GIS技術(shù)在工程地質(zhì)評估領(lǐng)域的應(yīng)用現(xiàn)狀與展望

魏淑靜，原征宇

（鄭州工商學(xué)院 河南 鄭州 450000）

1 引言

GIS技術(shù)是一項空間信息的分析技術(shù)，在工程地質(zhì)評估領(lǐng)域的應(yīng)用中發(fā)揮著不可替代的作用，而且這項技術(shù)還可以有效處理多種多樣的、具有空間意義的數(shù)據(jù)信息，這樣就可以對數(shù)據(jù)的分析和整合模式進行多次測試，并且為規(guī)劃的制定提供科學(xué)的依據(jù)，還可以把數(shù)據(jù)采集、信息處理、空間分析和決策制定過程統(tǒng)一起來，大大提高了工作質(zhì)量和效率，這對工程地質(zhì)評估工作的有效開展具有重要意義。

2 GIS 技術(shù)概述

2.1 GIS技術(shù)的概念

GIS的全稱是Geographic Information Systems，中文翻譯為地理信息系統(tǒng)，這是一項專門服務(wù)于地理科學(xué)研究和決策的計算機系統(tǒng)和技術(shù)[1]?，F(xiàn)如今，GIS技術(shù)以空間信息為基礎(chǔ)，以對空間模型的分析為載體，能夠為用戶提供動態(tài)的、有效的空間和地理信息。這項技術(shù)的主要功能是把表格型數(shù)據(jù)變成地圖形式的數(shù)據(jù)表現(xiàn)出來，它可以顯示的范圍很廣泛，大到一個洲的大小，小到一個街道的物流線路，這些都可以顯示的很清楚，用戶還可以對這些地圖信息進行瀏覽、保存、操作和數(shù)據(jù)分析。

2.2 GIS的主要功能

GIS的主要功能包括以下幾個方面。首先是數(shù)據(jù)處理方面，采集和分析不同來源的數(shù)據(jù)信息，可以快速地進行數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)化，確保數(shù)據(jù)信息在內(nèi)容和空間上的整體性、數(shù)值邏輯的科學(xué)性與準確性；其次是數(shù)據(jù)編輯方面，可以對空間數(shù)據(jù)信息進行數(shù)據(jù)的整合和分析，借助地理信息系統(tǒng)相關(guān)軟件可以把數(shù)據(jù)變成可視化的形式；再次是數(shù)據(jù)管理方面，計算機可以對數(shù)據(jù)信息進行存儲和管理，這是對空間信息(地物的點、線、面)的處理和分析，方便計算機分析系統(tǒng)與用戶之間的協(xié)調(diào)；然后是空間查詢方面，利用拓撲學(xué)原理，對點、線、面三種空間因素之間的關(guān)系進行分析處理后，相關(guān)技術(shù)可以提取拓撲特性。最后是空間分析和輔助決策方面，解釋和分析現(xiàn)實生活中與空間信息相關(guān)的問題，例如，GIS技術(shù)可以對空間物體做疊加分析、路徑分析、鄰近度分析等復(fù)雜的信息處理，輔助決策能夠利用不同的應(yīng)用對象選擇合適的應(yīng)用分析方法。

2.3 GIS特點

與普通的管理信息系統(tǒng)相比，GIS技術(shù)具備以下兩個特點：一方面，GIS技術(shù)在分析和處理空間問題時利用了空間數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)，而且應(yīng)用數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)把二者結(jié)合在一起進行管理、分析以及應(yīng)用，進而為用戶提供了理解地理現(xiàn)象的一種新思維；另一方面，GIS技術(shù)強調(diào)空間信息分析，可以利用空間解析式模型進行空間數(shù)據(jù)的分析和處理，GIS技術(shù)的成功推廣，有利于空間分析模型的研究和設(shè)計。

