沈陽(yáng)市工程地質(zhì)地理信息系統(tǒng)建設(shè)與應(yīng)用

孫峰，徐星明，劉升傳，賈超，吳威

(1.沈陽(yáng)市勘察測(cè)繪研究院，遼寧 沈陽(yáng)　110004；　2.中國(guó)建筑東北設(shè)計(jì)研究院，遼寧 沈陽(yáng)　110006；3.鐵嶺經(jīng)濟(jì)開(kāi)發(fā)區(qū)建設(shè)工程質(zhì)量監(jiān)督站，遼寧 鐵嶺　112000)

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沈陽(yáng)市工程地質(zhì)地理信息系統(tǒng)建設(shè)與應(yīng)用

孫峰1*，徐星明2，劉升傳1，賈超3，吳威1

(1.沈陽(yáng)市勘察測(cè)繪研究院，遼寧 沈陽(yáng)110004；2.中國(guó)建筑東北設(shè)計(jì)研究院，遼寧 沈陽(yáng)110006；3.鐵嶺經(jīng)濟(jì)開(kāi)發(fā)區(qū)建設(shè)工程質(zhì)量監(jiān)督站，遼寧 鐵嶺112000)

摘要：沈陽(yáng)市工程地質(zhì)地理信息系統(tǒng)是巖土工程勘察專業(yè)與GIS技術(shù)、數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物，反映了工程勘察專業(yè)的最新發(fā)展方向?；谏蜿?yáng)市工程地質(zhì)條件和未來(lái)的管理需求的基礎(chǔ)上，通過(guò)對(duì)沈陽(yáng)市的基礎(chǔ)地理空間數(shù)據(jù)、工程勘察成果數(shù)據(jù)，建立數(shù)據(jù)庫(kù)，按現(xiàn)行規(guī)范、標(biāo)準(zhǔn)，將沈陽(yáng)市歷史積累的工程勘察信息數(shù)據(jù)，經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化、整理歸一化以及數(shù)字化處理，做出了具有數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)維護(hù)、數(shù)據(jù)分析評(píng)價(jià)、查詢檢索等功能的工程地質(zhì)應(yīng)用系統(tǒng)。

關(guān)鍵詞：工程地質(zhì)；地理；信息系統(tǒng)；建設(shè)與應(yīng)用

1前言

20世紀(jì)90年代隨著國(guó)內(nèi)外GIS技術(shù)在城市規(guī)劃、國(guó)土、測(cè)繪、環(huán)保等眾多領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用，GIS技術(shù)也逐步滲透到地質(zhì)各應(yīng)用領(lǐng)域，如水文地質(zhì)、地質(zhì)災(zāi)害、地下水、礦產(chǎn)評(píng)價(jià)和預(yù)測(cè)、區(qū)域地質(zhì)調(diào)查、環(huán)境地質(zhì)等領(lǐng)域[1]。本系統(tǒng)作為沈陽(yáng)市數(shù)字化城市建設(shè)的重要組成部分，依據(jù)沈陽(yáng)市的工程地質(zhì)的特點(diǎn)和資料，開(kāi)發(fā)并建立一套適合沈陽(yáng)市的工程地質(zhì)地理信息系統(tǒng)[2]，建成具有數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)維護(hù)、數(shù)據(jù)分析評(píng)價(jià)、查詢檢索等功能的工程地質(zhì)應(yīng)用系統(tǒng)。作為基礎(chǔ)性、公益性項(xiàng)目，最終實(shí)現(xiàn)定量定性地對(duì)沈陽(yáng)市工程勘察、區(qū)域規(guī)劃、地質(zhì)災(zāi)害、小區(qū)域地震分級(jí)等工作進(jìn)行合理、科學(xué)的評(píng)估及研究設(shè)計(jì)工作，并將有效提升沈陽(yáng)市建委和規(guī)劃國(guó)土局管理工作的水平和質(zhì)量，為城市規(guī)劃、建設(shè)與管理，提供水文地質(zhì)、工程地質(zhì)和環(huán)境地質(zhì)特征等科學(xué)依據(jù)。

2沈陽(yáng)市工程地質(zhì)地理信息系統(tǒng)簡(jiǎn)介

2.1基礎(chǔ)地理數(shù)據(jù)

基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)庫(kù)是空間定位基礎(chǔ)[3]，主要是用于勘察項(xiàng)目信息的空間定位及顯示，采取地理底圖地圖服務(wù)或ArcGIS矢量數(shù)據(jù)建庫(kù)調(diào)用的方式。

