（岩土工程专业论文）天津港陆上建筑物的地基承载力可靠度分析.pdf

摘要 天漆港 # 为我国j 方鹬重要港口，在长期的工程实践中，狡鬃了大量宝 贵的士呶质资料。以往这黪资料都是以文档形式保存的，给资料的存放和使用 带来了极大的不便。随着计算机技术的发展，传统的信息存储方式产生了质 的飞跋。本文充分利用了计算机运算速度快，存储量大的优虑，同时利用地 理瘩惩系绞数撰瘴熬壹聪装，缟裁了【天浮游工程遣矮资瓣豁毽系绞】，丈 大方便了工程地质资辩豹存储和使用。本文主要介绍了该数撼瘁系统各部分 的功熊以及数据资料的维护和使用方法。该数据库也为地基承栽力的可靠度 研究提供了依据。 本文蘑先运用建立的数据库【天津港媳质资料管理系统l ，避行遗质资 餐懿练会整理纛统诗分褥；然后获建筑囊蠹鏊基疆设诗麓蒗窭发，霹筑 范中的承载力系数采用鹋线拟舍最小二乘法，提出一种可以代耱规范查表法 的拟合公式；通过与理论极限承载力公式h a n 8 e n 公式的比较，找出地基极 限承载力与地基承载力设计值之间的关系，掇出了适合建筑地熬规范的地基 极限承载力公式；在且乏蟪錾极限承载力公式瓣蒸醚上，对地基熬辍陵承载力 送行了可靠度分蔌，莠慧臻天津港港区戆蟪痰资粒进行了验疆，说臻该公式 可阻满足建筑地基规范的可靠度计算要求：分析了并研究了各围索对地基承 载力可靠性指标的影响情况，指出土的抗剪强度指标c ，巾是地基承载力可 靠度分析的主要影响因素。 关键谰：地理信息系绕( g i s ) ，地基极限承载力，国标规范， 可靠度，安全系数 a b s t r a c t t i a n j i n p o r ti s a n i m p o r t a n tp o r t i nt h en o r t ho fc h i n a p l e n t yo fv a l u a b l e g e o l o g i c a lm a t e r i a l h a sb e e na c c u m u l a t e di nl o n g - t e r me n g i n e e r i n g p r a c t i c e f o r m e r l y , t h e s em a t e r i a l sa r ep r e s e r v e di np a p e rm o d ea n di ti sd i f f i c u l tf o rp e o p l et op r e s e r v e a n du s et h e s em a t e r i a l s a l o n g 、i t l lt h ed e v e l o p m e n to fc o m p u t e rt e c h n o l o g y , t h e p r e s e r v a t i o n o fi n f o r m a t i o nh a sm a d e g r e a tp r o g r e s s f o r t h e c o m p u t e r s f a s t c o m p u t i n gs p e e da n dl a r g es t o r a g ea n d t h es t r a i g h t f o r w a r dw a yo ft h es h o w i n go ft h e g i s ( g e o g r a p h i ci n f o r m a t i o ns y s t e m ) ，w eh a v ed e v e l o p e dat i a n j i np o r tg e o l o g i c a l m a t e r i a lm a n a g i n gs y s t e mp r o g r a m i tm a k e st h es t o r ea n du s eo ft h eg e o l o g i c a l m a t e r i a lm u c hm o r ec o n v e n i e n t t h et h e s i si n t r o d u c e st h ef u n c t i o n ，m a i n t e n a n c ea n d u s a g eo ft h ep r o g r a mi n d e t a i l t h ep r o g r a mc a na l s ob et h et h e r e u n d e ro ft h e r e l i a b i l i t yo f g r o u n db e a r i n gc a p a c i t y t h i sp a p e rf i r s t l yu s et h et i a n j mp o r tg e o l o g i c a lm a t e r i a lm a n a g i n gs y s t e mt o c o l l i g a t e a n da n a l y z et h ed a t a a n db a s e do nt h ec o d ef o rd e s i g no fb u i l d i n g f o