GIS在河北地区岩土工程勘察中的应用

　　1.引言

　　建立工程勘察信息系统,对于实现工程地质信息的资源共享,支持工程规划、建设的科学决策,指导单项工程勘察,为区域工作地质的研究提供基础数据起着积极的作用。城市中的岩土工程勘察信息系统的建设,是城市勘察行业和城市规划、建设、管理部门的迫切需要,是城市现代化发展的一个必然趋势。

　　2.系统的开发目标

　　本的目标是设计石家庄市岩土工程勘察系统，充分的利用了现有的计算机和GIS 技术，实现工程场地基础信息的快速、准确的传输和处理，可以得到明确与直观的查询结果来作为设计的基本目标。

　　石家庄市岩土工程勘察系统的建立可为石家庄市的城市规划、建设及管理提供现代化的信息服务,为将来综合城市信息系统的建立提供基础信息;为所对应的用户(如规划、国土、城建、市政、公安、环保、交通等)提供完整的符合要求的城市系列比例尺的数字地图及有关勘察方面的基础信息;为用户提供所需的专题图及专题信息;为用户查询检索基础地图的坐标、图幅、地名及有关统计等提供服务，为用户提供工程地质信息的咨询、统计、分析等服务;利用系统进行综合应用分析，为城市规划建设管理的决策者提供实时准确、可靠的分析依据(如房屋拆迁、用地普查、建筑规模统计、城市环境工程地质分析等);地形图标准制图及综合编绘的探讨研究;完善内外业一体化成图系统，利用建设工程竣工测量、地下管线竣工测量、修测等更新手段，保证地图库的现势性，实现系统的动态管理。本岩土工程勘察系统选择MapInfo 软件作为基础GIS 平台。

　　3.岩土工程勘察数据库的内容

　　岩土工程勘察是一项繁杂的工程，在具体实现当中将产生大量的图形、图像、文本等各种数据，其中既有空间数据，又有属性数据，传统的商业数据库缺乏管理空间数据的能力，因此只有借助GIS 的空间数据管理能力，建立基于GIS 的岩土工程勘察工程数据库管理系统，来完成勘察中数据的集成与交换。

　　1.1:5000 地形图图库

　　1:5000 地形图图库：数字地形图是作为范围查询时直观背景而设置的，精度要求低于测绘行业，可选用石家庄市区1: 5000 比例尺地形图，用扫描仪录入。

　　2. 工程基本数据

　　工程基本数据：包括工程编号、工程名称、建设单位、场地位置、场地长宽、钻孔数、分层数、质量等级、工程负责人、完成日期、最大孔深等。

　　3. 建筑物基本数据

　　建筑物基本数据：包括建筑物的类型、性质、规模(层数、厂房跨度、构筑物高度、桥体长度) ，结构类型，地下室层数等。

　　4. 地基方案

　　地基方案：包括地基类型，建筑物等级、持力层最高/最低标高，承载力标准值和施工条件。

　　5. 钻孔数据

　　钻孔数据：包括钻孔编号、钻探机具、里程位置、孔口标高、孔深、初见水位深度、稳定水位深度、记录人、钻探日期、层号、层底深度、岩土名称及其特征、原状土数、扰动土数等。

　　6. 土工试验数据

　　土工试验数据：包括钻孔序号、土样编号、取土深度、岩性、各指标试验数据值等。土工试验包括含水率试验、密度试验、比重试验、颗分试验、液塑限试验、相对密度试验 、固结试验、三轴试验、直剪试验、击实试验、渗透试验、无侧限抗压试验、自由膨胀率试验、有荷载膨胀试验、无荷载膨胀试验、膨胀力试验、收缩皿试验、收缩试验、黄土湿陷试验。含水量试验和密度试验的试验方法是两个样、多个样的平行试验;土粒比重试验的试验方法分为经验法、比重瓶法(纯水、中性液体);颗粒分析试验的试验方法分为筛分法、密度计法(甲种、乙种)、移液管法、联合法;砂的相对密度试验试验方法为为砂的最小干密度试验，砂的最大干密度试验;固结试验的试验方法为标准固结试验(常规、高压回弹)、快速固结试验;三轴压缩试验的试验方法分为不固结不排水试验，固结不排水试验，固结排水试验;直接剪切试验的试验分为慢剪试验、固快试验，快剪试验;击实试验的试验方法分为轻型击实、重型击实;渗透试验分为常水头渗透试验(50/70 型)，变水头渗透试验(50 型);无侧限抗压强度试验和收缩试验的试验方法为常规方法;膨胀率试验的试验方法分为有荷载膨胀率试验，无荷载膨胀率试验;黄土湿陷性试验的试验方法分为湿限系数试验(单线、双线)，自重湿限系数试验、溶滤变形系数试验、湿限起始压力试验。

