岩土工程勘察智能信息化技术研究现状

2021-04-10李伯潇兰阳

新型工业化 2021年5期

李伯潇，兰阳

（1.青岛城市学院，山东青岛 266000；2.青岛海川建设集团有限公司，山东青岛 266000）

0 引言

不断增加的建设施工项目，会严重影响自然环境，为确保自然和人类之间可以和谐相处，有关单位需认真对待岩土勘察，全面掌握地质情况，进而降低自然灾害针对社会造成的影响。将智能信息化技术、专业性技术应用于岩土工程勘察，为确保勘察的安全性，有关工作人员不仅要具备严谨认真地工作态度，还应采取智能信息化技术，才可以保证勘察结果的精确性，进而为建设工程提供正确的投资方向，保证工程项目安全与投资效益[1]。

1 岩土工程勘察概述

我国近些年不断增多的建筑工程项目，在进行工程项目建设前，均会勘察项目所地，借助获得的勘察了解建设场地的岩土种类及地质情况，进而可以为施工单位提供相应的参考。因为中国幅员辽阔，各地的地形存在较大差别，并且有很多种类特殊的岩土，在一定程度上加大了岩土工程的复杂程度。对此，进行展岩土工程勘察，可有效处理各种地质问题造成的不良影响，不仅能将隐患及时消除，而且能防止发生不必要的工程事故，保证工程安全、顺利地进行。有关岩土工程勘察，主要对象是岩体与土体。因为地质在形成与演变的过程中，不同类型的岩体在不同地质作用下，会演变为复杂结构与具有复杂地应力场环境的岩体，加之位于的地区不同，所以存在一定的地质作用差异，进而不同地区岩体存在较大的特性差别。

2 简析岩土工程勘察信息化发展方向

2.1 云计算

其主要指的是通过互联网进行实时交互之后，调配和反馈动态处理资源。在以往外业工作中难以及时获得计算技术的支持，需要通过内业判断分析之后修正现场错误，或是重新布置外业工作。技术人员借助云计算技术，能根据外业工作实际需要，以手机、电脑、等方式使用互联网和数据中心连接，依据需求远程进行实时计算获得虚拟结果，用于交互校对数据的正误及质量，防止资源发生重复浪费[2]。

2.2 物联网

以互联网为基础的“人—机—物”之间的信息交互。针对工程勘察而言，属于融合专业设备、技术员，获得、传送、储存及分析地质体信息的活动，通过物联网技能通过复位实验设备、钻机状态建立获得数据、记录外业数据、获得实验室土工数据等，避免手动二次输入和人工干预，保证数据的客观性和真实性，防止造价或是手误问题。

2.3 人工智能

以计算机技术为基础，扩展与延伸人的智能方法、理论、技术和使用的思维模式，而且能依据变化的环境因素予以科学具体反馈的一种技术。其专业性主要表现在专业技术员针对数据的分析和解读，该项技术能通过自主学习、独立判断、自行修正等模式，依据设定的专家预案库，解读和录入信息化数据，对生成的图件、表格和报告等逻辑成果进行自动化处理。相关技术员仅需要在校验时加以人工干预即可。

2.4 建筑信息模型

将工程项目整个周期中每个不同阶段的资源、工程信息及过程集成于同一个模型，为工程参与各方提供使用便利。作为建筑工程前期重要阶段的工程勘察，其数据能为施工监测、地基基础、使用监测等阶段提供所需数据，并成为主要工程信息应用于BIM系统[3]。

3 简析岩土工程勘察智能化技术存在的主要问题

3.1 内业数据重复性错误

以往岩土工程勘察流程得到的纸质数据，在将其进行数字化的过程中很容易出现重复录入工作，从而引发录入错误问题。对此，应该完成一次录入、避免纸质化工作。

3.2 外业数据的可靠性真实性

外业数据以及行为数据的可靠真实性，很容遭受人为因素带来的影响，指派专门的工程师进行全程跟踪需消耗较高劳动成本。应采取长期无人监控多钻机勘察全过程的智能信息化技术。