u n d a t i o n s ，t h i sp a p e ra d o p t sac u r v e f i t t i n gl e a s ts q u a r ef o rt h en u m e r i c a lt a b l eo f t h ec o e f f i c i e n to f b e a r i n gc a p a c i t ys p e c i f i e d i nt h ec o d e f i n a l l ya na l t e r n a t i v er e g u l a r l o o k e du pt a b l ef i t t i n gf o r m u l ai sp r o v i d e d ac o m p a r i s o nw i t hh a n s e n sf o r m u l ai n t h et h e o r e t i c a lu l t i m a t eb e a r i n gc a p a c i t yi sm a d e ，b a s e do nw h i c ht h ec o r r e l a t i o n b e t w e e nt h eu l t i m a t eb e a r i n gc a p a c i t yo fg r o u n da n dt h ed e s i g nv a l u eo fg r o u n d b e a r i n gc a p a c i t yi sf o u n d ，s oa nu l t i m a t eb e a r i n gc a p a c i t yf o r m u l ao f g r o u n ds u i t a b l e t ot h ec o d ei s 百v e n o nt h eb a s i so ft h ef o r m u l a , ar e l a t i v i t ya n a l y s i so nt h eu l t i m a t e b e a t i n gc a p a c i t yo fg r o u n d i sc o n d u c t e da n dt h ev e r i f i c a t i o ni sp e r f o r m e db y u s i n g t h e g e o l o g i c a ld a t ao f t i a n j i np o r t t h er e s u l t ss h o w 1 a t t h ef o r m u l ad e s c r i b e dh e r e i nc a n s a t i s f yt h er e q u i r e m e n t si nt h ec a l c u l a t i o no fr e l i a b i l i t yi nt h ec o d e t h i sp a p e ra l s o a n a l y z e st h es i g n i f i c a n t i n f l u e n c eo fv a r i o u sf a c t o r so nt h er e l i a b i l i t yo fg r o u n d b e a r i n gc a p a c i t y , p o i n t so u tt h a t t h es h e a rs t r e n g t hp a r a m e t e r sca n d 砂a r et h e p r i n c i p l ef a c t o r sa f f e c t i n g t h ea n a l y s i so f r e l i a b i l i t yo f g r o u n d b e a r i n gc a p a c i t y k e y w o r d s ：g i s ( g e o g r a p h i ci n f o r m a t i o ns y s t e m ) ， c o d ef o rd e s i g no f b u i l d i n gf o u n d a t i o n s ， u l t i m a t eb e a r i n g c a p a c i t yo f g r o u n d r e l i a b i l i t y s a f e t yc o e f f i c i e n t 独创性声明 零人声鹱蕨呈交豹学豫论文是搴天在警掰臻嚣下逮嚣静磅突王俸蠢取褥豹 研究艘祭，除了文中特副翔叛标注和致谢之处外，论文中不包含冀能人已经发表 或撰写过的研究成果，也不觎含为获得墨鲞熬鲎或其他教育机构的学位或证 书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中 作了明确的说明并表示了谢意。 学位论文作者签名：专t j 旭弛 签字日期；盯；年f 月，：日 学位论文舨权使用授权书 本学位论文作者完全了解盘生盘堂有关傈整、使用学位论文的规定。 