GIS在环境岩土工程中应用的回顾与展望

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摘 要：自20世纪80年代我国提出环境岩土工程概念以来，许多专家学者就对这一理论进行了不断的研究和实践。而随着网络技术的不断发展，gis被广泛的应用在环境岩土工程中，在工程勘察管理评价以及探测地质灾害中得到了广泛的价值应用。因此，从环境岩土工程概念及其发展历程出发，对GIS技术应用以及其未来的发展趋势做出以下展望。

关键词：GIS；环境岩土工程；应用展望

中图分类号： TU411 文献标志码：A 文章编号：1673-291X（2016）23-0032-02

引言

随着岩土工程内涵的不断扩大，环境岩土工程也渐渐成为一门独立的新兴学科。随着时代的不断发展进步，环境成为社会越发关注的问题，而环境岩土工程的主要研究对象就是环境问题，且随着网络技术的广泛应用，利用GIS技术中的数字模拟功能，将环境岩土工程中所涉及到的抽象因素化为立体，可以有效提高环境岩土工程的研究水平。

一、环境岩土工程概念及其发展历程

环境岩土工程这一概念是20世纪80年代由方晓阳教授所提出的，后经环境岩土工程学会讨论决定，将其定义为一门专门学科。在环境岩土工程概念中，环境岩土工程不仅包含了传统的岩土工程问题，也对于一些新型领域做出了探究。总的来说，其主要分为两个方向，即地质环境工程和生态岩土工程。其中，地质环境工程主要是对一些有害污染物进行管理和分类，而生态岩土工程则主要是对地质和生态中一些比较敏感的方面进行研究，如酸雨、沙漠、湿地等等[1]。近些年，我国专家学者的不断研究实践，环境岩土工程取得了不断发展。随之对于环境岩土工程的概念也出现了新的看法，如罗国煜教授就指出，环境问题可以分为两类，即生态污染破坏问题与环境岩土工程问题。对生态污染破坏问题笔者将不做具体分析，而环境岩土工程问题则是由规模性的岩土工程对环境产生的破坏问题，在这其中环境岩土工程问题又可以分为区域性和城市性两方面。对此，在2000年初召开的环境岩土工程学术工程座谈会中，对环境岩土工程的内涵做出了新的扩展。在会上施斌教授提出，环境岩土工程强调环境对工程施工、设计的可靠性影响，且环境岩土工程除受力学作用外，还受化学、地质学科、社会学科之间的影响，是一门多元化的边缘性学科，所以在原有课题基础上，还应增设垃圾填埋处理与核废料处理。

二、GIS在环境岩土工程中的应用

（一）工程勘察管理和评价

关于GIS在环境岩土工程中工程勘察管理和评价的研究，早在20世纪80年代国外就已经展开了一系列的研究实践，这其中以美国为代表。1987年Ellen博士等人就已经开始尝试运用GIS技术对地质工程进行分析，随后在1989年Peter教授等人在运用GIS技术进行工程数据分析评价时，也取得了不同的实验成果。这为GIS在环境岩土工程中的应用奠定了一定基础。而20世纪80年代末与90年代初，在NIF与联邦公路管理处的共同提议下，美国建立了第一个岩土工程信息系统。该系统以GIS数据库为基础，对岩土工程实验提供数据理论分析和处理[2]。而在90年代末期，加拿大也在GIS技术的应用也取得一定的研究成果。其通过模糊分类与虚拟技术的融合，有效地为环境岩土工程中程勘察管理和评价提供了数据依据。而我国虽然在GIS技术研究中起步比较晚，但是发展速度却是不容小觑的。这其中以姜云教授的研究最为著名。在其研究过程中，其主要以重庆市为研究对象，运用GIS技术的信息储存功能，对重庆市的岩体地形破坏程度进行时空预报，并阐释了城市地质环境与土地利用之间的关系，对土地能力等级以及地质的稳定性进行评价划分。随后陈锁忠博士也以GIS为主要控制板块，并结合美国的地下水模拟运行系统，对我国的江苏省无锡市进行了地区性的集成调查统计分析。在这个研究过程中，GIS作为数据总控系统，不但实现了对数据分析的可视化管理，也实现了地质数据模型的建立。对此，我国的南京大学也对GIS在环境岩土工程中的应用进行了大量的研究工作，在研究过程中，其首次对三维技术进行了大胆的尝试，其以长江大桥为研究对象，对其空间展布特点进行分析，并以工程设计和施工为依据，实现了数据与三维模型之间的转化。虽然在转化过程中受到一定的文件格式限制，但仍对GIS在工程勘察管理和评价中做出了巨大的贡献。