2.2勘察項(xiàng)目數(shù)據(jù)

勘察項(xiàng)目數(shù)據(jù)是系統(tǒng)核心數(shù)據(jù)[4]，主要包括：工程地質(zhì)勘察數(shù)據(jù)庫(kù)、工程地質(zhì)圖、工程地質(zhì)勘察資料管理、工程地質(zhì)勘察紙質(zhì)文檔資料管理。

(1)工程地質(zhì)勘察數(shù)據(jù)庫(kù)

工程地質(zhì)勘察數(shù)據(jù)庫(kù)的建庫(kù)流程如圖1所示，開(kāi)發(fā)理正接口，導(dǎo)入理正mdb數(shù)據(jù)進(jìn)行建庫(kù)。

(2)工程地質(zhì)圖

制作完成的工程地質(zhì)圖圖件(GIS格式)，存儲(chǔ)到SQL Servr數(shù)據(jù)庫(kù)中進(jìn)行管理。

(3)工程地質(zhì)勘察資料管理

工程地質(zhì)勘察資料管理包括產(chǎn)生的文檔資料、圖件資料、圖片等，這些資料不進(jìn)行處理，均以源文件的方式在SQL Servr數(shù)據(jù)庫(kù)中進(jìn)行管理。

(4)工程地質(zhì)勘察紙質(zhì)文檔資料管理

紙質(zhì)資料數(shù)據(jù)，選取主要工程項(xiàng)目，以人工錄入進(jìn)行建庫(kù)，存儲(chǔ)到SQL Servr數(shù)據(jù)庫(kù)中進(jìn)行管理。

3沈陽(yáng)市地質(zhì)模型建立

地質(zhì)模型研究是系統(tǒng)分析中一個(gè)非常重要的內(nèi)容，是數(shù)據(jù)模型和系統(tǒng)模型的基礎(chǔ)，工程勘察信息系統(tǒng)最基本的任務(wù)是提供研究區(qū)的工程地質(zhì)條件，沈陽(yáng)地區(qū)地形雖總體上比較平坦，但第四系地層情況卻較復(fù)雜，由此而導(dǎo)致各勘察報(bào)告上地層的層序劃分無(wú)法統(tǒng)一，人為因素較大。為了建立起可大區(qū)域?qū)Ρ鹊臉?biāo)準(zhǔn)層序，就必須詳細(xì)地研究沈陽(yáng)地區(qū)地層的成因年代、沉積韻律及其展布特征。本項(xiàng)目以數(shù)據(jù)現(xiàn)狀分析、地層特性、區(qū)域地層對(duì)比三種方法綜合確定沈陽(yáng)工程地質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)層[5]。

工作區(qū)屬華北地層區(qū)，大面積地區(qū)為第四系(Q)地層覆蓋，東部丘陵山區(qū)基巖出露。上、下第三系(R)在深部均較發(fā)育，不整合于太古界(Ar)、古生界(Pz)、中生界(Mz)之上，在地表無(wú)出露，為第四系覆蓋。區(qū)內(nèi)地層除缺失上奧陶統(tǒng)(O3)、志留系(S)、下石炭統(tǒng)(C1)、上白堊統(tǒng)(K2)外，其余地層各時(shí)代皆有不同程度發(fā)育。沈陽(yáng)市地處遼東山區(qū)與遼河平原之間，渾河由山區(qū)流向平原出口，座落在渾河新老沖洪積扇上，現(xiàn)代遼河在扇的北部邊緣流過(guò)，坐落在遼河沖洪積扇上。市內(nèi)地形平坦，東高西低，城市的主要建筑多在渾河階地上，扇面坡降為1/2000。根據(jù)沈陽(yáng)地區(qū)地貌形態(tài)及成因類(lèi)型，可以劃分為堆積地形、剝蝕丘陵地形，剝蝕堆積地形三類(lèi)地貌單元。

根據(jù)沉積學(xué)瓦爾特定律，平面上相鄰的地層在剖面上則為相疊，鉆孔揭露的情況也確實(shí)如此，在豎直方向自上而下表現(xiàn)為人工填土層(包括雜填土、素填土、沖填土等)黏性土(包括黏土及亞黏土)砂性土(包括亞砂土、砂和砂礫石)碎石類(lèi)土基巖。沈陽(yáng)大部分地區(qū)下、中、上更新統(tǒng)和全新統(tǒng)地層均有發(fā)育，且各層次第四紀(jì)地層厚度分布比較均勻，表現(xiàn)出沈陽(yáng)市城區(qū)整體性比較均勻的總體下降的新構(gòu)造運(yùn)動(dòng)?；谝陨戏治鲅芯浚⒘松蜿?yáng)地區(qū)標(biāo)準(zhǔn)地層剖面(如圖2所示)，其分層具體標(biāo)準(zhǔn)如下：

