基于GIS的工程地质地理信息系统——以漳州市1：1万岩土工程信息库为例.pdf

第 l 2 卷第 2 期 2 0 1 0 年 5 月 漳州职业技术学院学报 J o u r n a l o f Zh a n g z h o u I n s t i t u t e o f Te c h n o l o g y VO J 1 2 NO 2 Ma y 2 0 1 0 基于 G I S的工程地质地理信息系统 以漳州市 l 1 万岩土工程信息库为例 邓小琴 漳州职业技术学院 建筑工程系 福建 漳州 3 6 3 0 0 0 摘要 介绍工程地质数据库信息系统及应用 分析了工程地质勘察资料中三类主要数据内容及其内在联系 阐述 了以 G I S 系列工具软件为基础平台 采用 G I S技术为支持的工程地质地理信息系统建立的必要性及系统功能 并以 漳州 市 l l 万岩土工程信息库 的建立为例 论述工程地质地理信息系统的应用及前景 关健词 G I S T程地质地理信息系统 资料分析 应用前景 中圈分类号 T P 3 1 1 1 3 8文献标识码 A文章编号 1 6 7 3 1 4 1 7 2 0 1 0 0 2 0 0 2 7 0 5 在城市发展建设中 完成了大量的岩土工程 勘察工作 积累了丰富的岩土工程勘察资料 但 这些资料却分散在众多的建设单位及勘察单位 中 且主要以文字 图表形式储存在单项工程勘 察报告书中而未被充分利用 如何有效地管理这 些资源 如何使更多的工程技术人员共享这些资 源 如何让这些资源为城市的规划和建设服务 是目前地质勘察研究与应用的热点和前沿课题 1 工程地质勘察资料分析 工程地质勘察是根据建设工程的要求 利用 钻探 物探 试验和监测等工程技术手段 调查 分析和评价建设场地 又称勘察场区 的地质 环境特征 岩土工程条件等 J J 以获取定性和定 量的结果 并用专题图 报表和文字报告表现 因此工程地质勘察资料涉及基础地理 地质实体 勘察专题三大类数据 J 图 1 是工程地质勘察资 料分析图示 目前基于 C A D 技术的岩土工程勘察资料处 理软件主要是针对勘察专题数据而进行的 通过 获取一些离散点的钻孔数据 试验数据等 制作 各类勘察图表 并反映整个场区地表以下的地质 状况 但存在数据重复录入 信息零散 资料管 理水平低等问题 3 l G I S技术使勘察数据自动化 收稿日期 2 0 1 0 0 3 2 8 作者简介 邓小琴 1 9 6 6 一 女 福建连城县人 高级 T程师 学士 主要从事岩土工程方面的研究 处理 有效综合管理并转化为系统 全面 可重 复利用的高附加值信息成为可能 因此建立基于 G I S的工程地质勘察信息系统势在必行 图 1工程地质勘探资料分析图 2工程地质地理信息系统 地 理 信 息 系 统 G e o g r a p h i c I n f o r m a t i o n S y s t e m 简称 G I S 是一项以计算机为基础的新兴 技术 它可以对空间数据按地理坐标或空间位置 进行各种处理 通过研究各种空间实体及相互关 系的综合分析 可以迅速地获取满足应用需要的 信息 并能以地图 图形或数据的形式表示处理 的结果 工程地质地理信息系统就是基于G I S 技术支 持的 针对城市工程地质勘察行业的特点 以岩 土工程勘察数据库为基础的经过二次开发完成的 G I S应用软件 系统采用 C S结构的模式设计 目前一些大 中城市已相继完成对城市工程地质 剖 面 翻 蓑 l l 图 l 统 i l计 I l 表 2 2 E G G I S 系统功能和特点 2 2 1 采用分布式的数据管理 G I S系统的研究与建立 北京理正还推出了通用 的E G G I S 商业化软件平台 很适合中小型城市或 勘察单位使用 2 1 E G G I S 系统基本结构 系统基本结构如图2 所示 图 2工程地质地理信息系统基本结构图 1 生成指定区域的成果图表 即二次生成 勘察成果图表 该系统采用完全基于关系数据库的空间数据 存储方案 将空间数据 属性数据和地质数统一 存储于关系数据库中 充分利用关系数据的优势 提升整个关系数据的优势 2 2 2 组件化的系统 采用组件式的程序开发 为二次开发奠定了 基础 除了现有功能可以直接利用外 还可做特 定业务的研发工作 2 2 3 归一化处理 将各工程的地层数据转换为区域统一的标准地层 数据 并将各子工程的坐标 高程转换到区域统 一 的坐标系 高程系中 实现了将大量分散 独 立的勘探资料进行有效的综合管理 2 2 