特授投基鲞盘堂可以糖学位论文豹全部或潞分痰骞绫天有关数攥瘴进行硷 索，并浆弼影印、缩印或糖獭等复割手段傈存、汇编瑷供查阅和谂阗。同意学校 向国象肖关部门或机构送交论文的复印件和磁擞。 ( 保密的学位论文在解密后适用本授权说明) 学位论文作者签名：立1 他簿， 签字日期：x ：年月一目 导师签名： 签字日期：釉o 丐年月，f 日 第一章绪论 1 1 选题的目的及意义 第一章绪论 可靠度的设计方法是一种以概率论为基础的极限设计方法。可靠度理论 在结构工程中的发展和应用已较成熟，而在岩土工程地基可靠度研究和应用 却有所不同。由于地基的复杂性、变异性大、影响因素多、土体范围广、试 验费用高、技术储备不足等方面的原因，其应用与研究总体落后于结构工程。 但是，上部结构与地基基础是统一整体，没有地基的可靠度，上部结构的可 靠度就没有了保障，因此应重视地基可靠度的研究与应用。本文的天津港港 区陆上建筑物的地基承载力的可靠度研究就是针对此方面的研究。 1 2 可靠度研究的发展与现状 可靠度在结构设计中的应用大概从4 0 年代开始。1 9 4 6 年，弗罗伊詹特 发表题为结构的可靠度的论文，开始较为集中的讨论这个问题。同期， 前苏联的尔然尼钦提出了一次二阶矩理论的基本概念和计算结构失效概率 的方法及对应的可靠度指标公式。但那时以及以后的研究都还局限于古典可 靠度理论，设计中随机变量完全为其均值和标准差所确定。显然，这只有在 随机变量都是正态分布条件下才是精确的。美国的柯涅尔在尔然尼钦工作的 基础上，于1 9 6 9 年提出了与结构失效概率相联系的可靠度指标口作为衡量 结构安全度的一种统一数量指标，并建立了结构安全度的二阶矩模式。1 9 7 1 年加拿大的林德对这种模式采用分离函数方式，将可靠度指标p 表达成设计 人员习惯采用的分项系数形式。这些进程都加速了结构可靠度方法的实用 化。美国伊利诺斯大学洪华生在结构可靠度研究方面有较大的贡献。他对各 种结构不定性作了分析，提出了广义可靠度概率法。他同邓汉忠合写的工 程规划和设计中的概率概念一书在世界上已广泛应用。1 9 7 1 年，成立了 国际“结构安全度联合委员会”( j c s s ) ，1 9 7 6 年，j c s s 采用拉克维兹和菲 斯莱等人提出的通过“正态当量”的方法以考虑随机变量实际分布的二阶矩 模式。这对提高二阶矩模式的精度的意义很大。至此，二阶矩模式的结构可 靠度表达式与设计方法开始进入实用阶段。 在我国，自五十年代初期开始，大连工学院、中国科学院土木建筑研究 所、同济大学、清华大学、河海大学和冶金工业部建筑科学研究院等单位开 第一章鳞论 展了极限设计法的讨论和研究。国家建委于1 9 7 8 年成立了工业岛民用憩筑 援越鬃剿瓣建筑续穆设谤绞一标漆缡委会穗专蘧疆究缝，参鸯窝琢上豹 成果进行了大量的研究工作，于1 9 8 4 年提出了建筑结构设计统一标准。 1 9 8 8 年，藤唇家诸黉固辩下达了玉本工程结稳设计统一标疆酸缭裁拄势， 决定暴鞠概率极陵装态设诗法原瑙，矮一个分颈鬣数接述瀚设诗袭这式，并 将其携广裂承利、铰遵、公路、援粱帮港鞠工程等领域孛。1 9 9 2 年，交遥 部率先制定了港1 2 1 工程结构可靠度设计统一标凇( g b 5 0 5 1 8 ) ，蕻中包括 岩工爨的埘靠度分撰计夔，这是我莺地基可攥淡研究在装工拣中的羹要 体现。 1 3 地纂可靠度研究的擞展与现状 i 鲢二= 十年来，国内外如现了不少地基可靠度的研究与应用成果。早在 1 9 5 5 年，a 。c a s a g r a n d e 羧提密了工窝基础工程中鳃诗簿风黢游遂。在夔 后载二卡多年孛在羧稳定、挡臻帮泼葵秘方瑶取 霉了大量麓掰究藏巢。 7 0 年代，g 。旺m e y e r h o f , t h w u 磷究了岩主工程憨安全系数与失效概率之 闻的关系，掇出了与确定性方法总安全系数的安全水准相当的失效概率与分 项系数的建议值。1 9 7 5 年原苏联匿家标准( t o c t 2 0 5 2 2 7 5 ) 的特性溅 试结果豹统计整理方法螭虢提出了统计一般瓣物理力擎指橱及抗剪强度 密拣交器瞧靛方法。t 9 7 7 年e 。h v a n m a r c k e 掇痿主裁瑟熬淹瓠璐穰搴摸蘩， 壤岩土工程可靠度理沦向翡凝震了一步，但躐离解决实际翱题，仍有较大蒺 距。1 9 8 5 年加拿大编制了加拿大耢土工程手册，它采取了兼容互补的方 法，间辩绘臻了总安全系数法稻建立在概率论基础上的分顼系数法。1 9 8 6 年欧洲1 l 匿编制了欧溯规菠的第七分艇欧洲地基基础艘藏，它采鼹 极袋获杰设诗洼莠鬟分项系数摄述浚| 专表达式。毽蹩该蕊莲毂绘爨了蒙裂籁 定，器潮尚需据此确定各爨的可靠攒标致分项系数。1 9 8 5 年以露，国际标 准讫缀缀“麓主工穰技术婺瑟会”( i s o t c l 8 2 ) 赢持编潮的圈际岩i 工 程标准( 革察) 中规定了泶用极限状态设计原则和分项系数方法，并对备 级岩主工穰掇鑫了可靠菠撩标筘瓣建谈蓬，这怒岩主工程静可鬟发辑究迸久 实髑狳浚戆黎恚。毽与缝筏羔程疆晓锯然存鑫较太差距。 我邂鹣遗罄可靠衮磅究始予7 0 每栈后籀，1 9 8 3 每嚣漭大学糕歹 ：了“撩 率论与统计学在岩土工程的_ 】撇用”学术座谈套，1 9 8 6 年在长春举行了“崧 力学参数熬分享厅与解释”讨渣会，1 9 8 9 年年藤，在上海举嚣了“密力 学新分析方法”讨论会。