基于GIS的通用岩土工程勘察数据库系统的设计

徐 伟 侯 娜 顾建坤

山东宏光岩土工程有限公司

基于GIS的通用岩土工程勘察数据库系统的设计

徐 伟 侯 娜 顾建坤

山东宏光岩土工程有限公司

随着我国市场经济的全面放开，我国的经济呈现出迅猛发展之势，随之而来的是大量的工程建设作业。这些工程作业也带来了大量的岩土勘探数据资料。岩土的勘探数据反映了岩土参数的分布和相关特性，具有相当强烈的地域特征，是了解当地底层的重要指标。故而我们需要一套更加方便快捷的数据管理系统。充分利用计算机技术实现对勘探数据的信息化存储和管理。地理信息系统(GIS)为这样一套数据系统的实现提供了可行性帮助。GIS系统基于计算机对空间信息的分析和处理是对勘探数据管理的的一种有效方式。

岩土工程勘察；GIS系统；设计

在我国的各项工程建设的发展过程中，积累了大量的岩土工程勘察资料，目前这些资料主要靠人工全程管理，辅以CAD制图软件、Office表格处理及其他岩土工程专业计算软件等进行勘察图表和勘察报告的制作，普遍存在数据重复录入、信息零散、应用管理层次低等问题，传统工程勘察行业的数据管理面临改革的发展要求。因此，建立岩土工程勘察数据库系统对实现勘察成果资料的信息化管理具有现实意义。另外，岩土工程勘察数据库系统对于实现地学信息资源共享，支持项目建设的科学决策，完善单项岩土工程勘察，以及为地质学的研究提供基础数据等都有重大意义。

1 系统设计应具备的功能

作为区域工程勘察成果数据的数据平台，为使用户方便利用系统查看或使用数据，要求该系统提供系统权限管理，使不同的用户具有不同的角色，不同的角色对数据具有不同的操作权限，保证数据的安全性。提供版本管理功能，支持多个用户同时访问，且不受影响。具备地理信息系统的一般的地图浏览与操作功能，如地图放大、缩小、漫游、目标定位等通用功能。具备完善的数据查询功能，使系统能根据用户需要进行数据的单项或组合查询，并能进行空间数据和属性数据的双向查询。具有良好的数据库逻辑结构，使系统数据能根据需要反映区域宏观或微观地质情况。具有统计分析功能，使系统能方便的进行岩土参数统计分析。

2 系统设计与实现

2.1 数据库系统的逻辑模型

通用岩土工程勘察数据库系统为对勘察成果数据进行有效管理，须采用空间数据模型。ESRI公司推出的Geodatabase是新一代空间数据模型的典型代表，它是一种扩展存储模型，是作为标准关系数据库的扩展来设计的，与各种商用数据库兼容。该模型结合面向对象数据库、关系数据库系统两者的优点，实现了严格意义上的地理空间数据库(即空间数据与属性数据集成在同一关系数据库中)、连续空间要素的无缝存储、对象属性和行为智能化结合、以及对象属性的整体约束等。

2.2 系统的功能模块

根据系统设计目标，基于GIS的通用岩土工程勘察数据库系统包括的功能模块有：数据库连接配置模块、数据输入与管理模块、统计分析与制图模块、数据浏览查询模块、数据输出模块、系统维护模块。

为了方便用户使用，数据库连接配置模块实现通过在窗口中输入连接参数来连接岩土工程勘察数据库。根据系统体系结构分析，数据库的连接涉及两层：当客户端对空间数据进行操作的时候，客户端通过ArcG工SEngine连接服务器端的ArcSDE服务，连接上后再由ArcSDE服务和SQLServer数据库进行交流，交流后的结果再通过ArcSDE传递给客户端。

数据输入与管理模块对空间数据的管理主要是实现加载相关区域的各种基础地理、基础地质和勘察专题地图数据，然后提供地图操作的基本功能，如放大、缩小、漫游、全屏等。对勘察成果属性数据的管理主要是实现数据库中各个数据实体的数据录入可视化界面，根据数据库设计的关系规则，可进行数据记录的增加、修改、删除等操作。

数据浏览查询模块结合统计分析功能，实现图形属性的双向浏览查询。属性查图形实现如查询满足条件的钻孔，在地图上以高亮显示。图形查属性实现点选钻孔或按范围选择钻孔，查询所选钻孔的相关属性数据，如钻孔所属工程及其工程的报告，图件资料，或查询所选钻孔的单项或组合属性统计数据，并按表格形式显示。

2.3 系统实现及关键技术

1)开发环境。系统数据库采用MicrosoftSQLServer进行开发，并且数据存储接口使用SQLSever管理平台，它与Windows系统有很好的兼容性，并且易操作，稳定性好，执行效率好，拥有空间数据结构和标准数据接口。系统采用的开发语言主要是由C/C++演变而成的 Microsoft Visual C 语言。

2)数据库的建立。岩土工程勘察数据库的设计要为将来信息的高效查询和有效利用服务，要满足系统数据在空间、属性和时间上的特征要求， 所以本系统应用有着合理、有效数据管理的MicrosoftSQLServer进行数据开发。数据库的建立首先要结合数据库特性对用户需求进行分析，从而对数据库进行初步设计，接下来设置数据库文件存储格式和线和方式，最后完成对数据库的维护和提升。

3)系统开发工具的关键技术。在本系统的开发过程中，虽然Pascal和C/C++语言也能够完成工程类系统的开发，但是由于该类系统较少会涉及较低级的直接访问硬件和操作系统的功能，且工程类系统的开发往往要求更加开发时间尽可能的减少，所以在本系统的设计中，采用VisualC语言进行开发工作。所以关键的问题就是如何建立VisualC和数据库与Office软件的接口问题。

解决这个问题最有效的方式就是制定标准，可以用ADO.NE标准实现，在用其实现数据库访问前，我们使用SQL语言进行数据库操作与数据库建立连接，之后通过对数据集进行定义实现数据传输，接着就可以用界面的空间对数据执行相应的操作。

综上所述，建立基于GIS的通用岩土工程勘察数据库系统，采用GIS技术管理岩土工程勘察信息，实现这些信息资源共享，为国家基础设施规划、建设和管理提供岩土工程信息决策支持，为地质学研究领域等提供基础信息，也可以通过对系统的扩充来满足一些大型工程、特殊工程的岩土工程勘察。

[1]杨文甫，郑先昌，佴磊，李丛蔚，卫中营.GIS下城市岩土工程勘察管理信息系统的设计[J].探矿工程(岩土钻掘工程)，2003，S1：169-171.

[2]刘霖，庞娜.基于GIS的岩土工程勘察信息系统设计与实现[J].重庆科技学院学报(自然科学版)，2010，06：116-119.