3 GIS技術(shù)在工程地質(zhì)評估領(lǐng)域的應(yīng)用現(xiàn)狀

3.1 GIS地質(zhì)制圖技術(shù)在工程地質(zhì)評估領(lǐng)域的應(yīng)用

工程地質(zhì)評估是一項復(fù)雜的工程項目，它需要進行分析的數(shù)據(jù)信息十分龐大，尤其是在地質(zhì)評估方面，不只需要大量數(shù)據(jù)信息的采集，還要把這些數(shù)據(jù)用制圖的方式呈現(xiàn)出來，這樣的工作十分繁重，勞動強度也很大，成圖周期比較長，傳統(tǒng)的制圖技術(shù)已經(jīng)不能滿足工作要求，而GIS技術(shù)的出現(xiàn)很好的解決了這一難題，為工程地質(zhì)評估提供了現(xiàn)代化的方式。GIS技術(shù)不僅可以快速收集大量科學(xué)有效的動態(tài)數(shù)據(jù)信息，還可以進一步提高制圖的質(zhì)量和效率，實現(xiàn)了地質(zhì)圖形的數(shù)字化和信息化。最后建立相關(guān)數(shù)據(jù)庫的模式可以對圖形數(shù)據(jù)的進行存儲，有利于數(shù)據(jù)的查詢、管理以及共享，此外，GIS技術(shù)中的數(shù)字地球模型技術(shù)還可以把地質(zhì)地圖以立體的形式展示出來，為數(shù)據(jù)信息的分析開辟新的研究領(lǐng)域。

3.2 GIS可視化技術(shù)在工程地質(zhì)評估領(lǐng)域的應(yīng)用

在工程地質(zhì)評估中，地理信息是一個特殊的部分，有時候這一部分隱藏于地下，真實的情況不容易被人們發(fā)現(xiàn)，如果存在一定的災(zāi)害隱患也不容易被人們察覺，所以很多重要的數(shù)據(jù)信息都是經(jīng)過綜合性的推理得出，結(jié)果的可信度受到懷疑，而GIS可視化技術(shù)的應(yīng)用可以提高地質(zhì)評估信息的可信度，這項技術(shù)利用計算機的圖像處理技術(shù)，先是對三維空間的數(shù)據(jù)進行整合分析，確定準確的三維立體結(jié)構(gòu)，然后利用數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化功能把三維立體數(shù)據(jù)變成立體模型，利用這個模型可以觀察地質(zhì)內(nèi)部的真實情況，為工程地質(zhì)評估工作開展提供重要科學(xué)依據(jù)。

3.3 GIS空間分析技術(shù)在工程地質(zhì)評估領(lǐng)域的應(yīng)用

在工程地質(zhì)評估領(lǐng)域中，需要處理大量的數(shù)據(jù)信息、圖像和圖形信息，假如采用傳統(tǒng)的分析方法，不僅會導(dǎo)致費時、費力的現(xiàn)象，還會出現(xiàn)許多錯誤，降低工程地質(zhì)評估結(jié)果的準確性，GIS空間分析技術(shù)的應(yīng)用解決了這一難題，這項技術(shù)包括數(shù)據(jù)的分析和轉(zhuǎn)換功能，還可以對地質(zhì)信息進行綜合解釋，進一步，提取多元化地學(xué)信息，為工程地質(zhì)評估提供重要參考依據(jù)。

3.4 GIS技術(shù)數(shù)據(jù)庫在工程地質(zhì)評估領(lǐng)域的應(yīng)用

現(xiàn)如今，只要用戶輸入各地層的承載力和變形參數(shù)等數(shù)據(jù)信息，就可以使用內(nèi)嵌于GIS中的相關(guān)模型進行分析和計算，還可以把數(shù)據(jù)信息保存在數(shù)據(jù)庫中。當(dāng)用戶想要使用其中的一些數(shù)據(jù)時，只需要調(diào)取數(shù)據(jù)庫中的匯總結(jié)果即可，這為工程地質(zhì)評估工作提供了很多便捷。