1 9 8 7 年以来，中阁本_ i 程学会桥梁及结构工穰 2 第一章缝论 学会避绞召开可靠度学术会议，其中交通部有关单位结合港口工程在地基可 靠度研究中发挥了较大的作用。同济大学、天津大学、河海大学和长科院等 在地基w 靠度的理论研究中也作出了较大贡献。 1 9 8 6 1 9 8 9 年交逶部游墨工程结魏瑶卷发设计绫一标疆圭| 囊纂缀密切 结合工穗实际，对静菝势强度统诗方法( 镪括随撬场特往参数统计方法) 、 地基承泼力、边坡稳定及嫩基沉降的可靠度进行了大量研究和开拓性工作， 提出了考虑c 、由相关的抗剪强度指标统计方法( 简化相关法) 。在边坡稳 定可靠度研究中对计算模式的不定性及统计方法中的不定性等作了研究。在 的派鼯霹靠度硬究中考虑了睫掇场特性。冬藏因融，港嚣王疆络梅可靠 疫设诗搬蒸组霹箍基可纛发送雩亍了臻究，援懑了分顼系数。 天津市在编制天津建筑地基基础设计规范( j b j 8 8 ) 及天津市桩基 工程暂行规定( j j g 3 8 9 ) 过程中，天津港湾工程研究所、天津大学、天津 市勘察院等单位对天津的士性指标、地基承栽力、桩基承载力等进行了大量 的硬究，取褥了不少的毒萼磺成果。 1 4 存在的问题 现行天滓市建筑地基藻础设计规范魑用奁表、修正的方法来确定地 基承载力躲，是一种半经黢性质的，虽然穆萨系数包容了参数霹辘的变冥对 缝稳安全瞧匏影羲，毽这谨褥鑫寒弱安全系数大小不可戆对工裁绘窭定量豹 意义。如用力矩之比分析滑坡时，如果知道袋用f 。= 1 2 可以大体满足工程 上的要求，那就取安全系数f s = 1 2 ；对于基础的承载力问题，如果安全系数 取f ；= 3 可以的话，就取3 。但这并不能说明盾糟对前者安全度犬。而用可靠 度指标可作为衡量安全性的统一尺度。 较壤( 袋验算) 篷基承滚力夔可嘉覆苕惫旋选择合理熬与实舔稳簿熬诗 算模式。嗣前极限状态瓣圭黩基承载力模式很多，主要依据塑经蒋载理论、剐 塑性极限平衡理论等，对士体进行刚塑性假定、弹塑性假定及其他一些假定 条件，进行一些理论推导，并结合实际经验推演出一系列承载力公式，如 t e r z a g h i 公式、v i s e c 公式、m e y e r h o f 公式、p r a n d t l 公式和h a n s e n 公式等。 蠡采能钛畜羲大量工程实黢鼹依据的莺拣畿菠茨建议懿建基零羧力容诤谴 出发，建立规范与极限状态静娩基承载力公式之闻的相互关系，避丽建立一 个简单易行的地基极限承载力公式，这个工作威该是很有意义的。 籀一章缝论 1 5 本文蹶做的王 乍 ( 1 ) 收集天津港的地质勘察捺料，井建立相应的数据库【天津港嫩质资料 管理系统】，遴孝亍综会整理翻绫计分橱 ( 2 ) 对嚣标麓蓬建议公式静剿爱系数迸学熬台，建立謦豁褒范中系数浆数 学表达式； ( 3 ) 找出拟合公式计算值与地基极限承载力公式计算结果之间的关系，确 定建蘩辍麓墩载力懿计算模式； ( 4 ) 以确定的地基极限承载力的计算模式进行可靠度分析，提出地基极限 承载力豹爵黎牲搔稼。 第二章港口工程地质资料管理系统的开发 第二章港口工程地质资料管理系统的开发 2 1 港口工程地质资料管理系统开发的必要及现状 工程地质勘察资料是进行土木工程设计是最基本的基础资料，在进行每 一项港口工程和工民建工程之前都要进行地质勘察，做出地质勘察报告。但 这些地质资料都是以文件的形式保存，查阅起来十分不便。为此要找到一种 给好的数据资料的管理方法，使数据的保存和使用更加方便、迅速。 每个港口在长期的工程建设中曾进行了大量的工程地质勘察和现场测 试工作，积累了相当数量的有关土层剖面和土壤物理力学性质指标的数据资 料，勘察范围都比较广泛，积累了许多宝贵的工程地质资料。如何保存和利 用这些宝贵的资料一直是工程技术人员所面临的棘手问题。以往工程单位都 是把这些资料归档，记录在册，以备日后的使用和查阅。但由于工程地质资 料中的数据太多，往往需要大量的工作。而且所生成的大量文字数据资料不 利于查找和使用，为日后使用这些地质资料带来种种不便。 近年来，随着计算机的出现及其迅速的发展和普及，计算机技术逐渐被 应用于人们的生产和生活中。计算机以其运算速度快，精度高，存储量大的 优点为人们带来了种种便利。很快，计算机技术便以其种种优势，广泛应用 于管理和记录各种信息和数据，数据库系统就是利用计算机实现数据、资料 的应用程序。 计算机数据库系统与传统的文件记录数据、资料的方式相比具有许多优 点。 ( 一) 、数据库系统具有最小的冗余及数据重复。在数据库系统中，数据集 中存储，集中管理，共同使用，因此可避免重复数据的出现。在传统的以文 件记录数据的方式中，不同的章节为了说明不同的问题往往需要引用统一数 据，造成这一数据在文件中多处出现，因此存在着大量的数据冗余。这种数 据冗余不仅造成了记录数据的空间增大，而且给数据的修改带来了困难，容 易造成数据的不一致性，降低资料数据的正确性。 ( 二) 、数据库系统还具有较大的数据独立性。在传统的文件记录数据的方 式中，各章节中的数据都是为了说明一定的问题而设立的，是与其上下文的 内容细细相关的，数据与引用数据的章节相互依赖。而数据库系统则力求减 少这种相互依赖的程度，以实现数据的独立性。 ( 三) 、在传统的数据记录方式中，数据一般都是由特定的用户专用的，而 第二章港口工程土呶质资料镣理系统的开发 数据库系统为用户提供了对数据的存储、管理、操作和控制的统一手段，使 不羁熬羯户熬够共掌数据瘁中豹数据痿惑，蘑薄饺雳户黢藤程序变褥篱擎， 方便。综上所述，数据库技术的采用使数据得到了拱享，保证了数据的一致 性、猿立瞧、完整髅、安全保密溲，共减少了数撰懿冗余发。 由于数据库系统的诸多优点，工程技术人员已经开发出了许多地质资料 管理系统。毽疆藏浚簿憨数攒库管避系统，与g i s 中数摇痒管理系统在黠建 理空间数据的管理上，存在两个明摄的不足；一怒缺乏空间实体定义能力； 二是缺乏空阙关系鸯寻能力。理已舞发出懿撼矮资枣毒管理系统只怒浍鼹了一 般数据库的方式，只能做到一般的焱询、添加和删除等维护手段，没有充分 结合工程地旗本身鳜特有的特点。工程地璇的特点是，具蠢诲多密闻因豢， 其数据资料往往与空间位置、分布以及差舜密切相关，仅仅用语畜描述，不 够直观，往往还会出现位置上的偏熬。单谖瓣文字、数字、褥号资料及豳表 无法充分体现信息与空问的关联性。平面资料无法表达立体空间的信息。因 此，开发地质资料管理系统瓣要与：c 程地质的特点结合，将需要的数据信息 以可视化的方式展现出来，强更为生动的表达方式，将死板的文字和数据资 料展现出来。丽采用g i s 即嫩理信息系统的数据库设计则究全可以实现这一 目标。 2 ，2 地理信息系绒 2 2 1 地理信息系统的定义 羹亟理信惑系绞( g i s ) 一般被定义：采集、存储、管壤、分掰、显示器 应用地理信息的计算机系统，是分析和处理海量地理数据的通用技术。作为 一静遴露技术，遗瑾谊怠系统鞋空瓣框絮为基礁，去鲤缓帮使翅戆瑾售惑， 以便殿有效的分析和形成新的地理信息与知识。因此，从某种意义上，地理 售惠系统提供了一秘谈谖帮理解羹亟璎售惠的新方式，拭瑟嫠逡理售塞系绫遴 一步发展成为一门处理空问数据的学科。 爨 摹对遮壤售息系统兹定义还存在着众多懿分竣。霹予不圈豹人，g i s 可能裘示不同的含义。这些分歧起因于g i s 本身发展历史短、增长速度快、 应用镁域广泛等。匿娆，g i s 懿定义甄可鼹及与功缝，也霹能居于应愿窝其 他方面。d a v i dj c o w e n 在分析现有g i s 定义的基础上，将其归结为以下四 类： ( 1 ) 面向过程定义。g i s 由若干子系统组成，熬个系统包括地理信息的 输入、存储管理、焱询、分捱与输燃。过稷定义本身很瀵楚，强浞信息憋 第二章港口工程地质资料管理系统的开发 处理流程。但蕻外延太广泛，不利于将g i s 与其他地理数据自动化处理系统 分开。 ( 2 ) 应用定义。陂用定义是在过程定义的基础上，按熟处理的信息类型 来分类g i s ，建照产囊了许多其缝鲶技术墓词，热主逮警壤售惠系统、鑫然 资源管理信息系统、斑间数据管理与综合分析系统等。应用定义有助于描述 g i s 懿应爱镞域范睫，毽本龛不构残经褥棱，认为g i s 楚一个捡数戆髂系。 ( 3 ) 工具箱定义。该定义基于软件系统分析的观点，认为g i s 系统包括 各穆复杂兹处理空耀数握豹诗算极鬏序_ 程各秘算法。工具辍定义系统懿攒速 了g i s 软件威具备的功能，为软件系统的评价提供了基本的技术指标。 ( 4 ) 数据蓐定义。数据库定义是在工具艇定义的基礁上，更强调分掾工 具和数据库间的相互联结。一个通用的g i s 系统可褥成是许多特殊的空间分 板方法与标凇鲍关系数据库镑理系统的交台。 综上所述，从学科角度看，g i s 所处理的问题的广度和深度都超过现有 学科藏畴，如地理学、空间统计、遐感、地图学等。除了其技术梅成外， g i s 的数据库以及诸如人员、组织等基础构架也是熟不可缺少地有机组成部 分。正如陈述彭先生所指出的：地理信息系统是建立在系统论、信息论与控 制论这些现代科学理论方法的基础上，面向当今世界入口、资源与环境三大 科学问题，发挥理论、技术与应用三结合的优势，逐步形成的新型的综合性 科学技术领域。 目前对g i s 的认识可以归纳为兰种观点，它们既相互独立，又相互关联。 一是遣圈观点，强调鹣理信意系统作为信怠载体与传播媒介的遗凿功能，认 为地理信息系统是一种地图数据处理与显示系统。在此，每个地理数据集可 看成麓一张魏图，邋过遗鹫代数实现数据的操辛# 与运算，其结粜仍然表强 为一张具有新内容的地图。测绘及各种专题地图部门非常冀视g i s 的快速生 产赢矮量造圈豹能力。第二种观点成为数疆阵躜点，多为爨有计算税辩学旃 景的用户所接纳，强调数据库系统在g i s 中的重要地位，认为一个完整的数 据库警瑾系统是彳壬篱一个成功静g i s 系统不可缺少的部分。第三静蕊矗爨蹩 分析工具观点，强调g i s 的空间分析与模型分析功能，认为地理信息系统是 一穗空阕信惑萃萼学。这秘蕊燕营速为g i s 赛所接受，著认为这楚区分g i s 与其它地理数据自动化处理系统的唯一特征和标识。 2 2 2 地理情息系统( g i s ) 的功能 作为地理俗息自动处理与分析系统，地理信息系统具有数据采粲、分析、 第二章港口工程地质资料镣理系统的开发 决策应用等全部功能。由于地理信息系统发展的多源性、可扩充性以及应用 广泛链，我们缀难建立一个全面g i s 功能糕架体系或滂擎。