孫峰，徐星明，劉升傳，賈超，吳威

(1.沈陽市勘察測繪研究院，遼寧 沈陽　110004；　2.中國建筑東北設計研究院，遼寧 沈陽　110006；3.鐵嶺經濟開發(fā)區(qū)建設工程質量監(jiān)督站，遼寧 鐵嶺　112000)

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沈陽市工程地質地理信息系統(tǒng)建設與應用

孫峰1*，徐星明2，劉升傳1，賈超3，吳威1

(1.沈陽市勘察測繪研究院，遼寧 沈陽110004；2.中國建筑東北設計研究院，遼寧 沈陽110006；3.鐵嶺經濟開發(fā)區(qū)建設工程質量監(jiān)督站，遼寧 鐵嶺112000)

摘要：沈陽市工程地質地理信息系統(tǒng)是巖土工程勘察專業(yè)與GIS技術、數(shù)據(jù)庫技術、網絡技術相結合的產物，反映了工程勘察專業(yè)的最新發(fā)展方向?；谏蜿柺泄こ痰刭|條件和未來的管理需求的基礎上，通過對沈陽市的基礎地理空間數(shù)據(jù)、工程勘察成果數(shù)據(jù)，建立數(shù)據(jù)庫，按現(xiàn)行規(guī)范、標準，將沈陽市歷史積累的工程勘察信息數(shù)據(jù)，經標準化、整理歸一化以及數(shù)字化處理，做出了具有數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)維護、數(shù)據(jù)分析評價、查詢檢索等功能的工程地質應用系統(tǒng)。

關鍵詞：工程地質；地理；信息系統(tǒng)；建設與應用

1前言

20世紀90年代隨著國內外GIS技術在城市規(guī)劃、國土、測繪、環(huán)保等眾多領域的廣泛應用，GIS技術也逐步滲透到地質各應用領域，如水文地質、地質災害、地下水、礦產評價和預測、區(qū)域地質調查、環(huán)境地質等領域[1]。本系統(tǒng)作為沈陽市數(shù)字化城市建設的重要組成部分，依據(jù)沈陽市的工程地質的特點和資料，開發(fā)并建立一套適合沈陽市的工程地質地理信息系統(tǒng)[2]，建成具有數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)維護、數(shù)據(jù)分析評價、查詢檢索等功能的工程地質應用系統(tǒng)。作為基礎性、公益性項目，最終實現(xiàn)定量定性地對沈陽市工程勘察、區(qū)域規(guī)劃、地質災害、小區(qū)域地震分級等工作進行合理、科學的評估及研究設計工作，并將有效提升沈陽市建委和規(guī)劃國土局管理工作的水平和質量，為城市規(guī)劃、建設與管理，提供水文地質、工程地質和環(huán)境地質特征等科學依據(jù)。

2沈陽市工程地質地理信息系統(tǒng)簡介

2.1基礎地理數(shù)據(jù)

基礎地理信息數(shù)據(jù)庫是空間定位基礎[3]，主要是用于勘察項目信息的空間定位及顯示，采取地理底圖地圖服務或ArcGIS矢量數(shù)據(jù)建庫調用的方式。

2.2勘察項目數(shù)據(jù)

勘察項目數(shù)據(jù)是系統(tǒng)核心數(shù)據(jù)[4]，主要包括：工程地質勘察數(shù)據(jù)庫、工程地質圖、工程地質勘察資料管理、工程地質勘察紙質文檔資料管理。

(1)工程地質勘察數(shù)據(jù)庫

工程地質勘察數(shù)據(jù)庫的建庫流程如圖1所示，開發(fā)理正接口，導入理正mdb數(shù)據(jù)進行建庫。

(2)工程地質圖

制作完成的工程地質圖圖件(GIS格式)，存儲到SQL Servr數(shù)據(jù)庫中進行管理。

(3)工程地質勘察資料管理

工程地質勘察資料管理包括產生的文檔資料、圖件資料、圖片等，這些資料不進行處理，均以源文件的方式在SQL Servr數(shù)據(jù)庫中進行管理。

(4)工程地質勘察紙質文檔資料管理

紙質資料數(shù)據(jù)，選取主要工程項目，以人工錄入進行建庫，存儲到SQL Servr數(shù)據(jù)庫中進行管理。

3沈陽市地質模型建立

地質模型研究是系統(tǒng)分析中一個非常重要的內容，是數(shù)據(jù)模型和系統(tǒng)模型的基礎，工程勘察信息系統(tǒng)最基本的任務是提供研究區(qū)的工程地質條件，沈陽地區(qū)地形雖總體上比較平坦，但第四系地層情況卻較復雜，由此而導致各勘察報告上地層的層序劃分無法統(tǒng)一，人為因素較大。為了建立起可大區(qū)域對比的標準層序，就必須詳細地研究沈陽地區(qū)地層的成因年代、沉積韻律及其展布特征。本項目以數(shù)據(jù)現(xiàn)狀分析、地層特性、區(qū)域地層對比三種方法綜合確定沈陽工程地質標準層[5]。

