基于组件式GIS的水文地质剖面图自动生成方法研究

蔡强+王一楠

【摘 要】水文地质剖面图是地下水文地质研究的重要组成部分，它为人们直观地进行地质研究提供了可能性。组件式GIS的应用，促使水文地质剖面图的绘制更加快速准确，实现了水文信息的多方面利用。

【Abstract】The hydrogeologic profile is an important part of underground hydrogeological research， it provides the possibility for directly geological research. The application of component GIS， promotes the hydrogeological profile more quickly and accurately， the hydrological information utilization.

【關键词】组件式GIS；水文地质剖面图；自动生成

【Keywords】component GIS； hydrogeological profile； automatic generation

【中图分类号】P208 【文献标志码】A 【文章编号】1673-1069（2017）05-0141-02

1 引言

地下水是深埋于地下，按水层性质主要可分为孔隙水、裂隙水以及岩溶水，是不能够被人以实力直接观察到的物质，因此需要人类通过水文地质勘查工作来发现并寻找其客观的运用规律及影响其生成、流动的条件等问题，然而在过去的勘察工作中，受勘察条件的限制，在勘察点的布置位置、布置数量都难以满足勘察要求，通常是基于勘察人员的主观经验进行判断，不够准确，因此造成对水文地质条件的认识，形成水文地质勘查信息的盲区，进而对后续地质工作的开展造成影响。

2 水文地质剖面图自动生成的必要性

水文地质剖面图是水文地质工作者对区域水文地质进行正确评价和认知的关键内容，它关系着地下水源的规划设计及相关的建设工程和地下水的生态环境保护工作。它是地下水层结构及地层沉积规律的直观展示。但在传统的水文地质剖面图形成的工作当中主要是基于工作人员手工绘制完成的，这个过程十分烦琐，需要消耗工作人员大量的精力和时间，且手工绘制的剖面图在后续的查找和复看时，难以快速地翻阅并对相关的数值进行对比，这就严重地影响了水文地质勘查工作的工作效率。通过水文地质剖面图的自动生成，可以满足地质工作者自动化办公的需求，提升整体的工作效率，并对勘查工作的质量提升有明显帮助[1]。

3 组件式GIS系统概述

3.1 组件式GIS的基本概念

GIS是地理信息系统的简称，它是一种重要的空间信息系统，通过计算机软件实现对地理信息的数据采集、储存、运算、分析等多种功能，为人们进行地理地质研究提供了重要的数据信息。其随着科学技术的发展已经产生了新的变化。组件式GIS就是GIS经历了多次发展和变革的产物，它代表了GIS的发展方向，为GIS的应用提供了一种全新的开发工具。组件式GIS是一个组件对象的平台，它通过特定的一组通信接口，提供可以跨语言的组件式的GIS，这种组件就是GIS组件，它既可以实现内部组件的交互，也可以实现与同一计算机的其他组件的交互，同时可以进一步进行跨计算机的组件交互。

组件式GIS是解决系统集成的理想方案。组件式GIS的一大标志特点就是组件之间的各司其职，GIS组件只负责GIS的工作，不会交叉性地去做其他组件的工作。这种特点可以方便我们对该组件设定符合需求的特定功能，如数据表现、剖面线的生成等分别做成组件后，和GIS组件结合实现专业系统的分析。GIS组件与计算机其他组件的交互工作是通过计算机可视化语言来建立的框架系统实现的，并在框架下实现有序运转，这包括我们熟知的VB，C++ Builder，PowerBuilder等。GIS组件可以与无数的计算机组件进行协调配合工作，形成一个极其庞大的集成系统，借由GIS的可延展性，我们可以根据实际需要来选取控件，实现对数据信息的可选择性操控，降低了用户开发多个组件系统的经济负担。