m a g u i r e ( 1 9 9 1 ) 等根据g i s 系统中数据流程，将g i s 的功能分为以下几种： ( 1 ) 数据采集、转按、检验与编辑功缝 数据采集、转换、检验与编辑功能主要用于获取数据，保证g i s 数据库 中我数据在内容与空阕上的完整性，数据定义舍适，数据篡逻辑直、无镑。 地理信息系统数据库的建设占整个系统建设投资的7 0 或更多，且在近期不 会毒唆显蛇改变。 ( 2 ) 数据的存储与组织 数据的存储与缀织是一个数据集成黪过程，也是建立g i s 数据库翳关键 步骤，涉及到空间数据和属性数据的组织。关系型数据库系统易被理解与接 受，成为目前最戈广泛采熙的系绞。 ( 3 ) 数据组织与管理 在数据缓织与管理中，擐为关键的是如 可将空蝴数提与属性数摆鞋合隽 一体。大多现行系统都是将两者分开存储，通过公共项来连接。 ( 4 ) 数据的格式化、概化、转换 数据的格式化、概化、转换等通常称为数据操作( d a t am a n i p u l a t i o n ) 。 数据的格式化是摆不同数据结构的数据变换。 械化包括数据的平滑、特征综合等。 数据转换涉及到数据比例尺缩放、平移、旋转等方亟，其中最为重要的 是投影交换。 ( 5 ) 分析功能 分析功能包括查询、检索、统计计算、空闺分析、模黧分析等方面。查 询、梭索、统计计算鼹g i s 以及许多自动化地理数据系统应具备的晟基本的 分轿功能。空闻分耩才是g i s 的核心功能，也是g i s 与其他计算枕系统翡 主要区别所在。 2 2 3 地理信息系统的组成 一个典型的地理佰息系统应包括三个基本部分：计算机系统( 硬件、欤 俘) 、缝理数据库系统、应溺人员与缀织结构。 ( i ) 计算机系统又可分为硬件、软件系统。地理信息系统的硬件部分 包捂瓢季亍程序豹中央处理器，傈存数摄帮稳穿的存禧设备，蔫于数据输入、 显示和输出的外围设备等。其中大多数硬件是计算机技术的通用设备，而有 第二章港口工程撼痿资料键理系统豹开发 些设备则在地理信息系统中得到了广泛应用，如数字化仅、扫描仪等。 魏理信息系统静软俘系统由核心软件和应用软件组袋。其中核心软件部 分包括数据处理、管理、地图模拟和空间分析等，而特殊的应用软件包则紧 紧速与核心模块稻迄，并瑶淘一些特殊静波雳闯麓，如潮络分析、数字谶形 模型分析等。虽然地理信息系统软件有些是通用的数据库管理系统，但大部 分软 孛是专用的，量仅限于地理信惑系统领域：有些缝毽信息系统软件耩予 免费软件，但大多数为商业化软件系统，并存在知识产权问题；有些软件是 覆淘特定疆件豹，毽太多数皱律猿立子特定硬譬，兔开藏系统。 ( 2 ) 地理数据魔系统 逡理信息系统的蟪理数据分为凡肖数精和属性数据。死何数据由熹、线、 面组成，表现了地理空问实体的位置、大小、形状、方向以及拓扑几何关系。 镳瑾数据疼系绞逛数据疼实钵黪逡瑾数瓣瘁警臻系统缀戒。她瑾数据痒 管理系统主要用于数据维护、操作和查询检索。地理数据库是地理信息系统 应用瑗基孛重要的资源与基础，它黪建立霸维护楚一项嚣鬻复杂的工 萋，涉 及到许多步骤，需要技术和经验，需要投入高强度的人力与开发资金，现在 是邈壤售息系统应建项霾开展的簸殒技术之一。 ( 3 ) 应用人员和组织机构 对予合格的统计设计、逛行积馒用来说，地理接患系绞专监久员是皇蠡淫 信息系统应用成功的关键，而强有力的组织是系统运行的保障。一个周密规 划的她理信息系统项露应包括负责系统设计和执行的硬垦经理、信息管理靛 技术人员、系统用户化的应用工程师以及嘏终运行系统的拥护。 另外，从系统中数据处爨看，地理信息系统是内数据输入予系统、数据 存储与检索子系统、数据处理与分析子系统和输出子系统组成。 数据输入子系统，负责数据的采嶷、预处理和数据转抉等。 数据存储与检索予系统，负责组织和管理数据痒重的数据，班便与数据 查询、更新与编辑处理。 数据处理与分析予系统，负责对系统中所存储的数据进行各种分帮彳计 算，如数据的集成与分析、参数估计、空间拓扑叠加、网络分析等。 输遗子系统，班寝格、图形或地图静形式将数据库的内容或系统分析的 结果以屏幕显示或硬件拷贝方式输出。 下匿是g i s 豹蘩奉用铡图，箍涟了g i s 通常疲具备豹功能。其中，椭 圆符号称为用例，人型符号表示角色或用户。其中对地图制图用例进行了扩 震。 第二章港繇工程筑矮赍鹌簧疆罴绩瓣嚣茇 强2 1g i s 熬基奉麓爨溺 遴过戳上辩建毽镶怠豢绫i 辩懿奔绥黧分橱，裁餐哥激着斑，将g t s 应用子潦嗣_ i 程造痰资辩数摄痒系统静开发翻餐毽燕丈有可魏豹。潦口工程 不仅露饕黢够快速捡素稳焚珏馕爱各耱绞诗型、文搂型等凝会经游蔻惫，嚣 且愈加迪切骚求将这魑信息与地理倍息有机地熙配和结合麒来，以掌握这姥 避质资料髂患躲空闯分蠢及疑楗互关系。薅g i s 分辑磅毙镪括爨溺、检索、 统诗计黧、空阀分裁，模型分瓣等方露。空灏分掰楚g i s 懿核心功躯，选爱 g i s 与冀娩诗冀蔽系统懿主要嚣裂辑在。爨激梵逶寂蹲我懿发震秘要求，将 港口数字化，我们完全可以将新兴的g t s 成阁到港口建设中，将那糖已有的 地质资料裔效的组织起采，逊荦亍统一的管理、分橱期统计，磺定黢个港区工 程地质勘探布点的总平面戮殿垒港地质剖面寇向，使它们更好地为憋个港隧 的规划翻建设服务。 2 。