基于GIS的通用巖土工程勘察數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

徐 偉 侯 娜 顧建坤

山東宏光巖土工程有限公司

基于GIS的通用巖土工程勘察數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

徐 偉 侯 娜 顧建坤

山東宏光巖土工程有限公司

隨著我國市場經(jīng)濟(jì)的全面放開，我國的經(jīng)濟(jì)呈現(xiàn)出迅猛發(fā)展之勢，隨之而來的是大量的工程建設(shè)作業(yè)。這些工程作業(yè)也帶來了大量的巖土勘探數(shù)據(jù)資料。巖土的勘探數(shù)據(jù)反映了巖土參數(shù)的分布和相關(guān)特性，具有相當(dāng)強(qiáng)烈的地域特征，是了解當(dāng)?shù)氐讓拥闹匾笜?biāo)。故而我們需要一套更加方便快捷的數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)。充分利用計(jì)算機(jī)技術(shù)實(shí)現(xiàn)對勘探數(shù)據(jù)的信息化存儲和管理。地理信息系統(tǒng)(GIS)為這樣一套數(shù)據(jù)系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)提供了可行性幫助。GIS系統(tǒng)基于計(jì)算機(jī)對空間信息的分析和處理是對勘探數(shù)據(jù)管理的的一種有效方式。

巖土工程勘察；GIS系統(tǒng)；設(shè)計(jì)

在我國的各項(xiàng)工程建設(shè)的發(fā)展過程中，積累了大量的巖土工程勘察資料，目前這些資料主要靠人工全程管理，輔以CAD制圖軟件、Office表格處理及其他巖土工程專業(yè)計(jì)算軟件等進(jìn)行勘察圖表和勘察報(bào)告的制作，普遍存在數(shù)據(jù)重復(fù)錄入、信息零散、應(yīng)用管理層次低等問題，傳統(tǒng)工程勘察行業(yè)的數(shù)據(jù)管理面臨改革的發(fā)展要求。因此，建立巖土工程勘察數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)對實(shí)現(xiàn)勘察成果資料的信息化管理具有現(xiàn)實(shí)意義。另外，巖土工程勘察數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)對于實(shí)現(xiàn)地學(xué)信息資源共享，支持項(xiàng)目建設(shè)的科學(xué)決策，完善單項(xiàng)巖土工程勘察，以及為地質(zhì)學(xué)的研究提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)等都有重大意義。

1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)應(yīng)具備的功能

作為區(qū)域工程勘察成果數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)平臺，為使用戶方便利用系統(tǒng)查看或使用數(shù)據(jù)，要求該系統(tǒng)提供系統(tǒng)權(quán)限管理，使不同的用戶具有不同的角色，不同的角色對數(shù)據(jù)具有不同的操作權(quán)限，保證數(shù)據(jù)的安全性。提供版本管理功能，支持多個用戶同時訪問，且不受影響。具備地理信息系統(tǒng)的一般的地圖瀏覽與操作功能，如地圖放大、縮小、漫游、目標(biāo)定位等通用功能。具備完善的數(shù)據(jù)查詢功能，使系統(tǒng)能根據(jù)用戶需要進(jìn)行數(shù)據(jù)的單項(xiàng)或組合查詢，并能進(jìn)行空間數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)的雙向查詢。具有良好的數(shù)據(jù)庫邏輯結(jié)構(gòu)，使系統(tǒng)數(shù)據(jù)能根據(jù)需要反映區(qū)域宏觀或微觀地質(zhì)情況。具有統(tǒng)計(jì)分析功能，使系統(tǒng)能方便的進(jìn)行巖土參數(shù)統(tǒng)計(jì)分析。

2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

2.1 數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的邏輯模型

通用巖土工程勘察數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)為對勘察成果數(shù)據(jù)進(jìn)行有效管理，須采用空間數(shù)據(jù)模型。ESRI公司推出的Geodatabase是新一代空間數(shù)據(jù)模型的典型代表，它是一種擴(kuò)展存儲模型，是作為標(biāo)準(zhǔn)關(guān)系數(shù)據(jù)庫的擴(kuò)展來設(shè)計(jì)的，與各種商用數(shù)據(jù)庫兼容。該模型結(jié)合面向?qū)ο髷?shù)據(jù)庫、關(guān)系數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)兩者的優(yōu)點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)了嚴(yán)格意義上的地理空間數(shù)據(jù)庫(即空間數(shù)據(jù)與屬性數(shù)據(jù)集成在同一關(guān)系數(shù)據(jù)庫中)、連續(xù)空間要素的無縫存儲、對象屬性和行為智能化結(jié)合、以及對象屬性的整體約束等。

2.2 系統(tǒng)的功能模塊

根據(jù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)目標(biāo)，基于GIS的通用巖土工程勘察數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)包括的功能模塊有：數(shù)據(jù)庫連接配置模塊、數(shù)據(jù)輸入與管理模塊、統(tǒng)計(jì)分析與制圖模塊、數(shù)據(jù)瀏覽查詢模塊、數(shù)據(jù)輸出模塊、系統(tǒng)維護(hù)模塊。

