论文部分内容阅读
摘要：各项工程的地质勘测是个特殊性和复杂性的工程，其涉及到理工科的很多理论和实践操作技术问题。把GIS引入到地质的勘测中，优化和促进我国多种工程的发展，具有十分重要的理论和现实意义。
关键词：GIS建模系统 地质勘测
中图分类号：U652.2 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2013）32-386-01
地理信息系统（Geographic Information System或 Geo-Information system，GIS），又称为“地学信息系统”或“资源与环境信息系统”，它是一种具有对空间数据进行采集、储存、管理、运算、分析、显示和描述空间信息的计算机系统。GIS是多种学科交叉的产物，发展始于20世纪60年代。近年来，GIS得到空前迅速的发展，被广泛应用于城市交通、城市规划、城市地下管网管理、社会服务等方面。
地质问题已成为贯穿于数字城市、减灾防灾、城建工程、地下工程、水电工程、交通工程、环境工程、资源开发的一个基础性问题。工程地质勘测是工程得以顺利进行的首要必备步骤，其主要是查明影响工程建筑的地质因素而进行的地质调查研究工程。所需勘察的地质因素包括地质结构或地质构造：水文地质条件、地貌、岩石和土的物理力学性质，天然建筑材料和自然（物理）地质现象等。将GIS技术应用于工程地质勘测是近几年来该领域的研究热点和发展趋势。
1 地质勘测领域分析
地质勘察是利用勘探、物探、试验和监测等工程技术手段，调查、分析和评价区域（又称勘察场区）的地质、环境特征、岩土工程条件等，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，这是一个复杂的综合过程。采用面向对象的思想和方法，综合分析地质勘察涉及的主要对象（实体）及其相互关系，有利于整天把握地质勘察领域的实质问题。地质勘察领域涉及地质实体/现象、基础地理和勘察专题三大类数据。地质实体/现象是工程地质勘察要揭示的区域地表以下所有物质的抽象，包括区域地层和构造、环境地质及地质灾害等综合信息。基础地理对象包括控制点、建筑物与构筑物、工矿及设施、交通线路及设施、行政区划与境界、地貌等十大专题，是地质勘察的空间参考和重要背景信息。
2 GIS系统功能分析
采用人工全程管理地质勘测成果会严重影响处理效率和准确率，基于GIS建模系统有望从技术层面彻底解决一下问题：
⑴复杂数据的存储与组织管理，通过数据维护子模块完成数据录入、编辑、修改。资料包括钻孔信息、项目信息、底层信息和地下管线、地形信息等。
⑵数据可视化编辑与表达，提供分层显示，不同要素选择显示灯。
⑶方便实用的制图输出功能。
⑷根据区域底层空间分布。
⑸地质三维建模和显示。
⑹方便灵活的勘察报告和统计报表的制作。
3 GIS在地质勘测应用分析
1981年美国联邦高速公路管理处建立了岩土工程试验现场信息系统，该系统基于GIS建立了大型空间数据库，对所有岩土工程试验现场取得的数据进行处理、管理、显示及输出。1997年加拿大运用GIS模糊分类和虚拟现实技术，再现斜坡形态，为工程勘察管理及评价提供依据。国内研究起步较晚，但起点较高。南京大学地球环境计算工程研究所，利用Microlynx地质软件包，应用三维地质建模技术，對润扬长江公路大桥北的地基进行了三维地质分析，以查明该锚碇下各地质单元的空间展布及其相互关系。吴冲龙等应用自己研制的GIS软件系统GeoView为平台，完成了南水北调中线工程地质勘察。2005年10月中国地质调查局和南京市合作启动《南京城市地质调查》项目，该项目充分利用、整合已有地质资料和成功，综合运用地质、地球化学、遥感、地球物理、钻探和信息技术与方法，查明城市三维地质结构、城市地下空间资源、城市主要地质灾害及工程地质基础、水土体地球化学背景及污染状况，评价南京市环境质量及环境容量，建立三维可视化地学信息管理与服务系统，实现全市地学数据的一体化管理和可视化表现，为城市规划、建设与管理提供基础数据和决策平台。
