GIS背景的岩土工程勘察设计一体化

王延涛

【摘要】改革开放以来，我国的岩土工程勘察设计有了很大的进步，但由于技术条件的限制仍存在部分问题。本文分析了我国目前岩土工程勘察设计存在的问题以及GIS应用现状，论述了GIS与岩土工程勘察设计之间的关系，对实现GIS背景的岩土工程勘察设计一体化提出了建议，希望能为我国岩土工程的发展提供可用的参考资料。

【关键词】岩土工程勘察设计；一体化；GIS；CAD

一、岩土工程勘察设计现状

上世纪八十年代中期，我国开始推行岩土工程体制，到目前为止，岩土工程勘察设计发展的相当成熟，尤其是随着计算机技术的兴起，更是为勘查工作带来了跨越式发展。如今，通过计算机技术辅助勘查已经日趋完善，但还是有一些问题需要解决：

1.勘查资料过于地质化

传统的工作模式中，勘查与设计是有不同的工作人员分开完成的，一些新技术、新方法不能及时应用到工作中，加上工作的特殊性，导致勘察人员与设计人员之间没有办法良好的沟通，导致了勘察人员制作的数据、传达信息不能为设计人员所理解，造成了勘查信息不能完全被设计人员表达出来，出现许多不必要的损失。

2.各专业设计系统间封闭

工作中的信息传达、资料传输多通过纸质单线传送，没有统一的信息共享平台，造成信息传递不能很好地对接，上一环节发出的数据并不能直接为下一个环节使用，还需重新输入，严重浪费了时间，提高了出错率。

3.数字化地图与数字化设计系统间不够贯通

如今的数字化地图技术还不是很完善，不能完美的与CAD相融合，使得CAD设计资料还需要重新数字化，导致一些设计师对该技术产生抵触心理。

4.设计软件不完善

目前的主流设计软件就是Auto CAD，它能够计算设计数据，编制设计文件，绘制工程图纸等。但一些较为高端的任务如设计方案、综合评价等，CAD暂时还无法完成，难以通过网络建立数据共享平台。

综上所述，我国岩土工程发展遇到的最大阻碍就是勘查工作与设计工作不统一，设计软件不完善等，想要解决这些问题就需要通过建立一体化的勘察设计体系。该体系的主要优点是实现了数据的对接与数据共享，提高了工作效率与工作质量，节省了人力、物力，为企业带来了经济效益。建立一体化体系的前提是实现勘查与设计的网络化、数字化，对网络化设计、空间数据管理有所研究，才能更好的建立勘察设计一体化系统。

二、GIS在岩土工程设计中的应用

1. GIS在岩土工程设计中的应用

西方国家是最早将GIS应用到岩土工程中的，美国最早（在1989年）利用其进行工程数据的分析，结果很让人满意，于是他们利用GIS建立了信息系统，主要负责岩土工程数据的传输、保存、演示、计算等。1997年，加拿大为GIS应用到工程勘查开创了先河。我国南京大学通过CAD建立三维模型，对地质情况进行分析，并将数据转入到GIS数据库中，实现了将GIS初步应用到工程设计中。

2.GIS与CAD

CAD是工程设计中最被广泛使用的一款软件，得到了全方位的开发。GIS与CAD的不同之处主要有以下几点：

（1）功能不同

CAD对能够建立完善的坐标系统，但是不能对实际地图进行处理。CAD只能用图像、模型的方式对数据进行处理，做不到对地图的综合分析，也不具备图像叠加、数据查询功能；相比较而言，GIS在地图数据管理、图像叠加方面则具有较强优势，但是却不具备设计功能。

（2）与DBMS连接能力不同

CAD与DBMS（数据库管路系统）的连接不够深入，很难通过CAD将数据与实际地理相连接；而GIS的数据则是与DBMS同步连接的，如果DBMS中的数据遭到修改，那么GIS也会做出相应的改动。

（3）分析能力不同

CAD无法进行深入的数据分析，如方案设计、综合评价、叠加运算等，而这些正是GIS的强项。

二者的共同点主要有，都能分析二维、三维地理图，例如：渲染、剖面提取、计算土方大小等。正是由于二者互有长短，如果将其结合起来，使CAD具有GIS的数据处理功能，那么对岩土工程勘察设计来说意义巨大。

三、GIS背景下岩土工程勘察设计一体化方案

1.勘查资料数值化、数据库化

设计人员之所以觉得勘查人员提供的资料不好用的原因就在于，勘查资料中用到了大量的专业术语，性质描写过多，数据过少，因此设计人员理解起来比较吃力，设计出的方案也存有许多不合理之处。而GIS能够将勘查资料经过分析转变为数据，利用其综合分析、叠加运算能力将勘查资料转化为设计人员能够看得懂的数据，方便使用。如下图所示，将勘查资料转化为设计数据的流程：

2.利用Web GIS实现勘察设计区域化

随着互联网技术的兴起，Web GIS（网络地理信息系统）逐渐受到了人们的关注。Web GIS对实现岩土工程勘察设计一体化建设有重大意义。Web GIS可以使数据在勘查、设计等部门之间快速传播并實现数据共享。

四、实现勘察设计一体化的技术措施

在实现勘察设计一体化之前有两个问题需要解决，一个是政策问题。另一个是技术问题。政策问题主要是企业制定的规定，企业内部、部门之间的利益需要重新协调。技术问题则需要设计师一步步，由浅及深完成设计。实现网络覆盖、建立空间数据库、改善GIS数据接口等问题的解决则是建立一体化系统的基础。

1.实现网络覆盖、数据共享

企业内部应该建立完善的网络传输系统，实现各部门之间的网络连接，通过网络，实现数据的传输，加强各部门的合作，实现勘察设计一体化。

2.建立勘察设计数据库

在岩土工程勘察设计中，由于工作本身的复杂性会产生许多图纸、图片、文档等各种各样的数据，这些数据又包括了空间数据、属性数据等，用传统的数据处理方式无法很好地管理空间数据，导致有些工作不能顺利进行。这时就需要利用GIS的空间数据处理功能来进行管理。

3.GIS数据接口问题

数据传输对接的好坏关系着勘察设计一体化能否实现，因此这是一个关键技术问题。目前CAD与GIS之间的数据传输并不能顺畅的对接，因此接口问题的重要性更加凸显。想要实现勘察设计一体化，就应该使接口更加灵活，能实现不同设计软件的要求，能顺利实现数据的传输与查询。

结束语

综上所述，岩土工程勘察设计一体化是建筑行业发展的大势所趋，在GIS 背景下，应该将GIS、CAD、勘察人员、设计人员紧密结合，建立一个一体化的勘察设计体系，能够大大提高工作效率，为企业带来巨大经济效益，使企业在市场竞争中更具生命力，推动我国岩土工程的发展。

参考文献

[1] 方海东，施斌，王宝军. GIS在环境岩土工程中应用的回顾与展望[J]. 桂林工学院学报. 2009（04）

[2] 龚晓南. 21世纪岩土工程发展展望[J]. 岩土工程学报. 2010（02）

[3] 沈芳，黄润秋，苗放，许强. 地理信息系统与地质环境评价[J]. 地质灾害与环境保护. 2010（01）

[4] 秦茂林，盛建龙，曹冬. GIS在岩土工程中应用现状[J]. 矿业快报. 2009（12）