过线性插值的方法得到，在边上用边的两个顶点的高程，在三角形内则用三个顶点的高程，所以tin是一个三维空间的分段线性模型，在整个区域内连续但不可微。

有许多种表达tin拓扑结构的存储方式，这里采用一个简单的记录方式是：对于每一个三角形、边和节点都对应一个记录，三角形的记录包括三个指向它三个边的记录的指针，边的记录有四个指针字段，包括两个指向相邻三角形记录的指针和它的两个顶点的记录的指针；也可以直接对每个三角形记录其顶点和相邻三角形。

每个节点包括三个坐标值的字段分别存储x，y，z坐标。

这种拓扑网络结构的特点是：对于给定一个三角形，查询其三个顶点属性和相邻三角形所用的时间是定长的。

它在沿直线计算地形剖面线时具有较高的效率，当然可以在此结构的基础上增加其它变化，以提高某些特殊运算的效率。

岩土工程数字化建模过程如图1所示。

3．2数字化岩土勘察工程系统
基于gis的岩土工程勘察涉及到的原始数据主要为地理信息方面的空间数据和非空间数据，数据来源包括：
基础地理数据
这些数据主要包括：
①自然区划图
该图反映被研究区域的地理区划、河流、道路、居民区、山川、公共设施等等自然地理信息。

②地形、地貌图
该图反映被研究区域的自然地貌情况。

岩土工程勘察数据
这些数据包括：所研究区域的工程地质勘探资料。

经过筛选、处理的各勘探点包括地理、环境、土的物理力学指标在内的所有信息。

各类建筑场地的地层信息，比如液化等级、液化指数、特征周期、年代、沉积相等。

结合上述分析，数字化岩土勘察工程数据库系统可以按以下几个步骤实施构建：
①岩土工程勘察数据库的概念模型设计
岩土工程勘察数据库管理作为岩土工程勘察数字化系统的一项基础工作，是一个数据密集、处理复杂的数据库应用问题，为了能获得反映信息世界的概念性数据模型，将与实体和联系相关的功能与行为剥离出来，仅从现实世界中实体的数据侧面来建立模型，即研究数据对象与属性及其关系，并在此基础上建立相对应的数据库表结构。

②数据库建立实现
岩土工程一体化系统的数据有三类：用户输入的原始数据、系统生成的中间数据及最终数据。

原始数据由测点数据组成。

而测点数据又由测点几何属性数据(位置)和测点信息属性数据；中间数据包括根据原始数据系统自动生成的地层层面等值线模型、三维表面模型、剖面模型等，根据这些模型可以生成用户需要的各种图件，还可以进行各种信息查询操作；最终数据种类繁多，主要是根据用户需要由中间数据生成，包括图形资料和文档资料(如地质勘察报告等)。

岩土工程数字化系统的总体结构图如图2所示。

结束语
随着现代信息技术的发展，未来岩土工程勘察的发展趋势就是将岩土工程勘察与地理信息系统(gis)结合起来，利用地理信息系统强大的数据采集、管理能力和空间查询、分析能力，解决传统岩土工程勘察由于勘察数据内容上的复杂性和形式上多样性而在数据处理上无能为力的状况，而且利用地理信息系统强大的可视化操作能力为岩土工程勘察提供了一个可视化的操作平台。

相信未来岩土工程勘察必将是数字化的天下。

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注：文章内所有公式及图表请以pdf形式查看。