工作區(qū)屬華北地層區(qū)，大面積地區(qū)為第四系(Q)地層覆蓋，東部丘陵山區(qū)基巖出露。上、下第三系(R)在深部均較發(fā)育，不整合于太古界(Ar)、古生界(Pz)、中生界(Mz)之上，在地表無出露，為第四系覆蓋。區(qū)內地層除缺失上奧陶統(tǒng)(O3)、志留系(S)、下石炭統(tǒng)(C1)、上白堊統(tǒng)(K2)外，其余地層各時代皆有不同程度發(fā)育。沈陽市地處遼東山區(qū)與遼河平原之間，渾河由山區(qū)流向平原出口，座落在渾河新老沖洪積扇上，現(xiàn)代遼河在扇的北部邊緣流過，坐落在遼河沖洪積扇上。市內地形平坦，東高西低，城市的主要建筑多在渾河階地上，扇面坡降為1/2000。根據(jù)沈陽地區(qū)地貌形態(tài)及成因類型，可以劃分為堆積地形、剝蝕丘陵地形，剝蝕堆積地形三類地貌單元。

根據(jù)沉積學瓦爾特定律，平面上相鄰的地層在剖面上則為相疊，鉆孔揭露的情況也確實如此，在豎直方向自上而下表現(xiàn)為人工填土層(包括雜填土、素填土、沖填土等)黏性土(包括黏土及亞黏土)砂性土(包括亞砂土、砂和砂礫石)碎石類土基巖。沈陽大部分地區(qū)下、中、上更新統(tǒng)和全新統(tǒng)地層均有發(fā)育，且各層次第四紀地層厚度分布比較均勻，表現(xiàn)出沈陽市城區(qū)整體性比較均勻的總體下降的新構造運動?；谝陨戏治鲅芯?，建立了沈陽地區(qū)標準地層剖面(如圖2所示)，其分層具體標準如下：

A-1層：人工填土層組(包括雜填土、素填土、沖植土等)

B-1層：特殊性土

C-1層：黏性土層組，根據(jù)土的物理力學性，參考地質勘察報告的分層，從上到下可依次繼續(xù)劃分為C-1-1，C-1-2，C-1-3等亞層。

D-1層：砂類土層組。同樣，根據(jù)土的物理力學性質，參考地質勘察報告分層，從上到下依次繼續(xù)劃分為D-1-1，D-1-2等亞層。

E-1層：碎石土層組。同樣，根據(jù)土的物理力學性質，參考地質勘察報告分層，從上到下依次繼續(xù)劃分為E-1-1，E-2-2等亞層。

F-1層：泥夾卵石

G-1層：殘積土層

G-2層：基巖

4系統(tǒng)功能與主要作用

4.1系統(tǒng)功能

在全面認識和掌握沈陽市的地質區(qū)域的形成條件、分布特點和規(guī)律的基礎上，依據(jù)小比例尺地形圖，利用EGIS手段和技術，建立沈陽市的地質地理信息系統(tǒng)。通過數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)維護、數(shù)據(jù)分析、數(shù)據(jù)查詢檢索等功能的實現(xiàn)，特別是在對新建區(qū)域工程地質數(shù)據(jù)分析、計算、評價功能的工程地質信息系統(tǒng)，實現(xiàn)工程地質信息的統(tǒng)一管理與綜合利用。為實現(xiàn)系統(tǒng)建設目標[6]，系統(tǒng)圍繞圖3的技術路線進行設計，以實現(xiàn)系統(tǒng)功能。

4.2主要作用

(1)實現(xiàn)工程勘察項目信息化管理

在建立工程勘察項目信息數(shù)據(jù)庫的基礎上，基于GIS地理底圖(沈陽市地理底圖服務)，可以把工程勘察項目信息的空間屬性與地理底圖關聯(lián)起來，實現(xiàn)工程勘察項目的查詢(位置查詢、工程名稱、編號查詢)、瀏覽檢索(打開、下載)、統(tǒng)計等功能，快速獲取項目信息及成果報告和圖件以及新項目信息的快速建庫，實現(xiàn)勘察項目信息化管理，提高院內勘察項目管理和利用的水平[7]。

(2)實現(xiàn)鉆孔地層相關的二維自動化繪制

在勘察工程項目管理的基礎上，實現(xiàn)項目鉆孔柱狀圖、剖面圖自動繪制和輸出，便于查閱和利用已有勘察項目的成果，可以實現(xiàn)跨工程項目鉆孔信息的聯(lián)合剖面圖生成、區(qū)域地層等值線圖自動生成、區(qū)域工程地質參數(shù)統(tǒng)計等深層次的信息挖掘，更好的把握點狀、線狀、區(qū)域地層的分布和變化情況，更全面的理解地層的工程力學性質[8]。

