岩土工程勘察设计数字化系统分析

摘要：近年来，随着科学技术的发展，计算机图形处理技术应用越来越成熟计算机辅助设计(CAD)己广泛应用于岩土工程勘察设计中，功能日益完善。但是，由于多种原因，岩土工程勘察设计中仍有许多问题亟待完善，鉴于此，文中笔者根据多年工作经验对工程勘察设计数字化系统进行简要阐述。

关键词：岩土工程；勘察设计；数字化；

中图分类号：E271文献标识码： A

岩土工程勘察是工程设计的先决条件。一般岩土工程信息，包括地形地貌、地层界面、断层、地下水位、风化层厚度以及各种物探、化探资料，这些资料是直接从野外测量获得而用于某一工程设计的。虽然在工程设计中他们扮演着不可缺失的角色，但在工程完成以后他们一般就被“束之高阁”，很少再被使用。就算“有朝一日”再被利用，这些信息也只是一些离散的数据，岩土工程技术人员较难直接利用它们再去分析场地中工程地质参数的分布规律。更何况传统的岩土工程资料分析和解释一般都局限于二维、静态的表达，这种表达描述空间构造起伏变化的直观性差，往往不能充分揭示它们空间变化的规律，难以使人们直接、完整、准确地理解和感受场地土的物理力学性质变化情况，也就越来越不能满足工程的空间分析要求。如何利用这些实测参数来推断它们在区域内的分布规律，如何利用这些参数来预测场地中某点岩土工程性质，是岩土工程勘察中的一个古老而且很有兴趣的问题，历来不断有人在做这方面的工作。今天，随着计算机的出现，特别是DataBase理论的深入发展、计算机图形处理技术的完善，上述问题越来越有了新意。随着计算机技术的发展，已经完全可以集成以岩土工程建模、岩土工程数字化、岩土工程数据库管理、岩土工程特性分析、岩土工程地质解释以及空间分析和预测、地学统计和图形可视化的一体化系统，继而发展成为现代化、信息化为一体的岩土工程勘察数字化新体系。

一、我国岩土工程勘察的现状及存在的问题

随着RS、GIS，GPS(3S技术)的发展与集成，己促使岩土工程勘察进入到以数据库为核心的勘察设计一体化产业体系。但是在注视上述发展的同时也应该看到，目前虽然计算机辅助设计(CAD)己广泛应用于岩土工程勘察设计中，功能日益完善。但是，由于多种原因，岩土工程勘察设计之间仍有许多问题亟待完善，如分散作业，手工操作、图纸、表格、文字等资料以纸质媒体为主，转抄传递，效率低，错漏时有发生、资料共享性差；资料再利用率低。因此我们需要发展和推广岩土工程勘察数字化和一体化技术。我们需要克服存在的问题，使我国岩土工程勘察一体化取得长足进展，存在的问题主要是：

1、勘察资料过于地质化

由于部门长期的条块分割，勘察、设计分散作业，加之岩土工程规范制定和新技术、新方法应用的滞后。以及专业设置过细，岩土工程本身的特殊性等原因，设计与勘察之间脱钩多，使得勘察提供的岩土工程信息通常以设计人员难以理解的形式出现，而且勘察也较难参与设计的全过程。设计人员也因知识的局限，很难深层次理解岩土工程勘察信息。因而勘察成果在设计中的转化率较低，造成许多不应有的浪费和损失。

2、数字化地图与数字化设计系统间不够贯通

地形图是设计系统的底图或称基础数据，由于数字化地图中的某些环节技术条件不成熟，与CAD设计软件的接口不匹配，很难顺利实现对接，设计系统不得不重新将勘察资料数字化，影响了设计系统CAD的推广应用。

3、设计软件不够完善

目前，岩土工程设计中主要采用设计软件，主要是为完成设计中的数值计算和设计文件的编制与工程图的绘制等任务而编制的。但设计前沿的核心问题，如方案设计、设计中的综合评价等经验性工作，现在开发的软件远不能胜任。并且一些设计软件功能较少，常为单一功能者居多，很难实现网络化和数据共享以及综合化分析。

