計算機技術(shù)在工程勘察中的應(yīng)用

【摘要】本文全面而扼要地敘述了工程勘察各專業(yè)在計算機技術(shù)飛速發(fā)展的影響下，在儀器、機具，科學(xué)運算，機助繪圖，信息管理等方面所發(fā)生的變化，以及這些變化在生產(chǎn)和科研中的作用及意義。

【關(guān)鍵詞】計算機技術(shù)；工程勘察；作用意義

一、計算機技術(shù)在工程勘察中的應(yīng)用

多年來，電子計算機已深入到勘察、設(shè)計、科研、生產(chǎn)和管理各領(lǐng)域，從而為提高工程或產(chǎn)品質(zhì)量、降低成本、縮短生產(chǎn)或建設(shè)周期提供了巨大的機會。工程勘察是國民經(jīng)濟特別是基本建設(shè)的重要環(huán)節(jié)，計算機技術(shù)在工程勘察中的廣泛應(yīng)用是工程勘察自我發(fā)展的需要，是工程勘察適應(yīng)國民經(jīng)濟發(fā)展的需要，是工程勘察適應(yīng)世界性技術(shù)革命的需要。

（一）計算機技術(shù)推動了工程勘察手段的進步

工程勘察各個專業(yè)基本上是邊緣學(xué)科，她的發(fā)展離不開其它學(xué)科的發(fā)展，而計算機技術(shù)對其發(fā)展起到了不可忽視作用，這可以從工程勘察的儀器、機具發(fā)展明顯看出。

1、測量專業(yè)

測量儀器，七十年代無論是經(jīng)緯儀還是水準儀大都是光機型，八十年代發(fā)展到光電型。電子經(jīng)緯儀、工程測量機助制圖數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)等等都采用電子計算機技術(shù)，促進了數(shù)據(jù)采集、處理、制圖的自動化。隨著空間技術(shù)的發(fā)展、全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)的問世，使測繪工作步入了“實時測繪”時代。全球定位系統(tǒng)是美國國防部主持開發(fā)的第二代衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)，可以說該定位系統(tǒng)是目前將計算機技術(shù)和空間技術(shù)應(yīng)用到測繪工作中的頂峰。

2、攝影測量專業(yè)

攝影測量專業(yè)的儀器設(shè)備由七十年代的模擬型發(fā)展到八十年代的解析型，從加密到制圖都采用了計算機技術(shù)。特別是遙感技術(shù)的發(fā)展，由于遙感圖象使用不同電磁波譜區(qū)，擴大了視野范圍，反映更多的地物性質(zhì)和特征。如紅外圖象所反映的溫差影象是普通象片所沒有的，而遙感圖象的信息解譯其中就有了電子計算機解譯方法，比如符號圖象，微波數(shù)碼圖象的解譯。再比如實時攝影測量（簡寫為RTP）是以1/30～1/25秒為周期的非接觸性三維測量技術(shù)。固態(tài)攝像機（CCD相機）、數(shù)字圖像處理技術(shù)和微型計算機技術(shù)的飛速發(fā)展，使視覺系統(tǒng)、人工智能等成為現(xiàn)實，從而將近景攝影測量推進到實時測量的全新領(lǐng)域。

3、工程地質(zhì)專業(yè)

工程地質(zhì)專業(yè)機具、儀器由七十年代的機械型發(fā)展到八十年代的機電型。土的動力特性參數(shù)——動模量和阻尼比至少要受動應(yīng)變和約束力的強烈影響，因此在土動力試驗儀器的設(shè)計中須考慮能夠反映這些影響因素。早就由相應(yīng)傳感器所取代，量測的電信號經(jīng)過運算放大器，提高信/噪比，再經(jīng)過濾波器消除高頻干擾信號，最后由模/數(shù)轉(zhuǎn)換器把模擬量轉(zhuǎn)換為數(shù)字量進入計算機，通過以硬件形式固化在只讀存貯器ROM中的程序進行計算，由打印機輸出實驗成果。象這樣將單板計算機用于三軸剪切試驗自動數(shù)據(jù)采集的還有高壓固結(jié)試驗、壓縮試驗、直接剪切試驗、靜力觸探、旁壓儀原位測試等。

（二）計算機技術(shù)提高了工程勘察評價水平

工程勘察是為工程設(shè)計提供第一性資料的，從數(shù)據(jù)采集到數(shù)據(jù)處理以及成果提交所涉及的數(shù)據(jù)量是比較大的，手工處理費時費力，影響了勘察周期。計算機技術(shù)的應(yīng)用使工程勘察數(shù)據(jù)計算處理與評價水平上了個新臺階。

1、測量專業(yè)

測量專業(yè)利用計算機進行科學(xué)運算的有前方交會計算、后方交會計算、導(dǎo)線計算、水準計算以及三角網(wǎng)、測邊網(wǎng)、邊角網(wǎng)、導(dǎo)線網(wǎng)、水準網(wǎng)的平差計算。