（二）探测地质灾害

GIS技术可以有效地对地质灾害进行探测，对此，笔者将从以下两个方面进行分析。首先是对滑坡灾害的探测。滑坡灾害是一种发生在地质表层且具有一定的空间范围和时间范围的地址灾害现象，由于空间大小与时间快慢都会对滑坡灾害造成不同程度的影响，因此，考虑到滑坡灾害的影响因素，就可以利用GIS技术对滑坡灾害进行信息管理，从而加强对滑坡时间与空间因素上的统计分析，进而对滑坡灾害的发生风险进行控制[3]。对此，在1989年美国的Bain教授就曾运用GIS技术对滑坡灾害进行分析。其主要是通过GIS技术的数据分析处理和管理上的功能进行研究，但是由于技术的有限，其对于空间分析功能没有做出明确的要求。1990年，荷兰与哥伦比亚联合对GIS技术在探测地质灾害的应用上进行了研究。其利用GIS技术的空间定位功能以及数据管理和数据分析功能，实现了对斜坡稳定模型的分析以及对山体滚石掉落速度的计算。这一研究对滑坡灾害探测做出了巨大的贡献。其次是GIS技术在沙土液化灾害中的探测。沙土液化是由地震或者地震负荷所引发的一种自然灾害，传统分析方式主要有定性和定量两种，这些分析方式虽然存在一定的优势，但仍然属于一种传统地质工程探测方法，且大部分工作由手动完成，不但工作效率较低，且缺乏一定的准确性。随着信息化时代的到来，利用GIS技术对沙土液化灾害分析可谓时代的大势所趋。而在1993年美国科学家就曾运用GIS技术对沙土液化进行了研究。其以海滨平原地区为研究对象，在研究中发现，该地区可分为六个土质层，即土体性质层、地震震动周期层、液化潜在层、震动放大层、光谱加速层、预测破坏层，从而实现了对该地区的沙土液化的可视化管理。

三、GIS在环境岩土工程中发展趋势

GIS技术作为一种模拟实际情况的软件应用技术，笔者认为，随着计算机技术的不断发展，其在环境岩土工程中将具有巨大的发展前景，有以下两个方面在不久的将来是一定会实现的。首先是GIS三维技术的应用。三维地理信息技术是目前的主要发展方向，也是发展过程中的热点，且从目前的三维技术应用分析，也取得了一定的进展。但从整体的发展水平来看，还要进一步加强对三维技术的可视化操作与空间结构技术的重组，才能协调GIS技术三维发展过程[4]。其次是3S技术的发展。随着我国航天事业的不断发展，3S综合技术也得到了显著的提升效果，并且就未来的国际发展状况分析，3S技术将会拥有更广阔的发展空间。而地质勘探工作无疑是未来国家经济建设中的重点，加强3S技术的开发，将对环境岩土工程的发展予以更有效的推动。

结语

环境岩土工程作为一种新兴的边缘化学科，对于环境保护以及建设发展具有重要的促进作用，因此，加强对环境岩土工程的研究以及GIS技术的应用，对于我国未来的经济建设以及可持续发展具有重要意义。

参考文献：

[1] 张凌，施斌，王宝军.GIS环境中砂土液化评价方法[J].水文地质工程地质，2013，（5）.

[2] 胡成，陈植华，丁国平.GIS技术在岩溶塌陷预测中的应用[J].桂林工学院学报，2015，（2）.

[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，2014，（1）.

[4] 施斌.理论与应用相结合的环境岩土工程讨论会综述[J].水文地质工程地质，2015，（2）.