巖土工程勘察信息系統(tǒng)軟件功能簡要說明及應(yīng)用

趙新平（烏魯木齊市城市勘察測繪院　烏魯木齊　830000）

巖土工程勘察信息系統(tǒng)軟件功能簡要說明及應(yīng)用

趙新平
（烏魯木齊市城市勘察測繪院烏魯木齊830000）

巖土工程地質(zhì)勘察報(bào)告資料是城市建設(shè)所必須的基礎(chǔ)資料，開發(fā)利用這些多年積累的巖土工程地質(zhì)勘察報(bào)告資料檔案，通過現(xiàn)代信息技術(shù)手段，加以利用，建立烏魯木齊城市巖土工程勘察地質(zhì)數(shù)據(jù)庫，用計(jì)算機(jī)手段加以管理，建立城市巖土工程勘察信息系統(tǒng)，可避免城市建設(shè)中重復(fù)勘探節(jié)約資金、縮短建設(shè)工期，以及為烏魯木齊地方規(guī)范的編制提供依據(jù)。

巖土工程勘察信息系統(tǒng)勘察報(bào)告電子文檔

烏魯木齊城市巖土工程勘察信息系統(tǒng)通過建立基于GIS框架下的數(shù)據(jù)庫管理和輔助決策分析系統(tǒng)，可以對長期積累的單體巖土工程地質(zhì)勘察報(bào)告資料檔案、各種圖形資料進(jìn)行整理、建立電子文檔屬性數(shù)據(jù)、圖形數(shù)據(jù)等地學(xué)數(shù)據(jù)，并對這些數(shù)據(jù)進(jìn)行管理、分析，服務(wù)于城市建設(shè)。

烏魯木齊城市巖土工程勘察信息系統(tǒng)主要包括：單體巖土工程勘察報(bào)告文檔屬性數(shù)據(jù)和圖形數(shù)據(jù)的管理與維護(hù)、工程地質(zhì)分析應(yīng)用、三維建模及分析、成果生成與輸出四大模塊。這些功能具有可以利用城市區(qū)域地質(zhì)背景資源，根據(jù)單體巖土工程地質(zhì)勘察報(bào)告文檔數(shù)據(jù)進(jìn)行柱狀圖、剖面圖、各種等值線圖的生成、編輯；可根據(jù)專家思想編輯模板自動(dòng)生成巖土工程勘察報(bào)告；可進(jìn)行三維建模及分析。通過數(shù)據(jù)庫的挖掘和利用，實(shí)現(xiàn)三維地質(zhì)模型可視化表現(xiàn)，為工程規(guī)劃、建設(shè)和決策提供工程地質(zhì)及環(huán)境地質(zhì)依據(jù)，為大型項(xiàng)目的選址、城市地下空間開發(fā)利用提供地質(zhì)基礎(chǔ)資料，結(jié)合地下空間數(shù)據(jù)和相關(guān)分析模型，對擬建工程的巖土不良地質(zhì)現(xiàn)象及區(qū)域穩(wěn)定性做出評(píng)價(jià)。為工程地質(zhì)檔案開發(fā)工作奠定了良好的基礎(chǔ)。

本文通過實(shí)際工作中對烏魯木齊城市巖土工程勘察信息系統(tǒng)操作利用的認(rèn)識(shí)，結(jié)合某小區(qū)建設(shè)的工程地質(zhì)勘察報(bào)告，具體說明該系統(tǒng)主要功能，文中圖表數(shù)據(jù)內(nèi)容以華美·怡和山莊小區(qū)為實(shí)例。

1　巖土工程地質(zhì)勘察報(bào)告專業(yè)數(shù)據(jù)管理

對地質(zhì)報(bào)告專業(yè)數(shù)據(jù)進(jìn)行管理，將計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)的處理和用戶數(shù)據(jù)的操作分離開來，簡化操作軟件對用戶數(shù)據(jù)表格結(jié)構(gòu)的要求，將不同數(shù)據(jù)按存在方式的不同，以專業(yè)樹型組織起來進(jìn)行管理。

1.1數(shù)據(jù)錄入

根據(jù)用戶的數(shù)據(jù)表創(chuàng)建錄入模板，用戶可直接在模板里錄入原始數(shù)據(jù)；錄入方式包括單表錄入和按專業(yè)錄入，能實(shí)現(xiàn)工程地質(zhì)專業(yè)數(shù)據(jù)分層信息、樣品試驗(yàn)信息的錄入，相關(guān)測試數(shù)據(jù)的添加、刪除、修改、更新。

1.2數(shù)據(jù)導(dǎo)入導(dǎo)出

包括工程地質(zhì)勘察報(bào)告文檔資料導(dǎo)入、背景地形圖件數(shù)據(jù)導(dǎo)入、地圖庫、影像庫、鉆孔信息表等數(shù)據(jù)的導(dǎo)入。