為了方便用戶使用，數(shù)據(jù)庫連接配置模塊實(shí)現(xiàn)通過在窗口中輸入連接參數(shù)來連接巖土工程勘察數(shù)據(jù)庫。根據(jù)系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)分析，數(shù)據(jù)庫的連接涉及兩層：當(dāng)客戶端對空間數(shù)據(jù)進(jìn)行操作的時候，客戶端通過ArcG工SEngine連接服務(wù)器端的ArcSDE服務(wù)，連接上后再由ArcSDE服務(wù)和SQLServer數(shù)據(jù)庫進(jìn)行交流，交流后的結(jié)果再通過ArcSDE傳遞給客戶端。

數(shù)據(jù)輸入與管理模塊對空間數(shù)據(jù)的管理主要是實(shí)現(xiàn)加載相關(guān)區(qū)域的各種基礎(chǔ)地理、基礎(chǔ)地質(zhì)和勘察專題地圖數(shù)據(jù)，然后提供地圖操作的基本功能，如放大、縮小、漫游、全屏等。對勘察成果屬性數(shù)據(jù)的管理主要是實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)庫中各個數(shù)據(jù)實(shí)體的數(shù)據(jù)錄入可視化界面，根據(jù)數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)的關(guān)系規(guī)則，可進(jìn)行數(shù)據(jù)記錄的增加、修改、刪除等操作。

數(shù)據(jù)瀏覽查詢模塊結(jié)合統(tǒng)計(jì)分析功能，實(shí)現(xiàn)圖形屬性的雙向?yàn)g覽查詢。屬性查圖形實(shí)現(xiàn)如查詢滿足條件的鉆孔，在地圖上以高亮顯示。圖形查屬性實(shí)現(xiàn)點(diǎn)選鉆孔或按范圍選擇鉆孔，查詢所選鉆孔的相關(guān)屬性數(shù)據(jù)，如鉆孔所屬工程及其工程的報(bào)告，圖件資料，或查詢所選鉆孔的單項(xiàng)或組合屬性統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，并按表格形式顯示。

2.3 系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)及關(guān)鍵技術(shù)

1)開發(fā)環(huán)境。系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫采用MicrosoftSQLServer進(jìn)行開發(fā)，并且數(shù)據(jù)存儲接口使用SQLSever管理平臺，它與Windows系統(tǒng)有很好的兼容性，并且易操作，穩(wěn)定性好，執(zhí)行效率好，擁有空間數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)接口。系統(tǒng)采用的開發(fā)語言主要是由C/C++演變而成的 Microsoft Visual C 語言。

2)數(shù)據(jù)庫的建立。巖土工程勘察數(shù)據(jù)庫的設(shè)計(jì)要為將來信息的高效查詢和有效利用服務(wù)，要滿足系統(tǒng)數(shù)據(jù)在空間、屬性和時間上的特征要求， 所以本系統(tǒng)應(yīng)用有著合理、有效數(shù)據(jù)管理的MicrosoftSQLServer進(jìn)行數(shù)據(jù)開發(fā)。數(shù)據(jù)庫的建立首先要結(jié)合數(shù)據(jù)庫特性對用戶需求進(jìn)行分析，從而對數(shù)據(jù)庫進(jìn)行初步設(shè)計(jì)，接下來設(shè)置數(shù)據(jù)庫文件存儲格式和線和方式，最后完成對數(shù)據(jù)庫的維護(hù)和提升。

3)系統(tǒng)開發(fā)工具的關(guān)鍵技術(shù)。在本系統(tǒng)的開發(fā)過程中，雖然Pascal和C/C++語言也能夠完成工程類系統(tǒng)的開發(fā)，但是由于該類系統(tǒng)較少會涉及較低級的直接訪問硬件和操作系統(tǒng)的功能，且工程類系統(tǒng)的開發(fā)往往要求更加開發(fā)時間盡可能的減少，所以在本系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中，采用VisualC語言進(jìn)行開發(fā)工作。所以關(guān)鍵的問題就是如何建立VisualC和數(shù)據(jù)庫與Office軟件的接口問題。

解決這個問題最有效的方式就是制定標(biāo)準(zhǔn)，可以用ADO.NE標(biāo)準(zhǔn)實(shí)現(xiàn)，在用其實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)庫訪問前，我們使用SQL語言進(jìn)行數(shù)據(jù)庫操作與數(shù)據(jù)庫建立連接，之后通過對數(shù)據(jù)集進(jìn)行定義實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸，接著就可以用界面的空間對數(shù)據(jù)執(zhí)行相應(yīng)的操作。

綜上所述，建立基于GIS的通用巖土工程勘察數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，采用GIS技術(shù)管理巖土工程勘察信息，實(shí)現(xiàn)這些信息資源共享，為國家基礎(chǔ)設(shè)施規(guī)劃、建設(shè)和管理提供巖土工程信息決策支持，為地質(zhì)學(xué)研究領(lǐng)域等提供基礎(chǔ)信息，也可以通過對系統(tǒng)的擴(kuò)充來滿足一些大型工程、特殊工程的巖土工程勘察。

[1]楊文甫，鄭先昌，佴磊，李叢蔚，衛(wèi)中營.GIS下城市巖土工程勘察管理信息系統(tǒng)的設(shè)計(jì)[J].探礦工程(巖土鉆掘工程)，2003，S1：169-171.

[2]劉霖，龐娜.基于GIS的巖土工程勘察信息系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J].重慶科技學(xué)院學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版)，2010，06：116-119.