岩土工程勘察信息系统软件功能简要说明及应用

赵新平（乌鲁木齐市城市勘察测绘院　乌鲁木齐　830000）

岩土工程勘察信息系统软件功能简要说明及应用

赵新平
（乌鲁木齐市城市勘察测绘院乌鲁木齐830000）

岩土工程地质勘察报告资料是城市建设所必须的基础资料，开发利用这些多年积累的岩土工程地质勘察报告资料档案，通过现代信息技术手段，加以利用，建立乌鲁木齐城市岩土工程勘察地质数据库，用计算机手段加以管理，建立城市岩土工程勘察信息系统，可避免城市建设中重复勘探节约资金、缩短建设工期，以及为乌鲁木齐地方规范的编制提供依据。

岩土工程勘察信息系统勘察报告电子文档

乌鲁木齐城市岩土工程勘察信息系统通过建立基于GIS框架下的数据库管理和辅助决策分析系统，可以对长期积累的单体岩土工程地质勘察报告资料档案、各种图形资料进行整理、建立电子文档属性数据、图形数据等地学数据，并对这些数据进行管理、分析，服务于城市建设。

乌鲁木齐城市岩土工程勘察信息系统主要包括：单体岩土工程勘察报告文档属性数据和图形数据的管理与维护、工程地质分析应用、三维建模及分析、成果生成与输出四大模块。这些功能具有可以利用城市区域地质背景资源，根据单体岩土工程地质勘察报告文档数据进行柱状图、剖面图、各种等值线图的生成、编辑；可根据专家思想编辑模板自动生成岩土工程勘察报告；可进行三维建模及分析。通过数据库的挖掘和利用，实现三维地质模型可视化表现，为工程规划、建设和决策提供工程地质及环境地质依据，为大型项目的选址、城市地下空间开发利用提供地质基础资料，结合地下空间数据和相关分析模型，对拟建工程的岩土不良地质现象及区域稳定性做出评价。为工程地质档案开发工作奠定了良好的基础。

本文通过实际工作中对乌鲁木齐城市岩土工程勘察信息系统操作利用的认识，结合某小区建设的工程地质勘察报告，具体说明该系统主要功能，文中图表数据内容以华美·怡和山庄小区为实例。

1　岩土工程地质勘察报告专业数据管理

对地质报告专业数据进行管理，将计算机数据的处理和用户数据的操作分离开来，简化操作软件对用户数据表格结构的要求，将不同数据按存在方式的不同，以专业树型组织起来进行管理。

1.1数据录入

根据用户的数据表创建录入模板，用户可直接在模板里录入原始数据；录入方式包括单表录入和按专业录入，能实现工程地质专业数据分层信息、样品试验信息的录入，相关测试数据的添加、删除、修改、更新。

1.2数据导入导出

包括工程地质勘察报告文档资料导入、背景地形图件数据导入、地图库、影像库、钻孔信息表等数据的导入。

1.3数据检查

对录入或者导入过程中的钻孔数据进行值域、数据逻辑性、数据类型、数据枚举型等的检查，可形成一套标准数据体系。

1.4数据显示与查询

在图形显示窗口显示多比例尺地形图，显示钻孔（原始数据、基础数据）点位。

1.5标准地层生成与编辑

对工程地质原始钻孔数据提取所有分层信息，自动生成钻孔标准分层版本，可以创建、编辑、删除标准地层表见图1。

图1　标准地层编辑

1.6权限配置管理

提供基于数据中心的权限管理机制，可设置对应于数据的功能模块的使用权限，不同的用户可以浏览、下载和检索限定权限范围内的文档资料。

2　工程地质分析及应用

2.1数据查询

可对系统管理的工程地质钻孔基本信息、分层信息、样品试验数据进行查询，查询方式有图形输入、条件输入和高级查询等。

工程地质的相关图形数据可以进行图件查询，并且还显示图形中包含的属性信息。

2.2数据统计

支持用户快速定制EXCEL模板，对钻孔的各个地层，可以选择不同的样品试验指标，进行平均值、最大值、最小值、子样数、均方差、变异系数等属性统计，支持岩土工程勘察报告等文件模板输出。

2.3工程地质各专题图的自动生成与编辑

2.3.1柱状图生成与编辑

系统采用基于模板定制的钻孔柱状图自动生成与编辑功能，支持基于各种数据（包括时代、岩性、各种曲线、图片、照片、文字）自动生成柱状图，能对各种复杂柱状图进行绘制、编辑、浏览、打印等，提供钻孔辅助分层功能.

