基于巖土工程勘察數(shù)字化技術(shù)應(yīng)用探討

張萬(wàn)鋒

摘 要：巖土工程勘察工作中，隨著計(jì)算機(jī)信息技術(shù)的發(fā)展而引用了數(shù)字化技術(shù)。本文簡(jiǎn)單分析了傳統(tǒng)勘查技術(shù)的不足之處，并簡(jiǎn)要介紹了巖土工程數(shù)字化勘察技術(shù)，并重點(diǎn)分析了了數(shù)字化勘察技術(shù)實(shí)現(xiàn)應(yīng)用的關(guān)鍵技術(shù)，對(duì)于深入研究和應(yīng)用巖土工程數(shù)字化勘察技術(shù)有很大的積極意義。

關(guān)鍵詞：土工程 勘察 數(shù)字化技術(shù) 應(yīng)用

中圖分類(lèi)號(hào)：TU19 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2017）09（c）-0023-02

巖土工程勘察技術(shù)隨著計(jì)算機(jī)信息技術(shù)的發(fā)展而漸漸向數(shù)字化過(guò)渡。并且也在很大程度上推廣了數(shù)字化技術(shù)。勘察工作是巖土工程中建設(shè)中設(shè)計(jì)實(shí)施的基礎(chǔ)，如果依靠的數(shù)據(jù)是零散的，就很難將實(shí)際空間的變化情況完整的反射出來(lái)，因此，需要針對(duì)地形地貌、地下水位、鉆探資料、地層界面、多種物探等多方面內(nèi)容進(jìn)行勘探，取得全面完整的信息。這樣可以保證工作人員及時(shí)獲得清晰，系統(tǒng)，直接的相關(guān)數(shù)據(jù)，更好的做好巖土工程工作。目前，巖土工程的建模、特征分析、數(shù)字化、地質(zhì)解釋、數(shù)據(jù)庫(kù)管理、圖形可視化等工作項(xiàng)目，在計(jì)算機(jī)圖形處理技術(shù)不斷發(fā)展的基礎(chǔ)上，得到了長(zhǎng)足的發(fā)展。能夠最大程度地保證巖土工程勘探數(shù)字化系統(tǒng)不斷的向現(xiàn)代化和信息化發(fā)展。

1 傳統(tǒng)的巖土工程勘察方法存在的問(wèn)題

1.1 勘察資料過(guò)于地質(zhì)化

目前，相關(guān)勘探部門(mén)普遍工程規(guī)范制度比較陳舊技術(shù)落后，各自為政的進(jìn)行勘察設(shè)計(jì)工作，再加上巖土工程本身有一些特殊性存在，雜合就讓設(shè)計(jì)和勘察之間的連接變得十分不緊密，因此，勘察的內(nèi)容沒(méi)有辦法在設(shè)計(jì)中很好地體現(xiàn)，設(shè)計(jì)人員很難準(zhǔn)確完整的對(duì)巖土工程信息進(jìn)行分析和理解。另外由于設(shè)計(jì)人員沒(méi)有到位的專(zhuān)業(yè)素養(yǎng)，在設(shè)計(jì)過(guò)程中不能很好對(duì)工程勘察信息進(jìn)行領(lǐng)會(huì)，這就造成了信息的浪費(fèi)。

1.2 數(shù)字化地圖與數(shù)字化設(shè)計(jì)系統(tǒng)的聯(lián)系不夠緊密

地形圖在巖土工程勘探中是設(shè)計(jì)系統(tǒng)的底圖，在數(shù)字化地圖當(dāng)中有一些細(xì)節(jié)不是很合理，因此，沒(méi)有辦法和CAD進(jìn)行很好的關(guān)聯(lián)。因此，只能讓設(shè)計(jì)系統(tǒng)將勘探資料再次數(shù)字化，這就給CAD設(shè)計(jì)軟件的推廣造成了一定程度上的障礙。

1.3 勘察信息數(shù)字化程度較低

勘察部門(mén)主要是通過(guò)圖紙、文字、表格來(lái)描述相關(guān)內(nèi)容，供勘察信息，這樣對(duì)設(shè)計(jì)師分析勘察數(shù)據(jù)有一定的影響。造成了地里勘察信息解讀的難度。

2 數(shù)字化勘察技術(shù)