A-1層：人工填土層組(包括雜填土、素填土、沖植土等)

B-1層：特殊性土

C-1層：黏性土層組，根據(jù)土的物理力學(xué)性，參考地質(zhì)勘察報(bào)告的分層，從上到下可依次繼續(xù)劃分為C-1-1，C-1-2，C-1-3等亞層。

D-1層：砂類(lèi)土層組。同樣，根據(jù)土的物理力學(xué)性質(zhì)，參考地質(zhì)勘察報(bào)告分層，從上到下依次繼續(xù)劃分為D-1-1，D-1-2等亞層。

E-1層：碎石土層組。同樣，根據(jù)土的物理力學(xué)性質(zhì)，參考地質(zhì)勘察報(bào)告分層，從上到下依次繼續(xù)劃分為E-1-1，E-2-2等亞層。

F-1層：泥夾卵石

G-1層：殘積土層

G-2層：基巖

4系統(tǒng)功能與主要作用

4.1系統(tǒng)功能

在全面認(rèn)識(shí)和掌握沈陽(yáng)市的地質(zhì)區(qū)域的形成條件、分布特點(diǎn)和規(guī)律的基礎(chǔ)上，依據(jù)小比例尺地形圖，利用EGIS手段和技術(shù)，建立沈陽(yáng)市的地質(zhì)地理信息系統(tǒng)。通過(guò)數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)維護(hù)、數(shù)據(jù)分析、數(shù)據(jù)查詢檢索等功能的實(shí)現(xiàn)，特別是在對(duì)新建區(qū)域工程地質(zhì)數(shù)據(jù)分析、計(jì)算、評(píng)價(jià)功能的工程地質(zhì)信息系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)工程地質(zhì)信息的統(tǒng)一管理與綜合利用。為實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)建設(shè)目標(biāo)[6]，系統(tǒng)圍繞圖3的技術(shù)路線進(jìn)行設(shè)計(jì)，以實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)功能。

4.2主要作用

(1)實(shí)現(xiàn)工程勘察項(xiàng)目信息化管理

在建立工程勘察項(xiàng)目信息數(shù)據(jù)庫(kù)的基礎(chǔ)上，基于GIS地理底圖(沈陽(yáng)市地理底圖服務(wù))，可以把工程勘察項(xiàng)目信息的空間屬性與地理底圖關(guān)聯(lián)起來(lái)，實(shí)現(xiàn)工程勘察項(xiàng)目的查詢(位置查詢、工程名稱、編號(hào)查詢)、瀏覽檢索(打開(kāi)、下載)、統(tǒng)計(jì)等功能，快速獲取項(xiàng)目信息及成果報(bào)告和圖件以及新項(xiàng)目信息的快速建庫(kù)，實(shí)現(xiàn)勘察項(xiàng)目信息化管理，提高院內(nèi)勘察項(xiàng)目管理和利用的水平[7]。

(2)實(shí)現(xiàn)鉆孔地層相關(guān)的二維自動(dòng)化繪制

在勘察工程項(xiàng)目管理的基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目鉆孔柱狀圖、剖面圖自動(dòng)繪制和輸出，便于查閱和利用已有勘察項(xiàng)目的成果，可以實(shí)現(xiàn)跨工程項(xiàng)目鉆孔信息的聯(lián)合剖面圖生成、區(qū)域地層等值線圖自動(dòng)生成、區(qū)域工程地質(zhì)參數(shù)統(tǒng)計(jì)等深層次的信息挖掘，更好的把握點(diǎn)狀、線狀、區(qū)域地層的分布和變化情況，更全面的理解地層的工程力學(xué)性質(zhì)[8]。

(3)實(shí)現(xiàn)三維地層的展示和分析

基于選取的鉆孔，采取三維建模方法，建立三維地層模型，實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單的三維剖切分析，便于直觀、形象的展示地層分布和變化等信息，進(jìn)一步加深對(duì)區(qū)域地層的認(rèn)識(shí)和理解。

(4)實(shí)現(xiàn)地質(zhì)專題圖的管理

以沈陽(yáng)勘測(cè)院多年來(lái)收集或研究編制的地質(zhì)專題圖件管理為基礎(chǔ)，實(shí)現(xiàn)地質(zhì)專題圖件的瀏覽等功能。