2、航測專業(yè)

用計算機進行空中三角測量，使函數(shù)模型從近似的航帶法平差發(fā)展到獨立模型平差，發(fā)展到從嚴密的以共線方程出發(fā)的嚴格光束法平差；從單一的攝影測量觀測值平差發(fā)展到非攝影測量觀測值（如大地測量的原始觀測值：角度、距離、高差等）的聯(lián)合平差；從單一的考慮偶然誤差發(fā)展到補償系統(tǒng)誤差直至發(fā)現(xiàn)并改正粗差。進而使攝影測量的定位精度提高幾乎幾十倍。

3、地下水資源計算與評價

對于大型的地下水取水源地的水資源評價，需要全面考慮含水層的補給、逕流與排泄條件及地下水的動態(tài)特點，最后給出地下水開采期的水量或水位動態(tài)變化預(yù)測值。比如：大慶油田供水公司水文地質(zhì)隊對大慶油田西部地區(qū)地下水資源評價，通過分析該區(qū)水文地質(zhì)條件，建立了含水層的數(shù)學(xué)模型，采用有限單元法編程上機運算，擬合了八個時段的水位、水量資料，并根據(jù)實測資料調(diào)參，準確地反映了地下水動態(tài)變化的實際規(guī)律。并且選擇了三個預(yù)報方案，從不同角度預(yù)報開采區(qū)地下水開發(fā)前景，確定目前開采區(qū)的最佳開采量50×10t4/d除此之外不少單位利用計算機采用層次分析法選擇城市水資源系統(tǒng)管理方案；在非越流承壓含水層中進行定流量的抽水實驗，利用計算機求泰斯系數(shù)等等。

4、工程地質(zhì)專業(yè)和城市地質(zhì)環(huán)境質(zhì)量評價

工程地質(zhì)專業(yè)科學(xué)運算主要是土試樣分析計算，巖土參數(shù)的統(tǒng)計，各種原位測試數(shù)據(jù)處理，擬建建（構(gòu)）筑物的沉降計算，場地的地震危險性分析等等。環(huán)境工程地質(zhì)工作一個重要問題就是對地質(zhì)環(huán)境受人類活動與作用使環(huán)境變異后的環(huán)境質(zhì)量等級及可承受能力給出評價。實現(xiàn)這個評價要運用數(shù)理統(tǒng)計類、模糊數(shù)學(xué)類、決策分析類等數(shù)學(xué)模型，靠電子計算機技術(shù)與處理方法來完成。

（三）計算機技術(shù)變革了工程勘察成圖方法

計算機除了能進行科學(xué)運算和數(shù)據(jù)處理之外，還能夠繪制各種圖件，它是通過A/D轉(zhuǎn)換和D/A轉(zhuǎn)換而完成的。以測繪專業(yè)成圖過程來說，利用電子速測儀（或全站型儀器）野外采集數(shù)據(jù)或者利用數(shù)字化儀在原地形圖上采集數(shù)據(jù)，經(jīng)過計算機計算，在CRT上顯示基本圖形，通過人機對話編輯，按采集數(shù)據(jù)編碼確定地物、地貌符號線性種類，調(diào)用按規(guī)范生成的圖形符號庫及漢字注記，最后由繪圖儀輸出，實現(xiàn)了機助制圖，出兩種產(chǎn)品即數(shù)字化圖和線劃圖。國內(nèi)在機助制圖方面起步較早且自成體系的上海市測繪院、北京市測繪院等單位在這方面發(fā)展很快。

（四）計算機技術(shù)實現(xiàn)了工程勘察資料管理現(xiàn)代化

工程勘察成果資料大都為永久性檔案資料，保存年限起碼五十年以上，這是由于工程勘察成果資料是人們認識自然的記錄寫實。隨著工程勘察手段的發(fā)展，認識自然的廣度和深度不斷增加，后來的認識水平提高離不開前面認識的成果。所以工程勘察成果資料管理是一項非常重要的工作。大多數(shù)單位還沿用傳統(tǒng)的管理方法即底圖、蘭圖、印刷圖都在資料出版室或檔案室存放。由于工程勘察資料逐年遞增，就會給資料管理和開發(fā)利用這些資料帶來一系列的問題。比如資料的增多，不斷的擴大存放空間；對資料的開發(fā)查詢利用費時費力；長期以來資料的防火、防腐問題隨著資料的增加也日益突出；日常管理工程量不斷加大；資料分析總結(jié)也比較困難；不能滿足計算機輔助設(shè)計的各專業(yè)對工程勘察資料共享問題。因此國內(nèi)不少工程勘察單位開始利用計算機管理資料。

總之，從上面所述不難看出計算機技術(shù)在工程勘察中的應(yīng)用使得整個勘察工作發(fā)生了十分巨大的發(fā)展與變化。