GlS支持下巖土工程勘察設(shè)計(jì)一體化分析

劉向武

（廣東省地質(zhì)局第三地質(zhì)大隊(duì)，廣東 韶關(guān) 512026）

在過(guò)去很長(zhǎng)一段時(shí)間，我國(guó)存在相分離的巖土工程勘察和設(shè)計(jì)，而通過(guò)開(kāi)展巖土工程勘察設(shè)計(jì)一體化探索，緊密聯(lián)系的勘察和設(shè)計(jì)可實(shí)現(xiàn)信息數(shù)據(jù)有效溝通、工程質(zhì)量提高和技術(shù)創(chuàng)新、造價(jià)控制和成本節(jié)約。為保證巖土工程勘察設(shè)計(jì)一體化充分發(fā)揮自身優(yōu)勢(shì)，GIS技術(shù)必須在巖土工程勘察設(shè)計(jì)一體化探索中得到科學(xué)應(yīng)用。

1 巖土工程勘察設(shè)計(jì)一體化概述

對(duì)于地域遼闊的我國(guó)來(lái)說(shuō)，不同地區(qū)的巖土類型較為多樣，受復(fù)雜的地質(zhì)條件影響，巖土工程勘察的難度往往較大，因此需要強(qiáng)化巖土工程技術(shù)的研究，使其更好地服務(wù)于各類工程的基礎(chǔ)設(shè)計(jì)，工程的質(zhì)量、使用安全及壽命會(huì)直接受到影響。通過(guò)分析施工區(qū)域的地質(zhì)條件，即可得出相應(yīng)數(shù)據(jù)，為后續(xù)施工技術(shù)的應(yīng)用提供支持。對(duì)于本文研究的巖土工程勘察設(shè)計(jì)一體化來(lái)說(shuō)，其能夠解決長(zhǎng)期以來(lái)勘察與設(shè)計(jì)工作分離的問(wèn)題，規(guī)避資源浪費(fèi)，節(jié)省勞動(dòng)力，人為失誤帶來(lái)影響的控制、工作質(zhì)量和效率的提升也可同時(shí)實(shí)現(xiàn)。勘察階段與設(shè)計(jì)階段的聯(lián)系可通過(guò)巖土工程勘察設(shè)計(jì)一體化實(shí)現(xiàn)，信息傳遞方式的縮短、信息完整性的提升、設(shè)計(jì)效率的提高、社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益的形成也能夠獲得積極影響。對(duì)于巖土工程勘察設(shè)計(jì)一體化的探索來(lái)說(shuō)，GIS技術(shù)能夠提供有力支持，這源于該技術(shù)具備的強(qiáng)大空間數(shù)據(jù)管理和存儲(chǔ)能力，同時(shí)該技術(shù)可數(shù)字化處理巖土工程勘察獲取的數(shù)據(jù)，這不僅能夠提升信息訪問(wèn)便利性，還能夠服務(wù)于相關(guān)交流和討論的強(qiáng)化、工作人員的技能提升。在具體實(shí)踐中，Web GIS服務(wù)器可實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享，以此整合巖土工程勘察設(shè)計(jì)，而結(jié)合大數(shù)據(jù)技術(shù)提供的支持，遙感正射影像、數(shù)字地形模型、數(shù)字高程模型均可較好用于巖土工程勘察設(shè)計(jì)的優(yōu)化，網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)共享平臺(tái)的針對(duì)性建設(shè)也可依托信息映射實(shí)現(xiàn)，信息技術(shù)繪圖的優(yōu)點(diǎn)也能夠同時(shí)整合，巖土工程勘察設(shè)計(jì)一體化的價(jià)值可見(jiàn)一斑[1]。

2 巖土工程勘察設(shè)計(jì)一體化建設(shè)方案

2.1 統(tǒng)籌協(xié)調(diào)