4区域分析 空间分析是 E G G I S系统最重要的功能 即 对基础数据库中的图形数据和属性数据的加工过 程 经过标准化 归一化 处理后的勘察数据可 进行综合统计 计算 叠加等操作 实现以下功 能 2 8 2 可以查看任意点的柱状图及任意指定剖 线的剖面图 3 绘制等值线图 可以绘制任意地层的空 间分布等值线图 包括地面等高线 各土层等高 线 各土层等厚线 第四纪土等厚线 基岩面等 高线 地下水等高线及其他等值线等 等值线图 及相应图件用曲线表示 并可着色 4 对指定区域的工程地质场区进行分析 评估包括 承载力计算 场地类别评估 液化分 析 2 2 5三维分析 根据 G I S数据及其属性 工程钻孔的地层信 息等 快速形成三维模型 并可对三维模型进行 剖切 挖洞 浏览三维地质体 计算地质体体积 计算工程填挖方 查看地层分布及其属性等操作 2 2 6 物理力学指标的可视化 利用三维方式表示岩土物理力学指标的空 间分布 应用者一目了然 2 3系统实现涉及的问题及技术 建设工程地质数据库是将历史地质勘察数据 进行统一管理 并且要在地图上表示 必定涉及 数据共享的问题 因此 数据必须经过标准化才 能人库 主要存在以下几个方面标准化的问题 1 坐标系 坐标系有空间直角坐标系 大地坐标系 高 斯平面直角坐标系 局部平面直角坐标等 在工 程地质勘察中 常采用高斯平面直角坐标系或某 地区的局部平面直角坐标系 为满足不同坐标系 的工程数据统一表示 必须先进行各种坐标系的 换算 2 高程系 经过换算后使用统一高程系统 3 专业基础数据的标准化 地形 地貌 地质 构造特殊地质现象等的 名称及图示 图例要有统一标准 特别是地层的 编号 名称 图例 颜色 时代 成因等要有统 一 标准 为实现地层的统一 可根据区域地质调查等 资料确定某区域工程地质层序总表 并将收集的 钻孔层号按此层序重新统一编层 4 地图数据的标准化 行政区的表示 建筑物 构筑物等符号的表示 等要统一 参照的有关标准 1 D Z T 0 1 9 7 1 9 9 7 数字化地质图图层及属 性文件格式 2 G B T 5 7 9 1 9 3 中华人民共和国国家标 准地形图图式 1 5 0 0 0 1 1 0 0 0 0 5 专业数据标准化 涉及钻孔数据 试验数据 地层描述等内容 的统一 特别是为使钻孔编号不出现重复 可将 区域内的钻孔按一定排列方法进行重新编号 3应用实伪 漳州市 l 1万岩土工程信息库 的构建 3 1构建的背景及 目的 漳州地区完成了大量的岩土工程 水文地质 地热勘探 城市道路等工程勘察项目 积累了大 量的钻孔资料及丰富的区域地质资料 但这些资 料一部分以纸质存档 一部分保存在计算机中 给资料的管理和利用带来极大的不便 为此 可 利用工程地质地理信息系统 构建漳州市 1 l 万岩土工程信息库 分析评价该区域范围内工程 地质条件的稳定性和建筑适宜性 提供区域地质 地貌 水文地质 工程地质 地震地质等资料 为城市用地的合理选择 功能分区 建筑布局 节约投资 提高工程质量水平和进度等提供技术 经济分析依据 同时也为区域地质条件 地质环 境评价 地下水工程地质条件评价等提供丰富的 资料 3 2系统应用成果 基于工程地理信息系统 整理录入了漳州市 一 百多项工程 近千个钻孔的工程地质数据资料 并将现有 C A D型的岩土工程勘察数据资料 升 级转化为G I S型地质勘察资料 使工程地质勘察 信息及相关数据统一存储在数据库 实现城市基 础地形 基础地质和工程地质勘察信息的高度共 享和图文一体化管理 根据现有的数据库资料可生成整个城市钻孔 平面布置图 对生成的钻孔平面布置图可在已有的 地形图上漫游 编辑 修改 并可根据钻孔位置任 意生成单孔柱状图 多孔剖面图 通过系统中 液化计算 生成层信息 和等 值线图 等功能模块 以地理底图为背景 可生成 工程地质分区图 基岩顶板高程等值线图 地震效应分布图 软土厚度分布图 等成果图 件 以供工程设计 规划管理部门对于该市的勘 察技术与城市规划建设的有效结合和科学化管理 提供决策依据 图 3 图6 是系统应用的部分功能 界面及成果图 图3系统 自 动生成的各类勘察成果表 图4 钻孔土层液化计算 29 图5三维地质模型 图6立体剖切后的土层信息 4应用前景及建议 工程地质勘察信息系统应用前景十分广泛 随着计算机 网络技术的迅猛发展 基于 G I S的 工程地质地理信息系统 无论是作为政府部门规 划用地决策依据 还是为工程生产应用提供技术 支持和服务 都将产生巨大的社会 经济和管理 