GIS技术在工程地质评估领域的应用现状与展望

2018-02-16魏淑静原征宇

信息记录材料 2018年5期

魏淑静，原征宇

（郑州工商学院河南郑州 450000）

1 引言

GIS技术是一项空间信息的分析技术，在工程地质评估领域的应用中发挥着不可替代的作用，而且这项技术还可以有效处理多种多样的、具有空间意义的数据信息，这样就可以对数据的分析和整合模式进行多次测试，并且为规划的制定提供科学的依据，还可以把数据采集、信息处理、空间分析和决策制定过程统一起来，大大提高了工作质量和效率，这对工程地质评估工作的有效开展具有重要意义。

2 GIS 技术概述

2.1 GIS技术的概念

GIS的全称是Geographic Information Systems，中文翻译为地理信息系统，这是一项专门服务于地理科学研究和决策的计算机系统和技术[1]。现如今，GIS技术以空间信息为基础，以对空间模型的分析为载体，能够为用户提供动态的、有效的空间和地理信息。这项技术的主要功能是把表格型数据变成地图形式的数据表现出来，它可以显示的范围很广泛，大到一个洲的大小，小到一个街道的物流线路，这些都可以显示的很清楚，用户还可以对这些地图信息进行浏览、保存、操作和数据分析。

2.2 GIS的主要功能

GIS的主要功能包括以下几个方面。首先是数据处理方面，采集和分析不同来源的数据信息，可以快速地进行数据格式转化，确保数据信息在内容和空间上的整体性、数值逻辑的科学性与准确性；其次是数据编辑方面，可以对空间数据信息进行数据的整合和分析，借助地理信息系统相关软件可以把数据变成可视化的形式；再次是数据管理方面，计算机可以对数据信息进行存储和管理，这是对空间信息(地物的点、线、面)的处理和分析，方便计算机分析系统与用户之间的协调；然后是空间查询方面，利用拓扑学原理，对点、线、面三种空间因素之间的关系进行分析处理后，相关技术可以提取拓扑特性。最后是空间分析和辅助决策方面，解释和分析现实生活中与空间信息相关的问题，例如，GIS技术可以对空间物体做叠加分析、路径分析、邻近度分析等复杂的信息处理，辅助决策能够利用不同的应用对象选择合适的应用分析方法。

2.3 GIS特点

与普通的管理信息系统相比，GIS技术具备以下两个特点：一方面，GIS技术在分析和处理空间问题时利用了空间数据和属性数据，而且应用数据库管理系统把二者结合在一起进行管理、分析以及应用，进而为用户提供了理解地理现象的一种新思维；另一方面，GIS技术强调空间信息分析，可以利用空间解析式模型进行空间数据的分析和处理，GIS技术的成功推广，有利于空间分析模型的研究和设计。

3 GIS技术在工程地质评估领域的应用现状

3.1 GIS地质制图技术在工程地质评估领域的应用

工程地质评估是一项复杂的工程项目，它需要进行分析的数据信息十分庞大，尤其是在地质评估方面，不只需要大量数据信息的采集，还要把这些数据用制图的方式呈现出来，这样的工作十分繁重，劳动强度也很大，成图周期比较长，传统的制图技术已经不能满足工作要求，而GIS技术的出现很好的解决了这一难题，为工程地质评估提供了现代化的方式。GIS技术不仅可以快速收集大量科学有效的动态数据信息，还可以进一步提高制图的质量和效率，实现了地质图形的数字化和信息化。最后建立相关数据库的模式可以对图形数据的进行存储，有利于数据的查询、管理以及共享，此外，GIS技术中的数字地球模型技术还可以把地质地图以立体的形式展示出来，为数据信息的分析开辟新的研究领域。