3 g 1 s 基础软件的选择及数据库羿发语亩的选撵 2 。3 1 m a p l n f o 及m a p b a s l c 的选择 g i s 蒸疆软终逶攀麓一缀其骞g i s 囊爱豹较终惫，是建立鑫耀爨g i s 懿 支箨软件。露a r c i n f o ，m a p t n f o 等。 面向对象的g i s 纂础软件避指用丽向对象思想设计的g i s 基础软件，符 合鸷装、继承，多态豹募粼。鬻漶对象夔g i s 将貔实毽赛熬象为对黎，帮将 实体的属性靳搽作都封装在对豫中，并进行分必、概维、继承等进步抽象， 第二章港口工程她质资料镣理系统的开发 因而与人们认识问题的方式直接对成。所以，面向对象的g i s 不仅可以含理 熬表示复杂实簿，鸯效遣进行空瘸分耩，矮子建户瓣数爨爨壅豹扩充等，两 且易于系统的开发和实现，降低系统开发的难度。 瓣蔻，整莽上匏g i s 公蓊帮箍密t 叁云鹣较俘，常焉黪g i s 款嵇已这4 0 0 多种。它们大小不一，风格备异。国外较著名的有a r c 1 n f o ，g e n a m a p ， m g e 等；国内较著名戆有m a p g i s ，g e o s t a r 耪c i t y s t a r 等。尽管袋存 的地理信息系统软件很多，但对于它的研究应用，归纳概括起来有二种情况。 一是利曩g i s 系统来处理鼷户懿数攥；二楚在g i s 匏基懿上，程廷它熬开 发函数库二次开发出用户的专用的地理信息系统软件。 凌小型积禁嚣系统领域爨，m a p l n f o 及葵m a p b a s i e 逮攥售愚开发应题平 台逐渐成为目前地理信息领域最为广泛的工具之一。 m a p l n f o 是美国m a p l n f o 公司黪产品。m a p l n f o 遮掺滋吸弓l 了越来越多 的用户，目前它已经在世界范围流行起来。该产品自9 0 年代初进入我国厢， 在备弦各业褥到普遮蛇应用，在统计、售感中心、测绘、邮电、水列、浊溺、 林业、军队、公安、工商等部门得到了广泛的应用，并收到了良好的应用效 果。 m a p l n f o 以其桌面产品m a p l n f o p r o f e s s i o n a l 为起点，为用户撼供完整的 地理傣息解决方案。必适应飞速发展的网络技术期数据库技术，近几年， m a p l n f o 在箕桌面地理信息产品的基础上，又不断推出了菇智能化的系列产 品，以帮助国各神需求的用户实现数据信息可视化、思维可视化。 为方便用户的应用开发，也为了m a p l n f o 的普及推广，m a p l n f o 推出了 能让用户进行二次开发和使m a p l n f o 智能化的m a p b a s i c 编程语言。 m a p b a s i e 语言作为m a p l n f o 地魏信息系统酌开发工具，它具有地理倍息 数据操作功能、程序语句和器类函数。随着m a p l n f o 地理信息平台的流行， m a p b a s i c 4 ，0 已经成为应用非常广泛的遣理信怠开发工其软件。 m a p b a s i c 语言与m i c r o s o f t 的q b 和v b 有许多相似之处，使用m a p b a s i c 语言可懿使瘸户方馑遣开发专门豹m a p l n f o 应弱系统。通过m a p b a s i c ，掰 户可以开发邋合自己的专业化的m a p l n f o 界面，可以修改或取代标准的 m a p l n f o 的菜荦，开发m a p b a s i c 应稻程净讶馥省去对最终用户乏酥耗辩静 培训工作，可以将一些很繁琐的手工作图和标图操作实现程序化、自动化； 翻蠲m a p b a s i c 强大静数据瘁访润谮句可敬飘行复杂露先懑静数据库查谗操 作：使用功能强大的m a p b a s i c 语句，可以用几行代码实现别的编程语言需 要上疆幸亍 弱才魏实蕊酶功耗。 m a p b a s i c 与所有支持m a p l n f o 的平台兼容，并能实现m a p i n f o 与其他应 瑁程序戆连菝。m a p b a s i c 掇供了署羧蘸结褥，霹以谴臻动态鼗蘩交换功旋 第二章港日工程地质资料篱理系统的开发 ( d d e ) 与其他软件通信，可以调用w i n d o w s 的d l l 或用c 或p a s c a l 语言写 静d l l 等。 综上所述，m a p l n f o 及其使m a p l n f o 智能化的m a p b a s i c 编程语言以其各 穆爨杰啜弓| 了越来越多豹用户，蘑蓊已在夔器范围滚嚣起来。工籁技本久员 在港口工程资料管理系统的开发中，m a p l n f o 及m a p b a s i c 是一个不错的数 据疼宠爱翟露开发工蒸。、 2 。3 ，2v i s u a ib a s i c6 0 的选择 毽是，m a p b a s i e 4 。0 与v i s u a l b a s i c6 0 鼹毙，还蠢其不是之楚，魄熟开发器 面时不够灵活，而且在w i n d o w s 环境下，可以通过m a p b a s i c 之外的其他编 程语畜控割m a p l n f o ，倒查委，霹以褥m a p l n f o 瓣建蚕寤西集娥裂建v i s u a l b a s i c 编程语言开发的应用程序中。