2.3.2剖面图连接与编辑

剖面图出图功能以钻孔数据为基础，支持剖面线等MapGIS矢量数据，生成剖面图，提供进行各种编辑功能，见图2。

2.3.3等值线图生成与编辑

系统提供等值线图生成的综合模块，自动生成不同的类型的等值线图，并可进行编辑、保存，满足出图的要求。

2.3.4专业图生成

生成动力触探曲线、波速曲线、土的粒径级配曲线等各种试验曲线图，并可进行编辑。

2.3.5多要素综合图排版制作与输出

系统提供多要素综合图的排版和输出，系统生成的各种类型的图件进行排版，形成多要素综合图。

2.4工程地质计算

可提供分析计算工具，为技术人员提供方便计算。

3　三维建模及分析

3.1三维地质结构建模

3.1.1钻孔实体建模

可建立钻孔实体模型，用户只需设置钻孔建模范围和钻孔半径，还可显示钻孔标注。

3.1.2简单层状地质体建模

根据用户输入范围内的钻孔和（或）剖面数据，通过设置插值、尖灭等参数，自动建立工程地质三维地层结构模型，并支持地层分级建模。用户可以设置不同的建模级别，获得不同钻孔级别的三维地质模型。当钻孔数据或分层变动之后，可以快速更新模型。

3.1.3交互拼接建模

对于地质条件比较复杂的区域，采用基于交叉剖面数据半自动构建复杂地质体模型的三维建模方式。将二维剖面转换成三维交叉剖面，将这些剖面的所有的封闭单元格列出。利用单个单元格内一系列闭合轮廓线建立起曲面片，进而确定该单元格内所有地质体的空间几何形态，通过用户交互的方式构建三维地层结构模型。

3.2工程地质档案数据三维模型可视化

3.2.1三维场景设置

可设置工程地质模型的透明度，实现模型的半透明显示。

3.2.2三维场景交互

三维窗口操作：支持鼠标和键盘两种操作方式进行模型放大（开窗放大）、缩小、旋转、实时平移操作。

路径漫游：提供漫游路径设计功能，允许用户输入规划的漫游路径及视角等参数，可根据用户路径和视角在场景中进行自动漫游。

3.3模型分析功能

3.3.1三维模型通用拾取

对三维场景中打开的任意模型进行属性的拾取，包括钻孔模型和地质体模型，可拾取钻孔的单个分层，用列表的方式罗列出模型所带的属性，对于切割之后的模型或者正在漫游中的隧道也可以进行信息拾取，使得模型的拾取操作无处不在。

3.3.2三维模型切割

支持对各类地质体进行平面剖切、水平剖切、斜切、折线垂直剖切及组合剖切等多种剖切方式，见图2。隧道切割基于三维地质模型。可在隧道中进行飞行漫游，查看隧道内地层分布变化情况，见图3。

虚拟钻孔开挖功能可在给定待钻探坐标及深度后，获取像钻探一样得到的地层结构和属性。

图2　乌鲁木齐市华美·怡和山庄三维地层模型平面剖切

图3　乌鲁木齐市华美·怡和山庄三维模型中虚拟隧道漫游

3.3.3三维模型爆炸显示

实现将整个模型进行一次爆炸显示的过程，使得模型能够被充分的打散开来，便于用户了解地层内部的细节问题。

3.3.4三维模型编辑

提供对模型进行自由拖放以及旋转等操作，可指定拖动及旋转的方向，解决了各个独立地层不容易直观分析的缺点。

4　工程地质档案成果输出

4.1图件输出

系统可输出指定范围内已有资料中的多种基础平面图图件。

4.2表格数据输出

将系统中查询到的钻孔基本信息、分层信息、样品数据等输出为Excel表格形式。

4.3平面成果图件输出

可对系统生成的与钻孔相关的钻孔平面图、柱状图、剖面图等进行输出、打印。

4.4三维地质模拟结果输出

可输出立体剖面图、三维地质模型静态效果图、三维地质模型漫游动画。对模型进行切割分析之后的成果保存到三维模型库，三维场景中的模型都可以输出为不同分辨率和大小的图片，模型分析过程也可进行视频录制和输出。

5　结束语

本文以乌鲁木齐市华美·怡和山庄小区为实例，简要说明该系统的主要功能，特别是地层的三维显示功能，基本满足了设想要求；该系统在实际应用中还应不断完善，加强地基土的分区功能，为乌鲁木齐地区地方规范的编制提供依据。

［1］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），2011.05.

［2］田立慧.三维工程地质模型与可视化研究［D］.辽宁工程技术大学.2004.12.

［3］史秋晶.工程地质数值模拟与误差分析理论研究［D］.东南大学.2007.10.

收稿：2016-05-03

10.16206/j.cnki.65-1136/tg.2016.06.037