岩土工程勘察数字化技术与实现

■可伟伟

（河南建材地质工程勘察院 河南信阳 464000）

岩土工程勘察数字化技术与实现

■可伟伟

（河南建材地质工程勘察院 河南信阳 464000）

由于经济发展社会进步，计算机技术发展迅速，进而建筑行业中产生了许多的高新技术，大量的老旧技术被逐渐的取代，因此岩土工程勘察中广泛使用岩土工程勘察数字化技术。本文以我国岩土工程勘察的现状为基础，分析了现阶段土工程勘察存在的问题，并且对岩土工程勘察数字化技术与实现进行了探讨，以期为岩土工程勘察工作提供相应的参考，从而保证工程的可靠和准确。

岩土工程勘察数字化技术应用方法

工程设计的首要工作是岩土工程勘察，其技术的好坏直接影响着整个工程的安全、质量和经济效益。岩土工程勘察的信息主要有断层、风化层的具体厚度、地层界面、地下水位分布、地形地貌条件、物理和化学勘探资料等，这些具有离散性的资料有时候不能很好地发挥本身的价值，也就是说这些数据不能给相关的工程技术人员提供相应的帮助，技术人员不能从数据中分析出有用的参数。另一方面，工程技术人员只进行静态、二维的表面分析，不能够准确反映其空间变化规律，进而无法满足岩土工程多变的空间分析要求。所谓的岩土工程勘察数字化技术是指应用高新技术（CAD技术、数据库技术、测绘技术、计算机技术和网络通信技术等），借助相应的软件将工程项目的信息进行有机的结合，使得勘察数据实现数字化，数据采集实现信息化，逐渐的形成效益高、智能化的岩土工程勘察体系。

1 现阶段我国岩土工程勘察的现状及存在的问题

随着科技的飞速发展，现阶段岩土工程勘察已经发展成为了相关的勘察设计一体化产业，其核心是勘察信息数据库，主要技术是CAD（computer assigned design，计算机辅助设计）。但是技术发展的同时也出现了不少的问题，主要表现为以下几个方面。

1.1 勘察信息数字化程度比较低

工程勘察信息的表达方式主要有图纸 、表格、文字等，而且内容上主要是定性描述。低程度的数字化勘察信息不利于相关的设计人员准确理解信息，并且工作人员也难以处理和利用勘察信息。

1.2 数字化设计系统与数字化地图之间贯通不畅

设计系统的基础是地形图所显示的数据，进行设计时需要其中的基础数据。由于科技的发展和技术的进步，工程勘察技术中一定程度上实现了数字化，但是还没有全部实现数据化，使得与广泛应用的CAD设计软件接口不匹配，出现了连接障碍，数据无法对接，进而影响可CAD设计系统进一步的推广。所以，为了保证CAD的正常使用以及进一步推广，需要进一步数字化勘察资料。但是，数字化地形图基础数据时容易产生失准、失真等问题，原因就是设计和勘察属于不同的专业，两者之间存在一定的差异和跨度，进而影响后续工作，阻碍岩土工程的正常运行。

1.3 作业比较分散，记录过于专业化

勘察部门因内部长期条块分割容易导致工程设计、工程勘察作业比较分散的情况；另外，工程要求较高，相比之下技术方法就比较滞后，加上过于详细的专业设置，勘察和设计之间出现严重的不协调，勘察人员进行勘察工作时，进行信息记录使用的是比较专业的术语，虽然勘察信息比较详细，但是设计和勘察属于不同的专业，两者之间存在一定的差异和跨度，专业水平有限，工程设计人员难以理解勘察人员记录的勘察信息，进而造成一定程度的损失和浪费。

1.4 其他

除此之外还有勘察资料再利用率比较低、共享性比较差，纸质资料（表格、图纸、文字等）进行转抄出现错误、漏写等问题，使得工作效率低下等。

2 岩土工程勘察数字化技术与实现

2.1 建立岩土工程数字化模型

目前广泛使用的地质建模方法是表面模型法，其又被称为数字表面模型。此种建模方法简单来说就是利用准确的工程地质体外表面来体现均质地质体。利用分布在各处的测点进行数据的测量，主要有基本属性特征数据和几何特征数据，然后将这些具有一定离散性的测点资料进行整合、处理、分析，从而构筑地质体界面。也就是说利用一定的规则，将各个测点连接在一起形成一个网状的曲面，以此表示地质体的空间属性。进行表面表示时可以使用不同的方法，应用最广泛的方法是图示模型法（边界表示法、规则与不规则格网法等）和数学模型法，本文就不规则格网法进行具体阐述。