4、勘察信息数字化程度低

勘察部门提供的勘察信息往往以图纸、表格、文字等形式为主，内容上定性描述较多。这一方面造成设计人员对于勘察信息难于准确理解，另一方面造成对勘察信息处理、利用上的困难。

5、系统综合能力差

岩土工程勘察设计所涉及的信息是多方位的，如地形、地质、水文、气象、村镇分布、农田、交通、水利设施、环境、经济、社会人文等，这些信息既有空间定位特征、又有属性特征，既有定量指标、又有定性指标，既有确定性因素、又有不确定性因素。现有的岩土工程勘察设计系统由于缺乏对各类信息全面采集、表达、识别、分析手段，造成设计方案的优化和综合决策缺乏全面的情报支持。

二、岩土工程勘察设计数字化系统方案分析

岩土工程勘察设计数字化系统是在结合计算机网络和现代先进技术的基础上，对岩土工程信息进行勘察的有效手段。就岩土工程勘察设计数字化系统的方案制定来看，可以从以下两个方面进行分析：

1、岩土工程勘察数字化

数字化就是将一些分散而多种多样的要素或单元合并组合成一个更加完整或协调的整体。岩土工程勘察数字化系统是指应用当代测绘技术、数据库技术、计算机技术、网络通信技术和CAD技术，通过计算机及其软件，把一个工程项目的所有信息有机地集成起来，建立综合的计算机辅助信息流程，使勘察设计的技术手段从手工方式向现代化CAD技术转变，作到数据采集信息化、勘察资料处理数字化、硬件系统网络化、图文处理自动化，逐步形成和建立适应多专业、多工种生产的高效益、高柔性、智能化的工程勘察设计体系。

2、岩土工程数字化系统的组成

岩土工程数字化系统的组成。岩土工程勘察数字化系统涉及的地理信息系统、数据库、计算机图形学、地质学、地质统计学、地质建模、AutoCAD 和 Word 自动化等一系列技术，他们以岩土工程勘察、设计规范作为相互联系的基础组成一个系统工程。

三、岩土工程勘察数字化模块技术分析

岩土工程勘察设计数字化系统的应用能够实现岩土工程勘察中场地方域的数字化、场地物性指标的数字化、场地地层的数字化以及岩土工程勘察数据库的设计，有效解决了传统岩土工程勘探中由于数据内容的复杂性和形式的多样性造成的处理困难。在具体运行过程中，岩土工程勘察数字化的实现将地质统计学的相关基础理论与现代技术进行融合，采用科学合理的手段和方法。本文就岩土工程勘察主要数字化模块技术的实践，从以下几个方面进行了简要分析：

1、GIS 在岩土工程勘察中的应用

虽然GIS和岩土工程勘察设计一体化有区别，然而二者也有一定的相似之处，即二者皆涵盖和空间坐标相关的信息，GIS 注重空间信息的采集与分析，而岩土工程勘察设计一体化注重空间信息的分析与决策。一般来说，和以往岩土工程勘察设计技术相比，GIS具有强大的数据采集与处理能力、形式与内容上复杂多样性、较强的可视化操作功能及空间分析能力等优势。

2、岩土工程建模

岩土工程勘察数据库管理作为岩土工程勘察数字化系统的一项基础工作是一个数据密集、处理复杂的数据库应用问题，为了能获得反映信息世界的概念性数据模型，将与实体和联系相关的功能与行为剥离出来，仅从现实世界中实体的数据侧面来建立模型即研究数据对象与属性及其关系。

3、数据库建设

岩土工程勘察设计是一项系统性工程，需要涉及到信息的共享，因此，构建高效经济的数据库显得尤为重要。岩土工程勘察数据常常具有空间性与多源性的特征，一般数据库技术是很难实现对这些数据的处理。随着GIS、计算机图形学及空间科学的发展，这为复杂的空间数据采集、存储及分析建模提供了重要的条件。基于地理信息系统的岩土工程勘察数据库的出现为岩土工程领域复杂的数据管理，空间数据分析提供了高效快捷的手段，目前，以GIS 技术支持的数据库技术已经应用到地质学的众多领域。

参考文献

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[2] 袁联中.浅议在岩土工程的勘察与设计中应注意的问题[J].山西建筑.2009 (26).

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