效益 1 岩土工程数据库 管理模块 为常规岩 土工程勘察生产服务平台 可为工程技术人员共 享 即工程技术人员可根据 空间位置 工程编 号 工程名称 等查询工程勘察及其它岩土工程 项目的基本信息 如图7 为初步勘察 工程 投标等前期准备工作提供服务 2 区域分析 查询 功能模块 为技术 决策和科研分析的一种辅助手段 科研人员或政 府部门可通过此模块查询单孔综合柱状图 多孔 柱状图等较详细信息 并可通过多种 G I S 空间分 析方法进行多种岩土工程资源的整合和分析 生 成 工程地质分区图 基岩顶板高程等值线图 地震效应分布图 软土厚度分布图 等各种成 3 0 果图件 如图 8 以供工程设计 规划管理部 门分析评价区域范围内工程地质条件的稳定性和 建筑适宜性 为城市用地的合理选择 功能分区 建筑布局 节约投资 提高工程质量水平和进度 等提供技术经济分析依据 目前工程地质勘察信息系统主要面向地质勘 察单位 随着城市信息化的深入 下一部将拓展 为面向城市地质管理部门和社会公众的城市地质 综合信息服务系统 建立地质勘察信息有偿提供 有偿享用机制 由城市地质管理部门集中管理城 市基础地形 地质和工程勘察数据 由数据生产 单位将最新的工程勘察数据通过We b G I S 前端上 传 实现数据动态更新 公众用户可以低费用查 询分析特定区域地质勘察信息 其他勘察单位也 可有偿使用 这将大大降低生产和社会成本 提 高地质勘察工作效率和城市地质信息管理水平 满足经济高速增长对工程地质勘察数据的查询检 索 共享分发 分析应用的要求 促进城市规划 与建设科学决策和 数字城市 建设 4 图 7 开窗选 方式查询用户指定范围内的钻孔信息 图 8地震效应分布图 参考文献 l 中华 人 民共 和 国 建 设 部 岩 土 T 程 勘 察 规 范 G B5 0 0 2 1 2 0 0 1 M 北京 巾国建筑工业出版社 2 0 0 2 2 包世泰 夏斌 蒋鹏 付文生 基于 G I S的地质勘察信息系 统设计与实现 J 地理与地理住处信息科学 2 0 0 4 2 0 4 31 3 5 3 全国建筑工程勘察情报网 工程地质计算机应用技术 协作网 中国建筑学会工程勘察分会 第三届工程勘察信 息化论会议论文集 D 2 0 0 5 6 4 吴冲龙 刘刚 等 城市地质信息系统建设的目标与解决 方案 J 地质科技情报 2 0 0 3 9 2 2 6 7 6 8 责任编辑 季平 Da t a ba s e i nf o r ma t i o n s y s t e m o f e ng i n e e r i ng g e o l o g y b a s e d o n GI S B y Z h a n g z h o u l 1 0 0 0 0 g r o u n d p r o j e c t d a t a b a s e t h e e s t a b l i s h me n t i s t h e e x a mp l e DE NG Xi a o q i n De p a r t me n t o f a r c h i t e c t u r a l e n g i n e e r i n g Z h a n g z h o u I n s t i t u t e o f T e c h n o l o g y Z h a n g z h o u 3 6 3 0 0 0 C h i n a Ab s t r a c t A d a t a b a s e i n f o r ma t i o n s y s t e m o f e n g i n e e r i n g g e o l o g y b as e d o n GI S g e o g r a p h i c i n f o r ma t i o n s y s t e m i s i n t r o d u c e d i n t h i s p a p e r By a n a l y s i n g t h e t h r e e ma i n t y p e s o f r e g i o n a l g e o l o g i c a l d a t a i n e n g i n e e r i n g g e o l o gy i n v e s t i g a t i o n a n d t h e i r i n t e r n a l r e l a t i o n s i t i s p r o v e d