3.3 难以分节点对项目管理过程审查

以往在进行勘察工程项目时缺少清楚的审查节点，需建立智能信息化系统，具备方面进行审查的功能，以跟进项目进程。

3.4 复杂的外业录入和室内数据传送流程

部分勘察软件与设备中的外业及内业环节是彼此孤立的，在进行数据转化时会涉及很繁杂的流程，需明确数据标准流程与格式，采取信息化、一体化系统技术。

3.5 总结勘察项目相对复杂

因为项目会涉及繁多的数据类型，在分析总结时应做到数据简化分析。

3.6 宏观统计数据难度大

勘察项目所涉及的实测数据、地勘数据较多，以此支撑分析区域地质条件，一方面要保证数据有效共享，另一方面还需分析挖掘数据。对此，可以通过人工智能算法同地质统计理论相结合提升分析工作的精准度和效率。

4 简析岩土工程勘察智能信息化技术的具体应用

4.1 智能化视频监控采集技术

该项技术在我国的起步相对较晚，比如，视频智能监控系统现已运用到智能交通领域，和图像处理技术、计算机视觉技术、人工智能等相结合，是一个综合性系统工程。当前，我国部分学者就工程勘察现场特征，深入分析勘察外业现场视频采集仪器需要满足的各方面要求，对此常用的视频采集设备，在此基础上开发勘察外业现场智能化视频采集系统[4]。

4.2 智能化勘测技术

第一，RTK。这是代表性的测量技术信息化，主要用于定位、定线，特别是进行断面测量放样可以达到厘米级定位，相比以往通过全站仪、控制点和水准仪等具有更快的测量速度。

第二，超站仪技术。其属于以往使用的全站仪进行智能化测量的产物，通过安卓系统、测图成图软件以及处理云平台，汇聚电子测速仪，可以同时对水平角、距离以及高差等数据进行测量，依托移动网络可以实时互通数据，及时传回外业成果进行内业加工与处理。

4.3 数字图像技术

这一项技术主是依托光学摄像头拍摄工程勘察现场，进行相关数据分析。以勘察钻孔电视技术为例，通过下入井内的电缆把摄像头的后置光源，实现信号的采集，通过转换光电信号，在显示器上呈现实时钻井图像。除此之外，数字智能化图像技术的代表——二维码图像识别技术，借助二维码可以跟踪管理录入信息和进行土工试验样品的有效识别，现已广泛应用于勘察工地。

4.4 地质数字建模技术

通常现场勘察采集到的钻孔资料相对零散，为方便数据处理及整体分析，一些勘察单位会把获得钻孔资料，以计算机建模方式对岩土工程进行3D地质建模。

第一，三维岩土信息技术。现阶段，数据进行二维分析和管理的技术已经基本成熟，而且人们也尤为关注三维岩土工程、三维地下空间以及数字工程等方面的研究院工作。例如,三维岩土工程信息系统，可以达到地层建模从剖面至三维、三维建筑物建模、柱状显示三维钻孔、管理查询数据、分析工程数值之间的有机融合[5]。

第二，地质建模。当前常见的建模方法主要分为不规则网格法、表面模型法等。针对数字表面模型。其主要是指借助测点的属性及几何特征数据，使用数据进行结构解释并对地质体界面较重构，从而形成网状曲面片。至于前者是指把区域范围内相对有限的点，对区域实现相连的三角面网格进行划分。任意的区域内部点会落于三角面的边、三角形的顶点或是图形内，且图形内部的点进行插值处理，由此可见不规则网格法属于一个三维空间分段线性模型[6]。

4.5 勘察资料信息化系统

关于勘察资料信息化系统，其属于信息化呈现内业勘察工作的常见形式，大部分勘察单位将其用于处理勘察资料储存、管理等工作。把纸质勘察资料进行统一扫描、录入和数字化处理，进一步整合成信息化的电子数据库。这样能够将项目作为单位，让勘察档案信息实现信息化，通常会基于商用档案管理软件结合实际需求进行二次开发，主要应用在档案管理人员的日常业务工作，如档案归档、审批及编目等，用户还能实现浏览、查阅与借读电子档案。