岩土工程的信息化与可视化分析

李少强 骆效银



岩土工程的信息化与可视化分析

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（上海同是科技股份有限公司 上海 200000）

随着现代空间技术应用的飞速发展，地理信息系统也得到了广泛的运用，岩土工程的信息化和可视化也越来越得到国家的重视。本文主要介绍了岩土工程信息化和可视化的应用领域以及其支撑技术，并简单介绍了三维地层信息系统等软件。

地理信息系统；岩土工程；信息化与可视化；三维地层信息系统

近年来，空间信息技术的运用有了飞速的发展，人们可以便捷真实的发现地球及其周围环境的物理和几何信息，持续性的形成空间数据流与信息流。从而促进了数字地球体系的产生。所谓数字地球，就是数字化的地球，是利用数字技术及方法将地球及周围的环境变化数据，按照一定的坐标加以整理，然后存入计算机内，生成全球数字模型，在网络技术高速发展的今天，人们可以直观快速的了解地球。而地理信息系统是数字地球的支撑技术，是数字化地球能够实现的重大保证。地理信息系统是一个集科学，地理学，地图学及信息学多种学科综合而成的计算机技术，能够科学的采集，储存，分析和显示地理学信息。目前对岩土工程的储存还以文字，图片等为主，在分析，修改和查询时造成了很大的麻烦，并且这些数据大多都是点线面的关系，很难体现出“体”的概念，在面临大规模的工程时，不能直观的体现，也给工程分析造成了不便，所以针对目前我国地理信息系统存在的问题，将岩土工程进行信息化和可视化显得尤为重要。

1 岩层工程的信息化与可视化概念

岩层工作分析的对象是经过了漫长岁月演变而形成的地质层，人们在长期的工作经验中累积了大量的数据，对这些数据进行数字化与智能化能够有效的提高岩层工作的工作效率。岩层工作是一个全过程的搜集资料，分析资料，处理资料的过程，需要工作人员全程进行数据的把握，分析再进行指导。与其他工程相比较而言，岩层工作考虑的面积会更广，需要考虑自身的隐蔽性，地质条件的多变性以及岩层体质的不稳定性，所以工作人员必须全程进行勘测，特别是大工程的施工情况下，工作人员需要对数据进行快速的反应进行分析然后优化设计，进行指导施工，数字地球技术的发展为岩层工作的信息化提供了基础，同时岩层工作的信息化也是数字地球技术的重要组成部分，可视化技术是近几年新发展起来的一种技术，它是将图形学，图像学，计算机网络以及数据处理进行综合而形成，它的目的在于提高信息的利用效率。

2 岩层工程的信息化和可视化涉及的方面

岩层工程技术需要大量的高新技术和专业知识，涵盖了多个学科和技术，这些技术包括：a三维数据结构及建模技术。由于岩层工程的复杂性，需要制定套合适的三维数据结构和建模技术，使在进行施工时，能够有效的反应岩层情况又能够对数据进行有效的管理和操作，这也是系统高效分析的基础[1]；b三维可视化技术在目前的科学研究中非常流行，它是将数据根据三维空间模型进行一定的空间算法进行体现，可以真实的再现世界，让用户能够直观，高效的看到数据所体现的信息；c三维空间分析技术，三维空间分析技术是将数据进行空间体现再进行有效的分析，有效的三维分析手段也是三维信息系统进一步发展的保障，是进行指导决策的依据。

3 岩土工程信息化和可视化的应用领域

3.1 在地质勘探中的作用

建立工程地质数据库便于资料的查询；三维图和平面图的形成与管理；根据数据生成地质剖面图和断面图；根据钻孔和物探的资料生成柱状图；进行岩层的承载力分析；生成文字报告。

3.2 在施工监测中的作用

对所监测的数据进行自动分析；将工程用平面图展示；监测点的位置显示以及布置的优化；绘制监测点变化图，荷载分布以及应力分布图；生成监测报告。

3.3 在工程设计以及方案优化中的作用

建立地质工程数据库；对三维图，平面图的管理与显示；生成岩层剖面图与断层图；生成数字地面模型；对可行性进行分析；对施工方案进行优化。

4 三维岩土工程信息系统的原理及应用

4.1 原理

三维岩土工程信息系统的数据来源是岩土工程勘察所得，包括地形，地貌，构筑物等的平面设计图所形成的图形或数据，通过对工程对象建模工具形成地质构造，地下水，底层，建筑物等三维结构。并用模型根据各种分析操作生成岩层工作所需要的各种数值面，体等数据。三维机构建模是指根据钻孔资料，剖面图，平面图，地形图，以及地质图等资料，建立能反应地质空间形态的三位几何模型。

4.2 应用

根据三维岩层工程信息系统观察到的数据具有直观高效，便利等特点，特别是在大工程的应用中更加广泛，在岩土工程地下空间的开发与利用中有着广泛的发展前景，为了将三维多元数据进行高效，方便，逼真的显示，我国专家提出了可视化框架同数据的分离问题，另一方面要需要研究对结构模型的面绘制和属性模型的体绘制的融合问题。

5 结论

随着科学技术的不断发展，我国的软件技术也得到了飞速发展，计算机在我国学科中的运用也越来越多。理论，实验和科学计算机技术也成为了二十一世纪发展的支柱。岩土工程三维信息化与可视化是计算机在岩土工程中的创新与发展，所以将岩层工程信息化与可视化也必将成为未来相关专业的热点问题。

[1]王嘉伟.数字化技术在岩土工程勘察中的应用分析[J].科学技术创新, 2017(4):5-5

[2]郭甲腾,吴立新, 杨宜舟,等.岩土工程勘察场地立体空间建模与可视化信息管理[J]. 东北大学学报(自然科学版), 2014, 35(1):122-125

with the rapid development of modern space technology, geographic information system (GIS) has been widely used, and the information and visualization of geotechnical engineering have been paid more and more attention by the country. This paper mainly introduces the application field of information and visualization of geotechnical engineering and its supporting technology, and briefly introduces the software of 3D stratigraphic information system and so on.

Geographic Information system; Geotechnical Engineering; Informatization and Visualization; 3D stratigraphic Information system

10.19551/j.cnki.issn1672-9129.2017.11.123

TP391.9

A

1672-9129(2017)11-0103-01