在巖土工程勘察設(shè)計(jì)一體化建設(shè)中，首先需要做到勘察與設(shè)計(jì)的統(tǒng)籌協(xié)調(diào)，解決現(xiàn)階段勘察與設(shè)計(jì)嚴(yán)重脫節(jié)問(wèn)題，這一問(wèn)題的解決需得到GIS系統(tǒng)的支持，巖土工程勘察與設(shè)計(jì)開(kāi)展的全面協(xié)調(diào)可順利實(shí)現(xiàn)。在現(xiàn)階段巖土工程勘察工作中，研究對(duì)象“質(zhì)”的問(wèn)題往往過(guò)于受到勘察人員重視，過(guò)于抽象化的勘察資料無(wú)法詳細(xì)描述具體研究數(shù)值及各變量關(guān)系，巖土工程設(shè)計(jì)因此會(huì)受到一定負(fù)面影響。因此在巖土工程勘察實(shí)踐中，勘察人員可利用GIS技術(shù)的數(shù)據(jù)庫(kù)管理和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)功能，數(shù)據(jù)化處理巖土工程勘察結(jié)果，設(shè)計(jì)者可依托GIS系統(tǒng)了解具體的勘察資料，并順利開(kāi)展設(shè)計(jì)工作，不同工作性質(zhì)、專業(yè)間差異帶來(lái)的矛盾可有效減少乃至化解，高效推進(jìn)的巖土工程勘察設(shè)計(jì)工作可順利開(kāi)展。在具體實(shí)踐中，設(shè)計(jì)人員也需要充分屬于GIS系統(tǒng)，以此充分利用其具備的圖像疊加、數(shù)據(jù)分析、綜合評(píng)價(jià)等功能，以此更為透徹的分析勘察資料，巖土工程設(shè)計(jì)方案的科學(xué)性、合理化程度即可得到保障[2]。

2.2 數(shù)字化建設(shè)

巖土工程勘察設(shè)計(jì)一體化建設(shè)離不開(kāi)數(shù)字化建設(shè)的支持，具體可從巖土工程勘察數(shù)字化入手，整合分散的元素屬于數(shù)字化的實(shí)質(zhì)，更具有協(xié)調(diào)性和整體性的整體可通過(guò)數(shù)字化建設(shè)獲得。對(duì)于優(yōu)勢(shì)巨大的數(shù)字化建設(shè)來(lái)說(shuō)，其本身具備價(jià)值較高的過(guò)程，而對(duì)于本文研究的研究工程勘察設(shè)計(jì)來(lái)說(shuō)，屬于本土學(xué)科有效整組合的巖土工程勘察數(shù)字化更具實(shí)用性。相較于傳統(tǒng)系統(tǒng)，巖土工程勘察數(shù)字化系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的充分整合與利用，如基于CAD技術(shù)轉(zhuǎn)變，即可實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的信息化采集、勘察資料的數(shù)字化處理，由此逐步健全工程勘察設(shè)計(jì)體系，即可基于計(jì)算機(jī)文檔管理系統(tǒng)、工程地質(zhì)數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)、勘測(cè)信息管理系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)巖土工程勘察數(shù)字化建設(shè)。對(duì)于巖土工程數(shù)字化系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，其需要負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)信息的采集和整合，對(duì)技術(shù)存在較高要求，涉及GIS、計(jì)算機(jī)圖形學(xué)、數(shù)據(jù)庫(kù)、地質(zhì)統(tǒng)計(jì)學(xué)、地質(zhì)學(xué)、地質(zhì)建模、word自動(dòng)化、Auto CAD等多方面內(nèi)容，嚴(yán)密的系統(tǒng)工程以勘察和設(shè)計(jì)為基礎(chǔ)形成，并能夠緊密結(jié)合形成一個(gè)體系，不同于傳統(tǒng)獨(dú)立工作的各學(xué)科，巖土工程數(shù)字化系統(tǒng)中相互滲透的各學(xué)科能夠充分交流，數(shù)據(jù)的集成和整合也更為便利，這自然能夠?yàn)閹r土工程勘察設(shè)計(jì)一體化提供基礎(chǔ)支持。為真正實(shí)現(xiàn)巖土工程地質(zhì)勘察數(shù)字化，需要解決多方面問(wèn)題，包括設(shè)計(jì)巖土工程勘察數(shù)據(jù)庫(kù)、實(shí)現(xiàn)場(chǎng)地地層數(shù)字化、實(shí)現(xiàn)場(chǎng)地物性指標(biāo)數(shù)字化、實(shí)現(xiàn)場(chǎng)地方域的數(shù)字化，GIS系統(tǒng)需要在其中充分發(fā)揮自身作用，以此發(fā)揮GIS系統(tǒng)在采集、處理、分析信息及空間查詢方面的功能優(yōu)勢(shì)，GIS系統(tǒng)與勘察數(shù)字化系統(tǒng)的強(qiáng)強(qiáng)結(jié)合即可實(shí)現(xiàn)勘察數(shù)據(jù)資料信息的精確分析，復(fù)雜多變因素帶來(lái)影響的有效應(yīng)對(duì)也可順利實(shí)現(xiàn)。GIS系統(tǒng)可用于可視化操作平臺(tái)的創(chuàng)建，該平臺(tái)能夠?yàn)閹r土工程勘察數(shù)字化實(shí)現(xiàn)提供基礎(chǔ)支持，為同時(shí)實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)中的物性指標(biāo)，必須推進(jìn)理論和實(shí)際的結(jié)合，具體包括相關(guān)距離的基本理論、地質(zhì)統(tǒng)計(jì)學(xué)，實(shí)際則是指工程場(chǎng)地剪切波速、相關(guān)距離、物理力學(xué)性質(zhì)指標(biāo)，針對(duì)性的計(jì)算分析可由此開(kāi)展。通過(guò)巖土工程地質(zhì)建模，地質(zhì)相關(guān)屬性、虛擬巖土工程剖面、各參數(shù)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)即可更好得到說(shuō)明，場(chǎng)地地層數(shù)字化可由此依托巖土工程勘察數(shù)字化系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)。