在水电水利地质工程勘测中，GIS技术可自动制作平面图、柱状图、剖面图和等值线图等工程地质图件，还能处理图形、图像、空间数据及相应的属性数据的数据库管理、空间分析等问题。将GIS技术应用于工程地质制图输出和信息管理是近几年工程地质勘测领域的焦点。
在城市环境工程地质图编制过程中，针对不同的图形类型，选取不同的主题要素特征，根据不用要素特征的重要性赋予不同的权重，再结合相应的算法模型如典型趋势面模型、灰色系统理论、专家经验库模型等，利用GIS强大的空间叠置和分析功能计算每个网络单元的不同主题要素的权重，然后综合成相应的分区图。
国内很多高校/科研机构和企业，针对地铁建设和管理。开展了应用GIS的理论和应用研究。领域涉及城市轨道交通基础GIS系统设计、规划设计、虚拟现实和三维地质建模、地铁施工监理和变形监测、地铁周边土地利用规划、地铁隧洞开挖数字模拟、安全预警和事故应急预案等方面。
4 结论与展望
将GIS建模系统结构应用于地质勘测工程，可以动态维护和更新地质勘测资料；为工程管理、运行和安全管理节省了大量投入；通过实用、高效的可视化技术和空间分析，更好地为各项城市管理、规划提供可靠辅助决策，有效提高管理信息化水平。随着三维GIS、服务式GIS、虚拟现实、移动通讯快速发展及应用，随着相关领域科学技术的进步和计算机技术的发展，工程管理和实施的信息化水平必将得到相当给力的提高。
参考文献
[1] 王宝军， 施斌， 宋震 等. 基于GIS与虚拟现实的三维地质建模方法[J].岩石力学与工程学报，2008，27：3564～3568.
[2] 李志， 张磊， 梅国雄. 地质勘察信息系统中三维模型控件的设计与实现[J].南京工业大学学报（自然科学版），2011，33（3）：93～97.
[3] 朱良峰， 潘信， 吴信才. 三维地质建模及可视化系统的设计与开发[J].岩土力学，2005，26（5）：828～832.
[4] 翁正平， 何珍文， 毛小平 等. 三维可视化动态地质建模系统研发与应用[J].地质科技情报，2012，31（6）：59～66.
作者简介：李慧（1984年6月9日出生）性别：女 民族：汉 籍贯：山东省巨野县 现供职单位：山西省煤炭地质物探测绘院 职称：助理工程师 学历：大学本科 学位：理学学士学位 研究方向：地籍测量、摄影测量、地理信息系统
关键词：GIS建模系统 地质勘测
中图分类号：U652.2 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2013）32-386-01
地理信息系统（Geographic Information System或 Geo-Information system，GIS），又称为“地学信息系统”或“资源与环境信息系统”，它是一种具有对空间数据进行采集、储存、管理、运算、分析、显示和描述空间信息的计算机系统。GIS是多种学科交叉的产物，发展始于20世纪60年代。近年来，GIS得到空前迅速的发展，被广泛应用于城市交通、城市规划、城市地下管网管理、社会服务等方面。
地质问题已成为贯穿于数字城市、减灾防灾、城建工程、地下工程、水电工程、交通工程、环境工程、资源开发的一个基础性问题。工程地质勘测是工程得以顺利进行的首要必备步骤，其主要是查明影响工程建筑的地质因素而进行的地质调查研究工程。所需勘察的地质因素包括地质结构或地质构造：水文地质条件、地貌、岩石和土的物理力学性质，天然建筑材料和自然（物理）地质现象等。将GIS技术应用于工程地质勘测是近几年来该领域的研究热点和发展趋势。
1 地质勘测领域分析
地质勘察是利用勘探、物探、试验和监测等工程技术手段，调查、分析和评价区域（又称勘察场区）的地质、环境特征、岩土工程条件等，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，这是一个复杂的综合过程。采用面向对象的思想和方法，综合分析地质勘察涉及的主要对象（实体）及其相互关系，有利于整天把握地质勘察领域的实质问题。地质勘察领域涉及地质实体/现象、基础地理和勘察专题三大类数据。地质实体/现象是工程地质勘察要揭示的区域地表以下所有物质的抽象，包括区域地层和构造、环境地质及地质灾害等综合信息。基础地理对象包括控制点、建筑物与构筑物、工矿及设施、交通线路及设施、行政区划与境界、地貌等十大专题，是地质勘察的空间参考和重要背景信息。
