浅析地理信息系统中专家系统的建立
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摘要： 近年来，随着卫星技术等高科技的发展，在很大程度上影响着地籍测绘科学的发展。地籍测量与现代测绘技术紧密结合，使得地籍测绘从理论到实践发生了根本性的变化，地籍测绘技术还将有着更广阔的发展空间。本文简要介绍了地理信息系统在岩土工程勘探中的具体应用，仅供参考。
关键词：GIS; 地理信息系统；数据库；专家系统
Abstract: in recent years, with the development of satellite technology and other high-tech, influenced the development of cadastral surveying and mapping science to a great extent. Combined with the cadastral surveying and modern surveying and mapping technology closely, make the cadastral surveying and mapping from theory to practice has been a fundamental change, cadastral surveying and mapping technology will also have a broader space for development. This paper briefly introduces the application of geographic information system in geotechnical engineering exploration, for reference only.
Keywords: GIS; geographic information system; database; expert system
中图分类号：K825.89文献标识码：A 文章编号：2095-2104（2013）
一、 引言
地籍测绘为土地管理提供了精确可靠的地理参考系统，在其发展史上有着不同的任务和模式。一般的岩土工程勘探信息, 包括地形地貌、地层界面、断层、地下水位、风化层厚度以及各种物探、化探资料等,这些信息是直接从室外勘探测量获得的。当工程结束后勘探资料将不会在被重复利用，不同的单位在同一地段施工将要重复的勘探却取得相同的测量结果，这样将会浪费大量的人力资源和物力资源。
本文以沈阳为数据库建立背景建立沈阳地铁沿线数据库，沈阳的地质条件优越，相当长的一段时间内地质条件改变不会很大，所以重复的勘探浪费资源。因此将已经勘探过的岩土工程信息进行汇总就会节省很多资源，建筑工程中的岩土工程工期也会大大缩短。基于沈阳地质的优越性，相同地域的岩土工程设计是相近的或可以拿来参考的以节省工作时间，那么除了勘探结果的汇总外进一步的设计将已有勘探结果的地段的岩土工程设计集中建立数字化的三维数据库。
二、 GI S 在岩土工程的应用现状
南京大学地球环境计算工程研究所应用三维地质建模技术,对某工程进行三维地质分析,并通过数据转换接口,将其美国Prt er Dougl asC等用GIS对工程数据进行分析评价2并取得良好效果。1989年和 1991年美国科学基金会与联邦高速公路管理处利用GIS建立了美国岩土工程试验现场信息系统,该系统对美国所有岩土工程试验现场所得的数据进行处理、管理、演示及输出。美国科罗拉多州立大学Mar ioMejia-Navarro和Ellen.Wohl(1994年)利用GIS对哥伦比亚麦德林地区地震灾害进行了分析和研究。1997年加拿大的Trevor JDavis和CPeterKeller运用GIS的最新技术———模糊分类和虚拟现实技术,再现斜坡的形态,从而为工程勘察及评价提供依据。而在我国,姜云和王兰生利用GIS的信息存储、查询、空间叠加运算等功能,作出移入GIS数据库中进行各项空间分析,从而为工程设计和施工提供依据。
三、 我国岩土工程现状及存在的问题