2.3 信息資源共享

在我國(guó)現(xiàn)階段的巖土工程勘察設(shè)計(jì)工作中，信息資源共享尚未真正實(shí)現(xiàn)，勘察與設(shè)計(jì)工作開(kāi)展因此受到的制約必須得到重視。為實(shí)現(xiàn)信息資源共享，更好實(shí)現(xiàn)巖土工程勘察設(shè)計(jì)一體化，資料共享中的GIS系統(tǒng)引入極為關(guān)鍵，依托互聯(lián)網(wǎng)信息技術(shù)支持，即可實(shí)時(shí)共享勘察設(shè)計(jì)信息資料。通過(guò)網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)傳輸和處理功能，巖土工程勘察結(jié)果可第一時(shí)間開(kāi)展數(shù)據(jù)化處理，計(jì)算機(jī)能夠依托互聯(lián)網(wǎng)向設(shè)計(jì)人員實(shí)時(shí)傳輸信息，工作效率提升、信息資源共享均可由此實(shí)現(xiàn)?；ヂ?lián)網(wǎng)可成為勘察工作與設(shè)計(jì)工作的載體，輔以GIS系統(tǒng)共享數(shù)據(jù)資源，一體化發(fā)展自然可進(jìn)一步推進(jìn)[3]。

3 巖土工程勘察設(shè)計(jì)一體化中GIS的應(yīng)用路徑

3.1 方案設(shè)計(jì)

為更好實(shí)現(xiàn)巖土工程勘察設(shè)計(jì)一體化，必須強(qiáng)化GIS應(yīng)用，由此開(kāi)展的方案設(shè)計(jì)可圍繞兩部分入手。第一，勘察資料數(shù)字化。巖土工程設(shè)計(jì)人員往往會(huì)反映勘察數(shù)據(jù)使用不便、實(shí)用性不足等問(wèn)題，這是由于勘察數(shù)據(jù)更多采用定性描述，定量描述較少，設(shè)計(jì)人員應(yīng)用數(shù)據(jù)需要耗費(fèi)大量成本進(jìn)行解析。通過(guò)GIS系統(tǒng)具備的強(qiáng)大數(shù)據(jù)管理和存儲(chǔ)能力，實(shí)現(xiàn)勘察數(shù)據(jù)的數(shù)字化、數(shù)據(jù)庫(kù)化處理，輔以其綜合分析功能、空間疊加功能、評(píng)估功能，即可實(shí)現(xiàn)勘察數(shù)據(jù)的自動(dòng)化分析、評(píng)估處理，設(shè)計(jì)人員可更為便利的使用數(shù)據(jù)并開(kāi)展相應(yīng)設(shè)計(jì)；第二，利用Web GIS。巖土工程勘察設(shè)計(jì)一體化需要得到勘察設(shè)計(jì)區(qū)域化支持，考慮到互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代GIS技術(shù)在巖土工程勘察工程中的應(yīng)用較為深入，且已經(jīng)成為較為常見(jiàn)的一種技術(shù)，因此必須充分發(fā)揮該技術(shù)的共享地理信息方面具備的優(yōu)勢(shì)，以此為設(shè)計(jì)、施工效率提升提供支持。通過(guò)應(yīng)用Web GIS服務(wù)器，即可強(qiáng)化巖土工程勘察單位與設(shè)計(jì)單位的數(shù)據(jù)共享，數(shù)據(jù)傳輸可依托互聯(lián)網(wǎng)在各單位間實(shí)現(xiàn)，真實(shí)數(shù)據(jù)共享可更好整合巖土勘測(cè)設(shè)計(jì)。