3.2 GIS可视化技术在工程地质评估领域的应用

在工程地质评估中，地理信息是一个特殊的部分，有时候这一部分隐藏于地下，真实的情况不容易被人们发现，如果存在一定的灾害隐患也不容易被人们察觉，所以很多重要的数据信息都是经过综合性的推理得出，结果的可信度受到怀疑，而GIS可视化技术的应用可以提高地质评估信息的可信度，这项技术利用计算机的图像处理技术，先是对三维空间的数据进行整合分析，确定准确的三维立体结构，然后利用数据转化功能把三维立体数据变成立体模型，利用这个模型可以观察地质内部的真实情况，为工程地质评估工作开展提供重要科学依据。

3.3 GIS空间分析技术在工程地质评估领域的应用

在工程地质评估领域中，需要处理大量的数据信息、图像和图形信息，假如采用传统的分析方法，不仅会导致费时、费力的现象，还会出现许多错误，降低工程地质评估结果的准确性，GIS空间分析技术的应用解决了这一难题，这项技术包括数据的分析和转换功能，还可以对地质信息进行综合解释，进一步，提取多元化地学信息，为工程地质评估提供重要参考依据。

3.4 GIS技术数据库在工程地质评估领域的应用

现如今，只要用户输入各地层的承载力和变形参数等数据信息，就可以使用内嵌于GIS中的相关模型进行分析和计算，还可以把数据信息保存在数据库中。当用户想要使用其中的一些数据时，只需要调取数据库中的汇总结果即可，这为工程地质评估工作提供了很多便捷。

4 GIS技术在工程地质评估领域的应用展望

4.1 GIS技术的输出功能

GIS的输出功能在工程地质评估制图中的应用不断普及，这是未来相关工作的发展方向。GIS技术的主要功能之一就是地图制图，建立地理信息数据库。这跟传统周期长、更新速度慢的手工制图方法相比较来说优势明显，利用GIS建立起地理信息数据库，可以达到一次投入、多次产出的效果。GIS是一种空间信息技术，利用其制作的图形也能够反映一定的工程地质信息，为工程地质评估工作提供可靠依据。还可以利用其制出各种立体图，在工程地质评估研究中，立体图形至关重要，为提高工程地质评估工作的准确性奠定基础。

4.2 GIS技术与遥感图像处理系统的结合

遥感数据是GIS技术的重要信息来源。现在许多GIS技术已加入图像处理功能，并且把它作为其中一个模块。在工程地质评估里，市政工程和重大建设工程的评估工作十分重要，例如，我国在三峡库区、四川雅安及江西省重点地质灾害易发地区建立了相关监测和评估示范区，确保了对工程地质中灾害隐患的评估和预警，进一步拓宽了工程地质评估的研究领域，GIS技术与遥感图像处理系统的结合大大提高了地质评估工作的科学性和准确性，为有关科学工作者开展工作提供了良好的条件。例如，在地质灾害最为严重的巫山和奉节地区，相关工程地质监测预警系统已建立完善，对新建工程的地质条件评价有很大帮助。

4.3 促进GIS技术与工程地质评价相融合

我们可以利用GIS的技术和方法，把数据来源不同、数据类型各异(遥感影像、地图、钻孔等)、坐标体系不相同的空间数据信息，经过一定的规范化操作之后，可以采用地图代数方程把各层数据信息进行叠加运算，把各主要因素进行综合性的分析，能够有效解决工程地质评价的局限型，避免单一依靠直觉经验进行综合分析的缺点，还可以利用工程地质的多主题因素复合分析方法，对图中各因素的空间组合以及相互影响关系等进行分析，把构造单元、地貌形态、岩土组合特征等作为参考依据。利用空间数据信息融合的策略，分析区域工程地质特征，进而开展工程地质评价工作。GIS技术与工程地质评价相融合，还可以根据专家经验综合分析，确定各因素影响权重的大小，建立科学合理的综合评价模型，可以进行定量的工程适宜性分区评价工作，这具有较现实的应用价值，GIS技术能够有效避免传统工程地质评价分区方法的缺陷，进而为评价工作提供多种有效信息。