我国岩土工程勘察的现状及存在的问题很长一段时间以来,岩土工程勘察设计工作在我国岩土工程领域取得了长足的发展和进步, 特别是计算机技术和现代科技技术的应用,使岩土工程勘察、设计工作发展更是迅猛,工程勘察在装备和先进技术应用上有很大提高,在进入20世纪90年代以来,各勘察设计院在勘探、测量、设计等方面均应用计算机处理使得研究方法和技术有了显著的进步;随着RS、GI S,GPS(3S技术)的发展,使岩土工程勘察进入到以数据库为核心的勘察设计一体化产业体系。
GIS的研究对岩土工程发展的贡献，收集、获取准确的当前数据和历史数据；维护、共享各种数据和信息；分析空间、统计和时态环境下的数据和信息；为设计和施工做出参考；节省各方面的资源；形成有商业价值的成型软件。但是在注视上述发展的同时也应该发现, 目前虽然计算机辅助设计(CAD)已广泛应用于岩土工程勘察设计中, 功能日益完善。但是,由于多种原因,岩土工程勘察设计之间仍有许多问题有待完善,我们需要克服这些存在的问题,使我国岩土工程勘察一体化成果取得长足进展。存在的问题主要是如下：
(1)勘察资料过于地质化。
(2)各专业设计系统间封闭。
(3)数字化地图与数字化设计系统间不够贯通。
(4)设计软件不够完善。
(5)软件的系统封闭性。
(6)勘察信息数字化程度低。
(7)系统综合能力差。
(8)现有的岩土工程勘察设计系统基本不具有空间分析能
力。
(9)研究成果和软件与实际使用脱节。
随着计算机技术、网络技术、数据库技术以及图形处理技术的快速发展,科技人员越来越重视GIS在岩土工程勘察设计中的应用。由于岩土工程勘察设计需要涉及到大量的勘察数据处理、图件绘制、自动计算及辅助决策等,所以给GIS技术提供了广阔的应用空间。将GIS技术引入岩土勘察设计领域,可以大大提高工作效率,节省人力物力资源,提高勘察设计结果的准确性。建立工程勘察信息系统,对于实现地学信息资源共享,支持工程规划、建设的科学决策,完善单项工程勘察等都有非常重要的现实意义。
四、 专家系统方案的建立及优点
解决岩土工程存在问题的关键是建立一个集数据、设计为一体的岩土工程专家系统。首先需要建立一个统一的数据库及协同工作环境,进行系统的总体设计和制定切合实际的实施方案,另一方面要充分利用大量的已经成熟的技术并寻求新的或有待开发的先进技术的支持,虽然这些技术的出现只不过是几十年, 甚至是十几年、几年的事情, 但它们在岩土工程勘察的应用中争取得了很大的进展。
根据近年来的研究结果初步建立了研究方案。
专家系统建立的方案：
1、将数据用 excel汇总；
2、利用已有的数据与理正软件建立完整的岩土工程设计方案；
3、利用以上两步骤应用 GI S软件建立立体的 3D 模型；
4、形象的 3D 模型能够更加明显的凸显出地质条件下，地基基础处理方法集中于数据库中方便随时查看，避免重复勘探设计；
岩土工程专家系统的建立需要大量的现有数据和岩土工程勘探设计结果作为依据， 专家系统建立有以下优点
1、将已经勘探的数据进行整理建库，无需二次勘探；
2、已建立的数据库可以再多方面得到应用；
3、将建立的数据库与岩土工程设计软件建立连接直接将已有的设计结果直接输出，一边节省设计时间，缩短工期；
4、建立岩土工程专家系统方便日后对工程的检查和纠偏，数据库建立后，应用GIS软件的强大功能将会体现出三维的空间数据模型，在模型成熟以后，将数据库模型与岩土工程设计软件结合，这样勘探设计将不再分家，勘探设计一体化得到实现。如将勘探设计一体化实现那么将节省大量的人力和物力，这将是研土工程领域的里程碑。
五、 结论及展望
GIS在岩土工程应用中的发展趋势与岩土工程学科的发展及GIS本身的发展密切相关。未来的岩土工程发展将加深力学、化学、环境科学、地质科学乃至社会等科学的交叉和融合。如何建立一个准确的模型数据库,并将其恰如其分地应用到GIS系统中去,这是解决岩土工程专业问题的关键所在。
随着岩土工程理论和技术的进一步完善,以及GIS技术的飞速发展,GIS在岩土工程中的应用将会更加广泛和深入。但是,GIS在岩土工程中应用的同时依然需要基础资料的收集、必要的野外调查试验及室内分析实验等传统的研究方法;只有在全面深入的基础研究条件下进行GIS分析才能真正应用到工程实践中。由此可见,GIS技术在岩土工程中的应用具有广阔的前景。
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