2 GIS系统功能分析
采用人工全程管理地质勘测成果会严重影响处理效率和准确率，基于GIS建模系统有望从技术层面彻底解决一下问题：
⑴复杂数据的存储与组织管理，通过数据维护子模块完成数据录入、编辑、修改。资料包括钻孔信息、项目信息、底层信息和地下管线、地形信息等。
⑵数据可视化编辑与表达，提供分层显示，不同要素选择显示灯。
⑶方便实用的制图输出功能。
⑷根据区域底层空间分布。
⑸地质三维建模和显示。
⑹方便灵活的勘察报告和统计报表的制作。
3 GIS在地质勘测应用分析
1981年美国联邦高速公路管理处建立了岩土工程试验现场信息系统，该系统基于GIS建立了大型空间数据库，对所有岩土工程试验现场取得的数据进行处理、管理、显示及输出。1997年加拿大运用GIS模糊分类和虚拟现实技术，再现斜坡形态，为工程勘察管理及评价提供依据。国内研究起步较晚，但起点较高。南京大学地球环境计算工程研究所，利用Microlynx地质软件包，应用三维地质建模技术，對润扬长江公路大桥北的地基进行了三维地质分析，以查明该锚碇下各地质单元的空间展布及其相互关系。吴冲龙等应用自己研制的GIS软件系统GeoView为平台，完成了南水北调中线工程地质勘察。2005年10月中国地质调查局和南京市合作启动《南京城市地质调查》项目，该项目充分利用、整合已有地质资料和成功，综合运用地质、地球化学、遥感、地球物理、钻探和信息技术与方法，查明城市三维地质结构、城市地下空间资源、城市主要地质灾害及工程地质基础、水土体地球化学背景及污染状况，评价南京市环境质量及环境容量，建立三维可视化地学信息管理与服务系统，实现全市地学数据的一体化管理和可视化表现，为城市规划、建设与管理提供基础数据和决策平台。
在水电水利地质工程勘测中，GIS技术可自动制作平面图、柱状图、剖面图和等值线图等工程地质图件，还能处理图形、图像、空间数据及相应的属性数据的数据库管理、空间分析等问题。将GIS技术应用于工程地质制图输出和信息管理是近几年工程地质勘测领域的焦点。
在城市环境工程地质图编制过程中，针对不同的图形类型，选取不同的主题要素特征，根据不用要素特征的重要性赋予不同的权重，再结合相应的算法模型如典型趋势面模型、灰色系统理论、专家经验库模型等，利用GIS强大的空间叠置和分析功能计算每个网络单元的不同主题要素的权重，然后综合成相应的分区图。
国内很多高校/科研机构和企业，针对地铁建设和管理。开展了应用GIS的理论和应用研究。领域涉及城市轨道交通基础GIS系统设计、规划设计、虚拟现实和三维地质建模、地铁施工监理和变形监测、地铁周边土地利用规划、地铁隧洞开挖数字模拟、安全预警和事故应急预案等方面。
4 结论与展望
将GIS建模系统结构应用于地质勘测工程，可以动态维护和更新地质勘测资料；为工程管理、运行和安全管理节省了大量投入；通过实用、高效的可视化技术和空间分析，更好地为各项城市管理、规划提供可靠辅助决策，有效提高管理信息化水平。随着三维GIS、服务式GIS、虚拟现实、移动通讯快速发展及应用，随着相关领域科学技术的进步和计算机技术的发展，工程管理和实施的信息化水平必将得到相当给力的提高。
参考文献
[1] 王宝军， 施斌， 宋震 等. 基于GIS与虚拟现实的三维地质建模方法[J].岩石力学与工程学报，2008，27：3564～3568.
[2] 李志， 张磊， 梅国雄. 地质勘察信息系统中三维模型控件的设计与实现[J].南京工业大学学报（自然科学版），2011，33（3）：93～97.
[3] 朱良峰， 潘信， 吴信才. 三维地质建模及可视化系统的设计与开发[J].岩土力学，2005，26（5）：828～832.
[4] 翁正平， 何珍文， 毛小平 等. 三维可视化动态地质建模系统研发与应用[J].地质科技情报，2012，31（6）：59～66.
作者简介：李慧（1984年6月9日出生）性别：女 民族：汉 籍贯：山东省巨野县 现供职单位：山西省煤炭地质物探测绘院 职称：助理工程师 学历：大学本科 学位：理学学士学位 研究方向：地籍测量、摄影测量、地理信息系统