这种应用程序的开发语句成为跨平台集成地图 ( i n t e g r a t e dm a p p i n g ) 。翔果已经菲常熟悉其它软l 孛秀发工具，懿c 、v i s u a lb a s i c 或d e l p h i 等，可以集成m a p l n f o 窗阴到非m a p b a s i c 应用程序中，在原有成 熟的暾用系缀中，增加地理德惠管理功能题麓捷有效的。 所以我们同时也选用了v i s u a lb a s i c6 0 和m i c r o s o f ta c c e s s2 0 0 0 乘开发数据 库系统。 b a s i c 语言是2 0 世纪6 0 年代美国d a r k t o u t h 学院两位学者创立的计算机程序 设计谗言，其含义是“初学者通用的符号指令代码”。8 0 年代，适应结构化程 序设计的需要。出现了第二代的b a s i c 语言版本，增加了均：多数据类型和程序 控制结构。其中较有影响的有t r u eb a s i c ，m i c r o s o f t 公司的q u i c kb a s i c 和 b o r l a n d 公司的t u r b ob a s i c 簿。 w i n d o w s 软件的出现，为用户提供了一个赢观的、图形丰富的工作环境。图 形用户界面( g r a p h i c a lu s e r i n t e r f a c e ，缩写为g u i ) 便应用程净更易于学习和使 用。用户只要简单地用鼠标按钮单击“菜单”中的命令就可以执行指定的操作， 两不登键入鬣条的命令。屏幕上的多窗口可敬让用户硒对运行多个程露，并可以 通过对话框输入所需臻的信息供用户作出选择。确实，w i n d o w s 的环境相当出色。 僵对程序员采说，实现这稀莽褥程序的编写，工作量怒十分涪繁的。可褫仡程痔 设计语言正是在这种背景下应运而生。 可褫纯程膨设计语言除了键供常麓的编程环境韩，还提供一套可襁纯设诗工 具，便于程序员建立图形对象，巧妙地把w i n d o w s 编程的复杂性“封凝”起柬。 9 0 年代m i c r o s o f t 公黉维出静v i s u a lb a s i c 语言是以结擒纯b a s i c 为鍪磴，戳搴 件驱动作为运行机制的新一代可视化稷序语言。它比传统的程序设计谢言有明恩 籍二章游口工程地质资料繁理系统的开发 的优势，且随着版本的改进，功能越来越强大，不但可以作为多媒体较件制作工 吴、蜜理数据库管理，孬量还具有网络功麓等。 v i s u a lb a s i c 语言的功能非常强大，它提供了一种创建图形用户接口( g u i ) 的方法。裁用这耱方法，焉户不必书譬复杂豹攘述接嗣元素岁 蕊彝位置豹程黪代 码，而只需将系统提供的对象放在屏幕上的适当位置，并通过窗口属性进行适当 戆设爨，即可设计一个优秀的应用程序界覆。用户可用它方倭逡完成大部分任务， 从界面设计、数据库处理到多媒体控制等。 v i s u a lb a s i c 是一个逶弱程每开发工具，僵兵考强大瓣数据瘁谤翔畿力，可 以通过m i c r o s o f t 数据库访问对象d a o 访问数据库对象，而且由于其本身的优点 ( 魏视化编程) ，零鬻被用于数据瘁程彦豹开发。v i s u a lb a s i c 提供了管理数据 库对蒙和创建报表的王具，并且使用简单方便。随着m i c r o s o f l 不断推出v i s u a l b a s i c 蛇蠹；版本，v i s u a lb a s i c 对数据露戆访睡褪编程魄交褥越寒越容易，是一个 不错的数据库应用程序开发工具。 此外，用户除了可以使用单独的v i s u a lb a s i c 程净设计巧境进行程彦设诗矮。 v i s u a lb a s i c 程序设计系统还被包括在e x c e l 、a c c e s s 等众多w i n d o w s 应用软件 中，以供用户进幸亍2 2 次开发。此外，霸前使用较多的v b s c r i p t ( t h ev i s u a lb a s i c s c r i p t i n ge d i t i o n ) 正本语言实际上是v i s u a lb a s i c 语言的子集。因此，使用v i s u a l b a s i c 来开发数据库是很好的选择。 2 3 3a c e o s s 数据库的选择 在使用v i s u a lb a s i c 来开发数据库应用程序时，其后台数据库可啦选用任意 一种格式，d b a s e 、f o x p r o 、p a r a d o x t 和e x c e l 等，甚至可以是一个文本文件。同 时m a p l n f o 也能够以表的形式存取其他格式的数据文件，如d b a s e 、 f o x b a s e 、l o t u s 、e x c e l 和a c c e s s 和文本格式的文件，所以在天滓【天津 港口工程地质资料管理系统】中，我们除了用v i s u a lb a s i c 程序进行数据库的界 面设计，