3.2 技術(shù)支持

為保證GIS更好為巖土工程勘察設(shè)計(jì)一體化提供技術(shù)支持，本節(jié)總結(jié)了四方面技術(shù)支持路徑。第一，政府政策支持。廣泛使用的GIS對(duì)巖土工程勘察帶來(lái)的影響較為深遠(yuǎn)，但該技術(shù)可能對(duì)國(guó)家的地理安全造成一定威脅，為整合巖土工程勘察設(shè)計(jì)，GIS系統(tǒng)的應(yīng)用必須獲得相關(guān)政府單位支持，這種支持可用于各部門、各單位分工協(xié)作的優(yōu)化，各部門工作的協(xié)調(diào)也可順利實(shí)現(xiàn)，依托有關(guān)政府部門，即可保證巖土工程勘察設(shè)計(jì)一體化探索中的各類問(wèn)題能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)和處理，相關(guān)經(jīng)驗(yàn)也可更好積累；第二，數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)共享。隨著互聯(lián)網(wǎng)、信息化技術(shù)的快速發(fā)展，數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)共享技術(shù)也在不斷發(fā)展，這一技術(shù)可基于互聯(lián)網(wǎng)鏈路共享和聯(lián)線實(shí)現(xiàn)用戶間的數(shù)據(jù)傳輸，需關(guān)注設(shè)計(jì)單位和調(diào)查單位的網(wǎng)絡(luò)鏈接，并在同一個(gè)系統(tǒng)中設(shè)置各種類型的專業(yè)和工作，并通過(guò)各單位的網(wǎng)絡(luò)共享實(shí)現(xiàn)線路融合的使用，更加全面的巖土工程勘察設(shè)計(jì)可在相關(guān)信息和數(shù)據(jù)的支持下實(shí)現(xiàn)；第三，數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)。對(duì)于復(fù)雜性顯著的巖土工程來(lái)說(shuō)，不同工程存在不同特點(diǎn)，而通過(guò)針對(duì)性建設(shè)數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)，即可為各類問(wèn)題的解決提供依據(jù)，同時(shí)可收集整理采集的數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)庫(kù)還可用于存儲(chǔ)設(shè)計(jì)完成后的位置信息和空間數(shù)據(jù)，這同樣能夠?yàn)楹罄m(xù)工作提供依據(jù)，數(shù)據(jù)傳輸、勘察數(shù)據(jù)的集成和交換可同時(shí)強(qiáng)化，進(jìn)而提高數(shù)據(jù)的使用效率；第四，環(huán)節(jié)接口處理。對(duì)于巖土工程勘察設(shè)計(jì)一體化GIS的應(yīng)用來(lái)說(shuō)，CAD軟件需要在其中發(fā)揮重要作用，由此催生的環(huán)節(jié)接口問(wèn)題也需要得到重視。巖土工程設(shè)計(jì)所需的基本數(shù)據(jù)無(wú)法連接CAD調(diào)查軟件，如數(shù)據(jù)協(xié)調(diào)后對(duì)接數(shù)字化無(wú)法較好實(shí)現(xiàn)，設(shè)計(jì)人員將無(wú)法及時(shí)獲取相關(guān)數(shù)據(jù)，因此必須解決界面等問(wèn)題，向設(shè)計(jì)人員及時(shí)發(fā)送數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)傳遞和查詢問(wèn)題必須順利解決，相關(guān)工作效率自然能夠有效提升。通過(guò)解決客戶端軟件界面和用戶的處理問(wèn)題，勘察和設(shè)計(jì)兩個(gè)環(huán)節(jié)的工作可更好連接，大幅提升的數(shù)據(jù)實(shí)用性可在設(shè)計(jì)效率提升、人員成本下降、設(shè)計(jì)科學(xué)性與準(zhǔn)確性提升方面發(fā)揮積極作用。

4 結(jié)論

綜上所述，GIS支持下巖土工程勘察設(shè)計(jì)一體化具備較高現(xiàn)實(shí)意義。在此基礎(chǔ)上，本文涉及的數(shù)字化建設(shè)、信息資源共享、技術(shù)支持等內(nèi)容，則提供了可行性較高的巖土工程勘察設(shè)計(jì)一體化建設(shè)路徑。為更好應(yīng)用GIS技術(shù)，GIS技術(shù)與現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)、模型試驗(yàn)、數(shù)值模擬的一體化同樣需要得到重視。