GIS在岩土工程领域的应用

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摘要：gis的发展与测绘科学的发展水平以及其他行业对GIs的需求息息相关，GIS在岩土工程中的应用提高了岩土工程解决实际问题的能力，推动了岩土工程信息化。文中介绍了GIS在岩土工程领域的应用，以及发展趋势，以供参考。

关键词：GIS岩土工程 应用

中图分类号：F470.1 文献标识码：A

前言

在不同的发展阶段，GIS在岩土工程生产中发挥着不同的作用，随着GIS技术的提高，它势会必促进岩土工程生产、管理的信息化．我国正处在迈人和建设信息化测绘的初级阶段，GIS会得到前所未有的发展，我们应该把握这个时机，提高GIS在为岩土工程服务的能力，更好解决实际工程问题。

一、地理信息系统(GIS)

GIS至今尚没有国际统一的定义，不同学科和不同领域对GIS的理解不尽相同。美国联邦数字地图协调委员会(FICCDS)对GIS的定义是：“G1S是由计算机硬件、软件和不同方法组成的系统；该系统具有支持空间数据的获取、管理、处理、分析、建模和显示的功能，并可解决复杂的规划管理问题。”地理信息系统具有以下基本特性：

1、所有的相关信息均按特定的坐标系统进行严格的坐标定位，对空间数据和属性数据

进行统一的存储和管理。

2、将多信息源的空问数据和统计数据进行分级分类、规范化和标准化，使其适应计算机输入输出的要求，便于进行社会经济和自然资源、环境要素之间的对比和相关分析。

3、具有图形与数据双向查询检索的基本功能，并可按照指定的范围进行图形查询和提供综合的空问分析数据。

4、向用户提供空间数据多因素空间分析、复合评价、预测预报和模拟优化等技术手段。

5、G1S与一般数据库应用有关，但又有较大的区别。在一个GIS里的所有信息都与空间位置有关。一般数据库电可能会包含位置信息(如：矿点位置)，但是，一般数据库只使用地理参照来作为存储和访问信息的主要方法。

6、GIS集成技术。GIS可以集成GPS、RS、CAD等技术，例如遥感数据已经成为GIS的重要数据来源。

二、在岩土工程领域所涉及到的地理信息系统

在岩土工程领域，像地理地质信息方面的，系统和整体被广泛应用在该领域，比如生态问题、能源节约问题、险情预警、金融评估、职能部门的管理工作等很多地方都在广泛的应用地理方面的信息系统和体制。

1、在工程勘察管理中GIS 的应用评价

在21 世纪70 年代，好几十个信息系统在美国地质调查所建成，并且用来管理地理、地质和水资源等领域空间信息，后来很多科学家开始研究GIS 的大型数据库。在1997 年两位加拿大科学家，把GIS 的最新技术运用起来，提出了模糊分类和虚拟现实技术，提供依据给工程勘察管理和检测。GIS 具有资源保管、资源展示的功能，因此有科学家在保留上述功能的前提之下加入了叠加运算和DEM 模型的功能，分类别的把土地能力实施评级，通过整体分析，把斜坡稳定性的分区图做出来，并且进行合理的应用。

2、GIS 在地质灾害当中的应用

（1） 滑坡方面的应用。

现在有各种各样的滑坡类型和滑坡群，其区别是十分明显的，而且在时间上具有速度的差异，共性就是，自然灾害受到意外因素触发，并产生危险的后果。滑坡灾害现象的发生，和空间位置紧密相关，在一些灾害信息记录方面就可以用到GIS技术，同时还可以对滑坡发生的原因进行分析，并且统计分析结果，对可能产生的灾害范围进行定量或半定量地进行评价，并评价滑坡灾害发生的风险系数。很多科学家在分析滑坡灾害的时候都是把GIS 技术中的DEM 方面利用起来，对滑坡产生的位置和样式都做出了模拟，并用图像和图形来显示；使用数字型的模型，也就是DTM，把沟谷和山脊的界线勾绘出来，而且对切剖面进行辅助，评价深层滑坡灾害。归结起来，在滑坡灾害研究中，GIS 的主要应用于对滑坡信息进行管理并进行分析；把滑坡的自然灾害分门别类，对滑坡灾害的风险提前做出评估；并分析滑坡产生的各种因素，以及产生的影响和周边环境的关系等。

