浅谈岩土工程勘察数字化技术与实现

■李志华 ■江西有色地质勘查一队，江西 鹰潭 335000

岩土工程勘察作为工程设计的首要工作，岩土工程勘察技术直接影响着工程建设的整体质量、工期、安全和综合效益。岩土工程信息主要包括地形地貌条件、地层界面、地下水位分布、断层、风化层的具体厚度、物理和化学勘探资料等，这些资料具有一定的离散性，通常不能完全发挥自身的价值，岩土工程技术人员无法借助这些数据分析工程现场地质参数的分布规律。另外，对这些岩土工程资料的分析和解释单纯停留在二维、静态的表达层面，无法准确反映其空间变化规律，进而难以使人们深入理解，自然也不能满足岩土工程多变的空间分析要求。

1 传统的岩土工程勘察数字化技术存在的问题

1．1 勘察资料过于地质化

勘察部门因内部长期条块分割的影响，出现工程勘察和工程设计分散作业的局面，另外，岩土工程规范编制、新型技术和新方法应用滞后于工程要求，专业设置过于详细，岩土工程自身的独特性，工程设计和勘察之间脱节程度严重，勘察人员在勘察地质时，通过专业的术语来记录地质信息，且地质勘察信息自身要求详细具体，导致工程设计无法有效理解工程勘察人员提供的数据资料，且勘察人员很难全程参与工程设计，工程设计人员因自身专业水平有限，无法深入理解勘察信息，因此，勘察资料过于地质化，造成了不必要的浪费和损失。

1．2 勘察信息数字化程度不高

图表、文字等是工程勘察信息的主要表达方式，其中定性描述的内容居多，这不仅会影响勘察设计人员对信息的理解程度，还会制约勘察信息的处理和应用。

1．3 数字化地图和设计系统之间连贯性不足

地形图是整个岩土工程设计系统的基础，地形图所显示的数据，也是设计系统的基础，一切设计均源自地形图中的基础数据。虽然，传统的工程勘察技术中实现了一定程度的数字化，但是，技术发展尚不成熟，与目前应用较多的CAD设计软件接口的连贯性不足，无法实现有效的数据对接，阻碍了CAD设计软件的进行，因此，为将地形图中的基础数据充分应用在CAD设计软件中，同时保证CAD设计软件的正常使用，工程设计人员应将勘察资料再次数字化，以此来匹配CAD设计软件。然而，由于勘察和设计这两者存在的专业差异和跨度，导致对地形图基础数据进行数字化时，存在部分信息失准或者失真的可能性，这将影响后续工序进行，从而制约整个岩土工程的正常进行。

2 岩土工程勘察数字化技术与实现

2．1 岩土工程数字化模型的建立

表面模型法是当前较为常用的地质建模方法，也被称为数字表面模型，具体是指通过准确表示工程地质体的外表面，以此来体现均质地质体的一种建模方法，其数据源自通过测点获得的大量具有一定离散性的测点资料，主要由测点的几何特征数据和基本属性特征数据组成，再利用数据进一步分析结果重构地质体界面。可以将此种方法抽象为将大量相同属性的测点依据特定的规则将其相连，形成网状曲面片，从而明确整个地质体的空间属性，能以不同的方法来表示表面，其中数学模型法和图示模型法是较为常用的两种方法，本文中探讨的主要是后者。图示模型法又包含规则与不规则格网法、边界表示法等，其中本文选择不规则格网法，下面将对其进行具体的讨论分析。

不规则格网法具体是指通过区域中数量有限的点，将本区域划分成相连的三角面网络，该区域中的所有点均落在三角面的边长、内部或者顶点，点若不在三角面的顶点上，则需借助线性插值的方法才能获得此点的数字属性值，因此，不规则格网法隶属于三维空间的分段线性模型，且连续不可微。在记录这种模型时，应详细记录区域中的所有点和三角形，通常记录工作均由立体坐标轴完成，借助X、Y、Z这三条坐标轴完成记录，这种记录方式具有以下特点:对于某个三角形，在查询其三个顶点的基本属性和查询与其相邻的三角形耗时是定长的。顺着直线的方向计算地形剖面线时，效率较高，另外，也可以在此基础上适当增设其它变化，以此来提升部分特殊运算的效率。

2．2 岩土工程数字化勘察数据库系统

若想构建成熟的岩土工程数字化勘察数据库，首先，我们应结合岩土工程的具体特点构建一个概念模型，且具有完整性;然后，借助概念模型深入分析，从而构建一个成熟的数据库。构建数据库模型的过程中，在考虑数据库和岩土工程勘察技术之间联系的同时，还应能直观地映射数据库模型的功能，从而使工程勘察数字化技术更加成熟;最后，构建数据库时，应全面兼顾原始数据、中间数据和最终数据，其中原始数据主要包含测点信息性质数据以及几何性质数据的位置信息这两种数据，中间数据是在原始数据的基础上自动生成的为用户所用的具体的操作信息，最终数据是在中间数据的基础上生成的，主要由图形资料、文档资料构成，原始数据、中间数据和最终数据均应包含在岩土工程数字化勘察数据库系统中。

3 结语

岩土工程勘察方法的改进和勘察数字化技术的推广应用，是时代发展的必然，而岩土工程勘察数字化技术的推广应用是一项长期的工程，现阶段部分工程勘察数字化技术问题还未完全解决，且我国数字化勘察领域的人才比较缺乏，因此，为进一步推进岩土工程，应注重勘察数字化人才的培养，积极探索，紧追时代发展步伐，广泛应用岩土工程勘察数字化技术。

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