5結(jié)語(yǔ)

該科研成果的進(jìn)一步推廣應(yīng)用，可以為沈陽(yáng)市土地利用總體規(guī)劃和工程建設(shè)提供科學(xué)服務(wù)。對(duì)沈陽(yáng)市城市的規(guī)劃和社會(huì)發(fā)展有重要的科學(xué)指導(dǎo)作用，促進(jìn)城市建設(shè)和沈陽(yáng)數(shù)字化建設(shè)的科學(xué)發(fā)展，將產(chǎn)生良好的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。

(1)作為數(shù)字化沈陽(yáng)的重要組成部分，與基礎(chǔ)地理空間數(shù)據(jù)庫(kù)數(shù)據(jù)進(jìn)行融合，搭建沈陽(yáng)市地質(zhì)地理信息管理與服務(wù)系統(tǒng)。最終實(shí)現(xiàn)快速信息交換、電子檔案集中管理、為基礎(chǔ)空間數(shù)據(jù)處理提供了技術(shù)咨詢支持、工程勘察資料的動(dòng)態(tài)管理特點(diǎn)的工程地質(zhì)應(yīng)用體系。完善了沈陽(yáng)市地理信息系統(tǒng)，為建立數(shù)字沈陽(yáng)服務(wù)。為沈陽(yáng)市建委和規(guī)劃國(guó)土局管理工作提供相應(yīng)的技術(shù)支撐。

(2)推進(jìn)勘測(cè)成果標(biāo)準(zhǔn)化，實(shí)現(xiàn)資源共享。利用城市工程地質(zhì)信息系統(tǒng)的劃分標(biāo)準(zhǔn)，形成統(tǒng)一格式的數(shù)據(jù)。按統(tǒng)一格式進(jìn)行編碼識(shí)別，通過(guò)地層劃分、按巖性劃分、不良地質(zhì)分類(lèi)等方面進(jìn)行區(qū)域地質(zhì)調(diào)查。劃分了工程地質(zhì)分區(qū)，展示地層空間分布特征，為規(guī)劃建設(shè)總體布局指明方向。

(3)它有助于城市建設(shè)用地的合理規(guī)劃使用，避免或減輕由于各種不利工程地質(zhì)條件導(dǎo)致次生災(zāi)害所帶來(lái)的損失，減少昂貴的處理費(fèi)用，而且可以預(yù)測(cè)在規(guī)劃實(shí)施和遠(yuǎn)景發(fā)展過(guò)程中，由于地質(zhì)條件的變化或人為活動(dòng)可能引起的工程地質(zhì)問(wèn)題，并提出相應(yīng)的對(duì)策。

(4)開(kāi)展城市工程地質(zhì)研究，為城市基礎(chǔ)地質(zhì)研究、城市地質(zhì)災(zāi)害防治等提供基礎(chǔ)資料，其研究成果還可以作為沈陽(yáng)市城市地質(zhì)調(diào)查項(xiàng)目的研究。

參考文獻(xiàn)

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[8]周成濤，馮永能，司濤. 城市工程地質(zhì)信息系統(tǒng)在城市地質(zhì)調(diào)查中的應(yīng)用性[J]. 城市勘測(cè)，2007(4)：123～127.

(1.Shenyang Geotechnical Investigation & Surveying Research Institute，Shenyang 110004，China；2.China Northeast Architecture Design and Research Institute，Shenyang 110004，China；3.Construction Quality Supervision Station of the Tieling economic and Technological Development Zone，Tieling 112000，China)

Establishment and Application of Engineering Geological GIS of Shen Yang City

Sun Feng1，Xu Xingming2，Liu Shenchuang1，Jia Chao3，Wu Wei1

Key words：engineering geology；geographic；information system；establishment and application

Abstract：The Engineering geological of Shen Yang city based on geotechnical investigation and GIS technique，data base technique，network technique. It reflects the new development direction of engineering survey.With engineering geological conditions of Shen Yang city and future emanagement's needs，the investigated information data of city is standardized arranged and normalized．The developed and established geological application system has some functions such as Data Acquisition，Data Maintenance，Data Analysis and Evaluation，Search and Retrieval and Sharing.

文章編號(hào)：1672-8262(2016)03-155-03

中圖分類(lèi)號(hào)：P628.4

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B

*收稿日期：2016—02—26

作者簡(jiǎn)介：孫峰(1979—)，男，博士，工程師，研究方向：地質(zhì)勘察與地質(zhì)災(zāi)害研究。