1.3數(shù)據(jù)檢查

對錄入或者導(dǎo)入過程中的鉆孔數(shù)據(jù)進(jìn)行值域、數(shù)據(jù)邏輯性、數(shù)據(jù)類型、數(shù)據(jù)枚舉型等的檢查，可形成一套標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)體系。

1.4數(shù)據(jù)顯示與查詢

在圖形顯示窗口顯示多比例尺地形圖，顯示鉆孔（原始數(shù)據(jù)、基礎(chǔ)數(shù)據(jù)）點(diǎn)位。

1.5標(biāo)準(zhǔn)地層生成與編輯

對工程地質(zhì)原始鉆孔數(shù)據(jù)提取所有分層信息，自動(dòng)生成鉆孔標(biāo)準(zhǔn)分層版本，可以創(chuàng)建、編輯、刪除標(biāo)準(zhǔn)地層表見圖1。

圖1　標(biāo)準(zhǔn)地層編輯

1.6權(quán)限配置管理

提供基于數(shù)據(jù)中心的權(quán)限管理機(jī)制，可設(shè)置對應(yīng)于數(shù)據(jù)的功能模塊的使用權(quán)限，不同的用戶可以瀏覽、下載和檢索限定權(quán)限范圍內(nèi)的文檔資料。

2　工程地質(zhì)分析及應(yīng)用

2.1數(shù)據(jù)查詢

可對系統(tǒng)管理的工程地質(zhì)鉆孔基本信息、分層信息、樣品試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行查詢，查詢方式有圖形輸入、條件輸入和高級(jí)查詢等。

工程地質(zhì)的相關(guān)圖形數(shù)據(jù)可以進(jìn)行圖件查詢，并且還顯示圖形中包含的屬性信息。

2.2數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)

支持用戶快速定制EXCEL模板，對鉆孔的各個(gè)地層，可以選擇不同的樣品試驗(yàn)指標(biāo)，進(jìn)行平均值、最大值、最小值、子樣數(shù)、均方差、變異系數(shù)等屬性統(tǒng)計(jì)，支持巖土工程勘察報(bào)告等文件模板輸出。

2.3工程地質(zhì)各專題圖的自動(dòng)生成與編輯

2.3.1柱狀圖生成與編輯

系統(tǒng)采用基于模板定制的鉆孔柱狀圖自動(dòng)生成與編輯功能，支持基于各種數(shù)據(jù)（包括時(shí)代、巖性、各種曲線、圖片、照片、文字）自動(dòng)生成柱狀圖，能對各種復(fù)雜柱狀圖進(jìn)行繪制、編輯、瀏覽、打印等，提供鉆孔輔助分層功能.

2.3.2剖面圖連接與編輯

剖面圖出圖功能以鉆孔數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，支持剖面線等MapGIS矢量數(shù)據(jù)，生成剖面圖，提供進(jìn)行各種編輯功能，見圖2。

2.3.3等值線圖生成與編輯

系統(tǒng)提供等值線圖生成的綜合模塊，自動(dòng)生成不同的類型的等值線圖，并可進(jìn)行編輯、保存，滿足出圖的要求。

2.3.4專業(yè)圖生成

生成動(dòng)力觸探曲線、波速曲線、土的粒徑級(jí)配曲線等各種試驗(yàn)曲線圖，并可進(jìn)行編輯。

2.3.5多要素綜合圖排版制作與輸出

系統(tǒng)提供多要素綜合圖的排版和輸出，系統(tǒng)生成的各種類型的圖件進(jìn)行排版，形成多要素綜合圖。

2.4工程地質(zhì)計(jì)算

可提供分析計(jì)算工具，為技術(shù)人員提供方便計(jì)算。

3　三維建模及分析

3.1三維地質(zhì)結(jié)構(gòu)建模

3.1.1鉆孔實(shí)體建模

可建立鉆孔實(shí)體模型，用戶只需設(shè)置鉆孔建模范圍和鉆孔半徑，還可顯示鉆孔標(biāo)注。

3.1.2簡單層狀地質(zhì)體建模

根據(jù)用戶輸入范圍內(nèi)的鉆孔和（或）剖面數(shù)據(jù)，通過設(shè)置插值、尖滅等參數(shù)，自動(dòng)建立工程地質(zhì)三維地層結(jié)構(gòu)模型，并支持地層分級(jí)建模。用戶可以設(shè)置不同的建模級(jí)別，獲得不同鉆孔級(jí)別的三維地質(zhì)模型。當(dāng)鉆孔數(shù)據(jù)或分層變動(dòng)之后，可以快速更新模型。