（2）对砂土液化的应用分析。

分析砂土液化的方法有很多种，并且每种方法都有各自的特点和优势，但是很多通过简单的检验，通过计算来获得结果，所有的工作都是由人来做，没有掺杂任何的机械。砂土液化有不少的原因，并且和空间位置有着紧密的联系，在整个防灾救灾的系统工程中，也会成为其中的一部分，因此不能用孤立的和低效的方法来分析。所以在砂土液化分析当中，GIS 的引入就十分有必要。在21 实际90 年代，美国著名的科学家在进行砂土液化研究的时候就把GIS 利用到其中，对本地曾经产生自然灾害的历史和地理因素进行分析，因此获得很多的信息，使用相关软件对信息进行处理，并且划分有6 个图层，实现砂土液化的透明管理，同时很多同行也可以参照记录记载的信息，尽可能的把问题给避开，政府职能部门在对城市进行规划的时候，也会因此而考虑到信息记载中的因素。

（3）针对地质灾害综合评估。

我国针对GIS 在地质灾害当中运用也有显著的成就，比如在评价岩溶凹陷的时候就利用了GIS 技术，利用了GIS 各种分析功能，分析了地质灾害产生的原因和影响。我国的学者，在对地质滑坡灾害实施预测的时候，使用了预警系统，并且取得很大的效果。在研究砂土液化的时候，我国科学家利用了桌面GIS 系统Mapinfo，采取某典型的路段进行液化分析，因此画出了液化危害性分布图，并且有各种程度的图像，而且分析了很多数据，因此GIS 在进行砂土液化分析的时候是非常可行的，而且具有非常良好的适用性。由于自然灾害的频繁发生，防灾和减灾活动开始受到重视，所以在总体评价地质灾害的方面，GIS 的应用进展得非常的好。

三、岩土工程GlS发展趋势

基于G1S的岩土工程数据库信息系统，由于GIS开发平台各异，GIS软件的存储格式互不兼容，限制了数据库之间的联系和应用，造成重复建设，资源浪费严重。由于开发周期较长，有些系统已不能完全满足用户的需求，特别是在网络查询方面不能跟上技术发展的步伐。总的来说未来的发展可从3个方面来看；

1、硬件方面，当前的GIS主要运行于图形工作站和PC机，而近年来PC机性能大大提高，使得PC机与图形工作站的概念越来越模糊。此外，分布式计算机环境、多媒体技术、虚拟现实技术等都将改善GIS的工作环境和状态，这势必会使岩土工程问题更加科学、简便、快捷。

2、软件方面，岩土工程研究的主要对象(即地质体)的不规则性、非均匀性决定了几何建模的复杂性，目前，由于无统一完善的三维地质体编码、分层行业标准等，使得三维GIS的岩土工程地质数据共享难以实现，阻碍了三维GIS在岩土工程中的应用，因此，三维GIS将成为今后的热点课题之一。

3、GIS、RS、GPS的集成3S(GIS、RS、GPS)技术的应用是最近乃至将来研究的热门技术之一。目前，RS与G1S的集成已达到了“无缝结合”的阶段，但GRS、RS、GPS三者的真正意义上的集成还未解决，尚需进一步研究，这一课题研究一旦取得成果，将使GIS在岩土工程领域的应用产生一个质的飞跃。未来的岩士工程将继续加大力学、化学、环境科学、地质科学乃至社会科学的交叉和融合，这势必要求G1S有关专业分析模型的继续扩展，如数量化理论模型、信息论模型、模糊数学模型、神经网络模型、人工智能模型及专家系统模型等。如何建立一个准确的模型，并将其恰如其分应用到CIS系统中去，这是解决岩土工程问题的关键所在。

结束语

当前，GIS软件对空间数据和属性数据的处理技术尚待优化，在岩土工程学领域的实际应用中，没有充分发挥GIS技术的优势，极大地妨碍了有关技术的开发和应用。当然目前国内外已较广泛的开展了GIS技术和数据库技术相结合的岩土工程数据库系统的开发和研究工作。并取得了可喜的成绩。

参考文献

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