數(shù)字化巖土工程勘查技術(shù)完善了計(jì)算機(jī)輔助信息流程，實(shí)現(xiàn)了傳統(tǒng)技術(shù)向現(xiàn)代CAD技術(shù)的最大程度地轉(zhuǎn)換，使用計(jì)算軟件、數(shù)據(jù)庫(kù)、測(cè)繪、CAD等，整合勘察、設(shè)計(jì)、計(jì)劃等數(shù)據(jù)等等內(nèi)容的現(xiàn)代化勘查技術(shù)。數(shù)字化巖土工程勘查技術(shù)做到了信息化的數(shù)據(jù)采集，可以給相關(guān)人員提供數(shù)字化的勘察資料，并且擁有網(wǎng)絡(luò)化的硬件系統(tǒng)。

數(shù)字化勘查技術(shù)主要是合理科學(xué)的將工程觀點(diǎn)利用起來(lái)，保存勘察和設(shè)計(jì)過(guò)程中的圖形圖像、表格文字等信息，為各個(gè)環(huán)節(jié)的設(shè)計(jì)提供依據(jù)，因此，在整個(gè)勘察過(guò)程中，要積極的提高生產(chǎn)效益，組建更加全面更加智能的工程勘察設(shè)計(jì)系統(tǒng)。

3 數(shù)字化巖土工程勘察應(yīng)用實(shí)現(xiàn)的關(guān)鍵技術(shù)探討

3.1 巖土工程數(shù)字化建模方法

表面建模法（數(shù)字表面模型）出現(xiàn)的比較早，是巖土工程地質(zhì)建模工作主要采用的建模方法，目前這種建模方法被廣泛的采用，表面建模法的主要原理是利用數(shù)字化建模方法準(zhǔn)確的表示出工程地質(zhì)的外表面。在表面模型法中使用測(cè)點(diǎn)獲得的一系列離散的測(cè)點(diǎn)資料，測(cè)點(diǎn)的幾何特征，數(shù)據(jù)的屬性等特征性的數(shù)據(jù)作為基礎(chǔ)來(lái)表現(xiàn)地質(zhì)體的界面。將一些同屬性的點(diǎn)按照特定的規(guī)則來(lái)進(jìn)行連接形成一個(gè)網(wǎng)狀的曲面片，從而更好地確定整個(gè)地質(zhì)體的空間屬性。巖土工程數(shù)字化建模在目前主要是使用數(shù)學(xué)模型法和圖示模型法，我們主要針對(duì)圖示模型法進(jìn)行簡(jiǎn)單的分析。

在圖示模型法中主要使用便捷表示法，等值線法，規(guī)則格網(wǎng)法，不規(guī)則格網(wǎng)法。在我的工作中，經(jīng)常使用不規(guī)則格網(wǎng)法，因此，下面主要分析一下不規(guī)則格網(wǎng)法。不規(guī)則格網(wǎng)法，英文縮略為T(mén)IN：區(qū)域被所有的點(diǎn)劃分成相連的三角面網(wǎng)絡(luò)。各個(gè)點(diǎn)應(yīng)該完全落在三角面的邊緣，三角形內(nèi)部或者頂端。因此，不規(guī)則格網(wǎng)法是一個(gè)三維空間的分段線性模型，很多表達(dá)方式可以表達(dá)不規(guī)則格網(wǎng)法拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的存儲(chǔ)方式，現(xiàn)在介紹一個(gè)簡(jiǎn)單的記錄方式：每個(gè)三角形，每個(gè)邊，每個(gè)節(jié)點(diǎn)都應(yīng)該對(duì)應(yīng)一個(gè)單獨(dú)的記錄。有三個(gè)指針記錄包含在三角形記錄當(dāng)中，指向三角形的三個(gè)邊的指針，包含著4個(gè)指針字段，有2個(gè)指向相鄰三角形記錄和兩個(gè)頂點(diǎn)的記錄的指針。也可以直接對(duì)每個(gè)三角形記錄其頂點(diǎn)和相鄰三角形?？梢灾苯佑涗浢總€(gè)三角形的頂點(diǎn)和相鄰三角形。每個(gè)節(jié)點(diǎn)包括X，Y，Z三個(gè)坐標(biāo)值的字段。這種拓?fù)渚W(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)是：在一個(gè)給定三角形當(dāng)中，要在一個(gè)固定的時(shí)間內(nèi)對(duì)三個(gè)頂點(diǎn)屬性和相鄰三角形進(jìn)行查詢(xún)。它在沿直線計(jì)算地形剖面線時(shí)具有較高的效率，當(dāng)然可以在此結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上增加其它變化，以提高某些特殊運(yùn)算的效率。