(3)實現(xiàn)三維地層的展示和分析

基于選取的鉆孔，采取三維建模方法，建立三維地層模型，實現(xiàn)簡單的三維剖切分析，便于直觀、形象的展示地層分布和變化等信息，進一步加深對區(qū)域地層的認識和理解。

(4)實現(xiàn)地質專題圖的管理

以沈陽勘測院多年來收集或研究編制的地質專題圖件管理為基礎，實現(xiàn)地質專題圖件的瀏覽等功能。

5結語

該科研成果的進一步推廣應用，可以為沈陽市土地利用總體規(guī)劃和工程建設提供科學服務。對沈陽市城市的規(guī)劃和社會發(fā)展有重要的科學指導作用，促進城市建設和沈陽數(shù)字化建設的科學發(fā)展，將產生良好的社會效益和經濟效益。

(1)作為數(shù)字化沈陽的重要組成部分，與基礎地理空間數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)進行融合，搭建沈陽市地質地理信息管理與服務系統(tǒng)。最終實現(xiàn)快速信息交換、電子檔案集中管理、為基礎空間數(shù)據(jù)處理提供了技術咨詢支持、工程勘察資料的動態(tài)管理特點的工程地質應用體系。完善了沈陽市地理信息系統(tǒng)，為建立數(shù)字沈陽服務。為沈陽市建委和規(guī)劃國土局管理工作提供相應的技術支撐。

(2)推進勘測成果標準化，實現(xiàn)資源共享。利用城市工程地質信息系統(tǒng)的劃分標準，形成統(tǒng)一格式的數(shù)據(jù)。按統(tǒng)一格式進行編碼識別，通過地層劃分、按巖性劃分、不良地質分類等方面進行區(qū)域地質調查。劃分了工程地質分區(qū)，展示地層空間分布特征，為規(guī)劃建設總體布局指明方向。

(3)它有助于城市建設用地的合理規(guī)劃使用，避免或減輕由于各種不利工程地質條件導致次生災害所帶來的損失，減少昂貴的處理費用，而且可以預測在規(guī)劃實施和遠景發(fā)展過程中，由于地質條件的變化或人為活動可能引起的工程地質問題，并提出相應的對策。

(4)開展城市工程地質研究，為城市基礎地質研究、城市地質災害防治等提供基礎資料，其研究成果還可以作為沈陽市城市地質調查項目的研究。

參考文獻

[1]肖建華，廖建生，官善友. 淺談開展城市地質調查的必要性[J]. 城市勘測，2006(6)：23～25.

[2]楊建平，喬朝麗. 城市工程地質數(shù)據(jù)庫的開發(fā)及利用[J]. 城市勘測，1999(4)：34～36.

[3]楊文甫. 基于GIS技術的城市勘察信息系統(tǒng)[D]. 長春，吉林大學，2004.

[4]王小明，王寶軍，施斌等. GIS支持下工程勘察信息管理系統(tǒng)設計與實現(xiàn)[J]. 工程勘察，2007(2)：45～47.

[5]GB50021-2001. 巖土工程勘察規(guī)范[S].

[6]劉軍棋，黃長青，陳飛等. 工程地質勘察中建立數(shù)據(jù)庫的一般原則與方法探討性[J]. 巖土工程界，2002(4)：21～23.[7]周成濤，馮永能，張秋. 重慶市工程地質數(shù)據(jù)庫建設中的幾個關鍵性問題[J]. 城市勘測，2007(2)：117～120.

[8]周成濤，馮永能，司濤. 城市工程地質信息系統(tǒng)在城市地質調查中的應用性[J]. 城市勘測，2007(4)：123～127.

(1.Shenyang Geotechnical Investigation & Surveying Research Institute，Shenyang 110004，China；2.China Northeast Architecture Design and Research Institute，Shenyang 110004，China；3.Construction Quality Supervision Station of the Tieling economic and Technological Development Zone，Tieling 112000，China)

Establishment and Application of Engineering Geological GIS of Shen Yang City

Sun Feng1，Xu Xingming2，Liu Shenchuang1，Jia Chao3，Wu Wei1

Key words：engineering geology；geographic；information system；establishment and application

Abstract：The Engineering geological of Shen Yang city based on geotechnical investigation and GIS technique，data base technique，network technique. It reflects the new development direction of engineering survey.With engineering geological conditions of Shen Yang city and future emanagement's needs，the investigated information data of city is standardized arranged and normalized．The developed and established geological application system has some functions such as Data Acquisition，Data Maintenance，Data Analysis and Evaluation，Search and Retrieval and Sharing.

文章編號：1672-8262(2016)03-155-03

中圖分類號：P628.4

文獻標識碼：B

*收稿日期：2016—02—26

作者簡介：孫峰(1979—)，男，博士，工程師，研究方向：地質勘察與地質災害研究。