　　7. 水试样数据

　　水试样数据：包括钻孔序号、取水深度、水试指标值等。

　　8. 原位测试

　　原位测试：包括静力触探、标准贯入试验、十字板剪切试验、动力触探试验、载荷试验、波速试验、旁压试验、轻便触探试验等。

　　4. 系统功能模块

　　录入岩土工程数据库,运用MapInfo 软件作为基础GIS 平台，建立具有数据管理、综合查询、统计分析、工程推理分析、专题图制作、文字报告浏览这六大功能模块的岩土工程勘察信息系统

　　4.1 数据管理模块

　　数据管理模块主要是包括工程数据、钻孔数据、标贯动探、土工试验、旁压试验载荷试验、地下水长期观测。它的功能是实现所有岩土工程勘察数据的存储、更新、维护和统计分类。 可以为了防止非法用户对系统的侵人或破坏，系统设有口令，输人正确后方可以使用本系统;对数据初始化，负责对统计、分析、操作等信息进行保存与恢复等等。

　　4.2 综合查询模块

　　综合查询模块主要包括背景图查询、组合条件查询、工程图的绘制、原位测试曲线、场区概况。它的主要功能是按工程主题信息查询和进行地图漫游查询，工程主题信息包括

　　工程编号、时间、孔深、坐标及其任意组合，可将查询结果生成图表、文字,反映场地的岩土工程条件等信息;地图漫游查询就是随意拖动和点击鼠标，在地图上显示图表、文字， 反映场地的岩土工程条件等情况。

　　4.3 统计分析模块

　　统计分析模块主要包括综合柱状图的分析、分层统计表、勘探点一览表等，它的主要功能是对选定区域的岩土物理力学指标进行数据统计分析，可按坐标范围、工程项目和地貌形态进行分类统计。

　　4.4 工程推理分析模块

　　工程推理分析模块的主要功能是利用已完成的原始勘察资料，获取场地岩土工程条件，以满足设计和施工的需要，主要用于单项岩土工程勘察项目的处理，该模块使单项岩土工程勘察处理与信息系统集为一体，使后续岩土工程勘察项目自动入库，增强系统的实用性和有效性。

　　4.5 专题图制作模块

　　专题图制作模块主要包括工程项目分布图、钻孔分布图、地层分布图等，实现快速矢量图形和动态数据无缝连接，用户对图形进行裁剪、调整、缩放、预览和输出等功能。比如，可以生成所需区域的工程项目平面分布图，所需区域的暗洪及暗塘分布图，可以编辑生成所需区域的浅层粉性土和砂性土平面分布图，可以编辑生成暗绿色硬土平面分布图， 某区域内的工程地质剖面图等等。它的主要功能是编制各种工程地质图信息，以直观的形式，反映场地的各种属性。

　　4.6 文字报告浏览模块

　　文字报告浏览模块就是钻孔数据所形成的工程地质报告汇总。它的功能是实现岩土工程勘察报告的浏览查询，可调阅和输出。

　　4.系统的效益

　　岩土工程勘察系统建立之后，可提供精确实时的基础地理信息，来推进石家庄市的城市规划上信息系统的建立和办公自动化的实施;作为城市综合信息系统的基础层，向各专题GIS 系统提供统一的空间定位基础和专题信息的空间载体，推进各专题GIS 系统和综合信息系统的尽快建成;面向城市规划、建设、管理决策者，提供实时、准确、可靠的综合分析，如房屋拆迁、用地普查、建筑密度规模统计、商业网点布设，城市环境工程地质分析等;面向社会提供城市系列比例尺的数字地图，以配合规划建筑设计的CAD 应用，面向社会提供各类地理信息查询，包括地形图图幅信息查询、专题信息查询、工程地质查询, 制作各类地貌地物专题图、影像立体效果图、工程地质专题图等。 系统建立以后所输出的各类数据作为信息产品，与其它信息行业一样具有巨大的经济效益，将传统的纸图转换成数字地图，由于其空间信息的可自处理、显示、分析等广泛应用，因此该产品必然大幅升值。随着整个社会的科技水平、人员素质的提高，数字地图的真正价值必定会得到人们的认同;对于面向用户的各类综合查询、专题查询，本着有偿服务的原则，按照国家有关政策合理收费，可产生一定的经济效益。

　　参考文献:

　　[1]张清浦，刘纪平.政府地理信息系统.北京：科学出版社.2003.

　　[2]吴信才等.地理信息系统设计与实现.电子工业出版社.2002.3.