3.2 组件式GIS在水文地质剖面图自动生成方面的作用

3.2.1 实现水文地质信息的快速获取和动态应用

传统的手工绘制剖面图的方式是通过对区域性的水文地质条件、地下水的分布情况，并根据地质专家的经验组织完成的绘制，其在准确性方面存在一定的偏差。随着科学技术的发展，人们也逐渐开始使用一些计算机软件来辅助进行水文地质剖面图的绘制，比如Excel、CAD等，但是在操作起来十分不方便，且无法实现对地质数据的重复利用，只能通过人工去一遍遍重复添加，另外，此类型的计算机软件没有图形的空间分析功能，这不仅没有减少工作量，反而使工作进一步烦琐起来。而GIS系统可以对数据实现动态的处理，将可重复利用的信息快速有效地集合到一起，实现对数据的及时响应和实时分析，可以方便勘察人员快速地获取所需的数据和计算结果[2]。

3.2.2 实现水文地质信息的全面可视化研究

组件式GIS可以实现水文地质信息的可视化研究。通过GIS的可视化技术，并结合水文地质剖面图的绘制规则与知识，根据已取得的地质数据，可以准确地将地层的分布、水源的分布进行可视化处理。在剖面图的生成过程中，工作人员可以进行人为的干预，根据实际情况进行相应的调整，通过人机的有效交互，实现水文地质剖面图的低误差绘制。在绘制完成后，还可以进行进一步的修正和补充，以确保获得更为真实有效的结果。另外，操作人员还可以在剖面图中添加一些具有利用价值和参考价值的信息，构成一个信息含量丰富的水文地质剖面图，从而实现对地下水分布、变化规律的全面可视化研究。

4 组件式GIS在水文地质剖面图自动生成上的具体应用

根据不同的地层性质，地下水文的研究可以分为孔隙水、裂隙水和岩溶水。笔者主要就孔隙水中组件式GIS的水文地质剖面图自动生成进行探讨。

基于组件式GIS的剖面图绘制是在对各种复杂地层包括透镜体、薄夹层、地层尖灭等空间分布规律进行分析的基础上，同时遵循第四系地层的沉积规律完成的全自动或者半自动剖面图生成。在绘制水文地质剖面图的过程中主要应用的是组件式GIS的高程模型。首先形成一个具有可定义结构点的三维数据组，这个数据组可定义的数据包括参与构建剖面的钻孔数、地层的层数及相邻层数的代码，这个三维数据组主要是用于存放每个钻孔、每个地层的高程数据，并且通过一个可与数据库连接的ADO空间来实现有关数据的读取与输入，然后根据每一地层的代码判断相应地层的顶底界高程，进而赋值形成相应的数据组。同时，将每个钻孔的千米网坐标赋值给相应的变量，针对地层不连续现象，通过自动识别地层不连续的类型，调用相应的规则与知识，并利用GIS组件点、线集的绘图功能，完成剖面线的轮廓构建。在此基础上，根据地层界线的实际情况，可以对剖面线进行修改、光滑曲线，利用GIS组件拓扑分析功能对剖面线进行拓扑分析，形成剖面的拓扑多边形，同时完成对剖面的岩性纹理填充，最终形成相应的水文地质剖面图。这种利用高程模型的绘制方式，可以处理不同地形的水文地质剖面图，可以十分方便地绘制出任意方向和长度的地形剖面，是目前十分先进的水文剖面绘制方式[3]。

但在实际的应用中，我们要注意人为因素对剖面图自动生成的干预。实际的地理因素很可能会改变地下水的具体流向和构成，操作人员一定要通过专家的意见与自身的经验与计算机实际的生成结果相结合，尽可能地绘制出符合实际情况的地下水文地质剖面图，形成一种自动与半自动相结合的工作模式。

5 结语

组件式GIS在水文地质剖面图的自动生成方面有巨大的应用价值，可以实现研究人员对信息的快速获取与调用。但值得注意的是，基于系统自动生成的剖面图虽然十分便捷，但仍需要我们人为的进行干预，将计算机自动化系统与人类自身的经验结合起来，绘制出具有实际利用价值的、合理的水文地质剖面图，为地下水研究做出贡献。

【参考文献】

【1】管继明.地理信息系统在水文地质方面应用分析[J].科研，2016（7）：00201-00201.

【2】翟凤君.地理信息系统在水文水资源方面的应用[J].水能经济，2016（1）：163-163.

【3】彭海晟.探究基于GIS的孔隙水文地質层三维空间离散方法[J].科技与创新，2015（3）：85-86.