3.1.3交互拼接建模

對于地質(zhì)條件比較復(fù)雜的區(qū)域，采用基于交叉剖面數(shù)據(jù)半自動(dòng)構(gòu)建復(fù)雜地質(zhì)體模型的三維建模方式。將二維剖面轉(zhuǎn)換成三維交叉剖面，將這些剖面的所有的封閉單元格列出。利用單個(gè)單元格內(nèi)一系列閉合輪廓線建立起曲面片，進(jìn)而確定該單元格內(nèi)所有地質(zhì)體的空間幾何形態(tài)，通過用戶交互的方式構(gòu)建三維地層結(jié)構(gòu)模型。

3.2工程地質(zhì)檔案數(shù)據(jù)三維模型可視化

3.2.1三維場景設(shè)置

可設(shè)置工程地質(zhì)模型的透明度，實(shí)現(xiàn)模型的半透明顯示。

3.2.2三維場景交互

三維窗口操作：支持鼠標(biāo)和鍵盤兩種操作方式進(jìn)行模型放大（開窗放大）、縮小、旋轉(zhuǎn)、實(shí)時(shí)平移操作。

路徑漫游：提供漫游路徑設(shè)計(jì)功能，允許用戶輸入規(guī)劃的漫游路徑及視角等參數(shù)，可根據(jù)用戶路徑和視角在場景中進(jìn)行自動(dòng)漫游。

3.3模型分析功能

3.3.1三維模型通用拾取

對三維場景中打開的任意模型進(jìn)行屬性的拾取，包括鉆孔模型和地質(zhì)體模型，可拾取鉆孔的單個(gè)分層，用列表的方式羅列出模型所帶的屬性，對于切割之后的模型或者正在漫游中的隧道也可以進(jìn)行信息拾取，使得模型的拾取操作無處不在。

3.3.2三維模型切割

支持對各類地質(zhì)體進(jìn)行平面剖切、水平剖切、斜切、折線垂直剖切及組合剖切等多種剖切方式，見圖2。隧道切割基于三維地質(zhì)模型?？稍谒淼乐羞M(jìn)行飛行漫游，查看隧道內(nèi)地層分布變化情況，見圖3。

虛擬鉆孔開挖功能可在給定待鉆探坐標(biāo)及深度后，獲取像鉆探一樣得到的地層結(jié)構(gòu)和屬性。

圖2　烏魯木齊市華美·怡和山莊三維地層模型平面剖切

圖3　烏魯木齊市華美·怡和山莊三維模型中虛擬隧道漫游

3.3.3三維模型爆炸顯示

實(shí)現(xiàn)將整個(gè)模型進(jìn)行一次爆炸顯示的過程，使得模型能夠被充分的打散開來，便于用戶了解地層內(nèi)部的細(xì)節(jié)問題。

3.3.4三維模型編輯

提供對模型進(jìn)行自由拖放以及旋轉(zhuǎn)等操作，可指定拖動(dòng)及旋轉(zhuǎn)的方向，解決了各個(gè)獨(dú)立地層不容易直觀分析的缺點(diǎn)。

4　工程地質(zhì)檔案成果輸出

4.1圖件輸出

系統(tǒng)可輸出指定范圍內(nèi)已有資料中的多種基礎(chǔ)平面圖圖件。

4.2表格數(shù)據(jù)輸出

將系統(tǒng)中查詢到的鉆孔基本信息、分層信息、樣品數(shù)據(jù)等輸出為Excel表格形式。

4.3平面成果圖件輸出

可對系統(tǒng)生成的與鉆孔相關(guān)的鉆孔平面圖、柱狀圖、剖面圖等進(jìn)行輸出、打印。

4.4三維地質(zhì)模擬結(jié)果輸出

可輸出立體剖面圖、三維地質(zhì)模型靜態(tài)效果圖、三維地質(zhì)模型漫游動(dòng)畫。對模型進(jìn)行切割分析之后的成果保存到三維模型庫，三維場景中的模型都可以輸出為不同分辨率和大小的圖片，模型分析過程也可進(jìn)行視頻錄制和輸出。

5　結(jié)束語

本文以烏魯木齊市華美·怡和山莊小區(qū)為實(shí)例，簡要說明該系統(tǒng)的主要功能，特別是地層的三維顯示功能，基本滿足了設(shè)想要求；該系統(tǒng)在實(shí)際應(yīng)用中還應(yīng)不斷完善，加強(qiáng)地基土的分區(qū)功能，為烏魯木齊地區(qū)地方規(guī)范的編制提供依據(jù)。

［1］李志，張磊，梅國雄.地質(zhì)勘察信息系統(tǒng)中三維模型控件的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)［J］.南京工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2011.05.

［2］田立慧.三維工程地質(zhì)模型與可視化研究［D］.遼寧工程技術(shù)大學(xué).2004.12.

［3］史秋晶.工程地質(zhì)數(shù)值模擬與誤差分析理論研究［D］.東南大學(xué).2007.10.

收稿：2016-05-03

10.16206/j.cnki.65-1136/tg.2016.06.037