3.2 數(shù)字化巖土勘察工程數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)。

地理信息方面的空間數(shù)據(jù)和非空間數(shù)據(jù)，是以GIS為基礎(chǔ)的原始數(shù)據(jù)，它們的來(lái)源包含以下幾個(gè)方面。

（1）自然區(qū)劃圖。

自然區(qū)劃圖反映了被研究區(qū)的河流信息，道路信息，人民聚居區(qū)的信息，山川的信息，公共設(shè)施的信息等等地理信息。

（2）地形、地貌圖。

地形地貌圖可以反映出被研究區(qū)域的自然地貌的情況。

3.3 巖土工程勘察數(shù)據(jù)主要包括的內(nèi)容

巖土工程勘察數(shù)據(jù)主要包括：在巖體勘探工作中，嚴(yán)格的篩選被研究區(qū)域的工程地質(zhì)勘探資料，對(duì)于地理環(huán)境、土質(zhì)等所有信息進(jìn)行嚴(yán)格的分析處理；被檢測(cè)區(qū)域的液化等級(jí)信息、液化指數(shù)信息、特征周期、年代、沉積相等各種建筑場(chǎng)地的地層相關(guān)信息。

綜合上述情況來(lái)看，數(shù)字化巖土勘探工程數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的構(gòu)建可以按照以下幾個(gè)方面實(shí)行。

（1）巖土工程勘察數(shù)據(jù)庫(kù)的概念模型設(shè)計(jì)。

巖土工程勘察數(shù)據(jù)庫(kù)是一個(gè)數(shù)據(jù)密集、處理復(fù)雜的數(shù)據(jù)庫(kù)應(yīng)用系統(tǒng)，巖土工程勘察數(shù)據(jù)庫(kù)的概念模型設(shè)計(jì)，是巖土工程勘察數(shù)字化系統(tǒng)的一項(xiàng)基礎(chǔ)工作。為了可以獲取反映信息世界的概念性數(shù)據(jù)模型，應(yīng)該僅僅以現(xiàn)實(shí)世界中實(shí)體的數(shù)據(jù)來(lái)建立模型，即研究數(shù)據(jù)對(duì)象與屬性及其關(guān)系，并據(jù)此建立對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)庫(kù)表結(jié)構(gòu)。

（2）數(shù)據(jù)庫(kù)建立實(shí)現(xiàn)。

巖土工程一體化系統(tǒng)有三種數(shù)據(jù)類(lèi)型：用戶(hù)輸入的原始數(shù)據(jù)，系統(tǒng)生成的中間數(shù)據(jù)，最終數(shù)據(jù)。原始數(shù)據(jù)是由測(cè)點(diǎn)數(shù)據(jù)組成，其中包括測(cè)點(diǎn)幾何屬性數(shù)據(jù)和測(cè)點(diǎn)信息屬性數(shù)據(jù)。中間數(shù)據(jù)包括：根據(jù)原始數(shù)據(jù)系統(tǒng)自動(dòng)生成的地層層面等值線模型、三維表面模型、剖面模型等，根據(jù)這些模型可以生成用戶(hù)需要的各種圖形文件，還可以進(jìn)行各種信息查詢(xún)操作；最終數(shù)據(jù)有很多種，主要是根據(jù)用戶(hù)需要由中間數(shù)據(jù)生成，包括圖形資料和文檔資料，如：地質(zhì)勘察報(bào)告等。

4 結(jié)語(yǔ)

勘探工程發(fā)展的必然趨勢(shì)是改進(jìn)巖土工程勘探方法，由傳統(tǒng)方法逐漸向數(shù)字化勘查技術(shù)過(guò)渡，并且將這種方法推廣開(kāi)來(lái)，這就是勘察工作發(fā)展的方向，但是在發(fā)展的道路上，必然還會(huì)出現(xiàn)一些沒(méi)有完全攻克的技術(shù)難題，目前中國(guó)相關(guān)的技術(shù)人員缺口很大，因此，我們應(yīng)加強(qiáng)數(shù)字化巖土工程勘查技術(shù)人員的培訓(xùn)，在技術(shù)應(yīng)用方面應(yīng)該加大力度進(jìn)行研究工作，這樣才能真正地實(shí)現(xiàn)巖土工程數(shù)字化勘察技術(shù)的進(jìn)步。

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