4 GIS技術(shù)在工程地質(zhì)評估領(lǐng)域的應(yīng)用展望

4.1 GIS技術(shù)的輸出功能

GIS的輸出功能在工程地質(zhì)評估制圖中的應(yīng)用不斷普及，這是未來相關(guān)工作的發(fā)展方向。GIS技術(shù)的主要功能之一就是地圖制圖，建立地理信息數(shù)據(jù)庫。這跟傳統(tǒng)周期長、更新速度慢的手工制圖方法相比較來說優(yōu)勢明顯，利用GIS建立起地理信息數(shù)據(jù)庫，可以達到一次投入、多次產(chǎn)出的效果。GIS是一種空間信息技術(shù)，利用其制作的圖形也能夠反映一定的工程地質(zhì)信息，為工程地質(zhì)評估工作提供可靠依據(jù)。還可以利用其制出各種立體圖，在工程地質(zhì)評估研究中，立體圖形至關(guān)重要，為提高工程地質(zhì)評估工作的準確性奠定基礎(chǔ)。

4.2 GIS技術(shù)與遙感圖像處理系統(tǒng)的結(jié)合

遙感數(shù)據(jù)是GIS技術(shù)的重要信息來源?，F(xiàn)在許多GIS技術(shù)已加入圖像處理功能，并且把它作為其中一個模塊。在工程地質(zhì)評估里，市政工程和重大建設(shè)工程的評估工作十分重要，例如，我國在三峽庫區(qū)、四川雅安及江西省重點地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)地區(qū)建立了相關(guān)監(jiān)測和評估示范區(qū)，確保了對工程地質(zhì)中災(zāi)害隱患的評估和預(yù)警，進一步拓寬了工程地質(zhì)評估的研究領(lǐng)域，GIS技術(shù)與遙感圖像處理系統(tǒng)的結(jié)合大大提高了地質(zhì)評估工作的科學(xué)性和準確性，為有關(guān)科學(xué)工作者開展工作提供了良好的條件。例如，在地質(zhì)災(zāi)害最為嚴重的巫山和奉節(jié)地區(qū)，相關(guān)工程地質(zhì)監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)已建立完善，對新建工程的地質(zhì)條件評價有很大幫助。

4.3 促進GIS技術(shù)與工程地質(zhì)評價相融合

我們可以利用GIS的技術(shù)和方法，把數(shù)據(jù)來源不同、數(shù)據(jù)類型各異(遙感影像、地圖、鉆孔等)、坐標體系不相同的空間數(shù)據(jù)信息，經(jīng)過一定的規(guī)范化操作之后，可以采用地圖代數(shù)方程把各層數(shù)據(jù)信息進行疊加運算，把各主要因素進行綜合性的分析，能夠有效解決工程地質(zhì)評價的局限型，避免單一依靠直覺經(jīng)驗進行綜合分析的缺點，還可以利用工程地質(zhì)的多主題因素復(fù)合分析方法，對圖中各因素的空間組合以及相互影響關(guān)系等進行分析，把構(gòu)造單元、地貌形態(tài)、巖土組合特征等作為參考依據(jù)。利用空間數(shù)據(jù)信息融合的策略，分析區(qū)域工程地質(zhì)特征，進而開展工程地質(zhì)評價工作。GIS技術(shù)與工程地質(zhì)評價相融合，還可以根據(jù)專家經(jīng)驗綜合分析，確定各因素影響權(quán)重的大小，建立科學(xué)合理的綜合評價模型，可以進行定量的工程適宜性分區(qū)評價工作，這具有較現(xiàn)實的應(yīng)用價值，GIS技術(shù)能夠有效避免傳統(tǒng)工程地質(zhì)評價分區(qū)方法的缺陷，進而為評價工作提供多種有效信息。

5 結(jié)語

GIS技術(shù)在工程地質(zhì)評估領(lǐng)域的應(yīng)用日益廣泛和深入，相關(guān)工作者要抓住機遇，提高科學(xué)研究水平，促進從地質(zhì)評估工作的開展。

[1]閆韶兵，馮啟民，吳允濤.基于GIS的工程地質(zhì)評價空間模擬信息系統(tǒng)研究[J].世界地震工程，2009，(04)：48-51.