不规则格网法：利用有限数量的点，将区域划分成不同的三角面网络，各个三角面之间相互连接。对于区域中的点有三种情况，位于三角面的顶点、内部或者边上，位于内部和边上的点需要使用线性插值法来获得相应的数字属性数值。所以不规则格网连续的同时不可微，是一种三维空间的分段线性模型。记录时需要注意的是需要将所有的点及三角面全部纳入其中，然后借助空间直角坐标系（XYZ坐标系），利用XYZ三条相互垂直的坐标轴完成记录，利用这种方式进行记录有一个显著地特点：针对某一三角形，查询其三个顶点的基本属性所用的时间与查询其相邻的三角形所用的时间是一定的。为了保持较高的效率通常沿着直线方向进行地形剖面线的计算，并且，以此为基础增加其他方式方法，可以使部分运算的效率取得一定的提升。

岩土工程勘察数字化系统的基础工作室岩土工程勘察数据库管理，也就是处理密集、复杂数据库的实际应用问题，利用实际工作中测得的数据建立相应的数学模型，在此基础上建立数据库，分析研究相应的数据及其关系，以此研究实际问题。

2.2 岩土工程数字化勘察数据库系统

岩土工程勘察工作中，实际测得的原始数据主要为地理信息方面的非空间数据和空间数据，其来源主要包括以下两个方面：①基础地理数据：地形、地貌等反应自然情况的数据和居民区、公共设施、道路、河流等信息；②岩土工程勘察数据：经过相关工作人员实地勘察的资料数据，包括建筑场地的液化指数、等级、沉积相等地层信息，土的物理力学指标、环境、地理等信息。

构建的岩土工程数字化勘察数据库的具体步骤如下：①建立相应的完整概念模型，需要遵循的原则是结合具体的工程项目特点。②以建立的概念模型为基础，经过一系列的分析处理，形成相应的数据库。建立的数据库不仅能够联系岩土工程勘察技术，也能够直观地映射数据库模型。③在构建数据库的整个过程中，需要保留各种数据，包括最终数据、中间数据和原始数据。在中间数据的基础上生成最终数据，主要有文档、图形等资料；在原始数据的基础上自动生成中间数据，中间数据服务于用户，是用户所用的具体的操作信息，主要有文档、图形等资料；原始数据来自于实际工作中的实际测量，包括性质、几何两类数据。数据库中需要同时保存以上三种数据，以保障数字化勘察数据库系统的完整性。

3 总结

现阶段我国岩土工程勘察还处于比较水平比较低的阶段，原因主要有两方面：一方面是关键技术方面的薄弱，存在许多问题急需攻克；另一方面是相关的专业人才的缺失，难以发展整个产业。由此可见我国还有一段很长的路要走。加快岩土工程勘察方法的改进以及逐步实现数字化勘察技术室勘察工程发展、时代发展的必然趋势，大力推广岩土工程勘察数字化技术是加快发展岩土工程的必然要求。所以，为了推进岩土工程的发展，需要采取一定的措施，主要有引进并且大力培养数字化岩土工程勘察技术的人才，建立高水平的施工队伍；加大技术研究的力度，努力攻克技术难题等。

［1］代振昌.岩土工程勘察数字化技术应用探讨 ［J］.低碳世界，2014， (13):124-124，125.

［2］罗琼.岩土工程勘察数字化技术及实现分析 ［J］.商品与质量 (科教与法)，2014，(1):85-86.

［3］朱晓东.基于岩土工程勘察数字化技术应用探讨 ［J］.城市建设理论研究 (电子版)，2013， (18).

P624[文献码]B

1000-405X（2015）-10-245-2

张建伟（1980～），男，现为山东黄金集团赤峰山金红岭有色矿业有限责任公司测量主管，研究方向为矿山测量与管理。

[作者简介]可伟伟（1982～），男，本科，工程师，研究方向为岩土工程勘察、设计、地质灾害等。