李朋飛

摘 要：在巖土工程勘察中，數(shù)字化技術的應用成為一種趨勢，彌補著傳統(tǒng)勘察技術的不足之處，滿足著巖土工程的空間分析需求，推動著工程勘察事業(yè)發(fā)展。本文首先分析了巖土工程勘察內(nèi)涵，然后分析了傳統(tǒng)勘察方法存在的問題，最后探討了數(shù)字化技術的具體應用，供同行學習和參考。

關鍵詞：巖土工程;勘察工作;數(shù)字化技術;應用

中圖分類號：P63 文獻標識碼：A 文章編號：1671-2064（2019）04-0139-02

在工程設計中，巖土工程勘察是一項重要工作，其內(nèi)容為地下水位、地形地貌、斷層、風化層厚度等。工程安全、施工質(zhì)量和勘察技術相關，好的勘察技術能清晰、準確的反映出工程地質(zhì)特征，為工程施工提供保障。但是在以往的巖土工程勘察技術中，多使用二維、靜態(tài)形式分析和表現(xiàn)這些材料，無法準確描述信息變化和空間形態(tài)，也就無法準確指導工程。而數(shù)字化技術的使用，則能準確獲得巖土特性和性狀，改進勘察方法，提高建筑工程的施工質(zhì)量。

1 巖土工程勘察概述

在工程項目建設之前，需要勘察所在地情況，根據(jù)勘察結果了解巖土種類、地質(zhì)狀況，從而為工程施工提供可靠參考。我國地域廣闊，地形千差萬別，再加上特殊巖土種類多，增加巖土工程的復雜程度。因此，需要開展巖土工程的勘察工作，來解決地質(zhì)問題帶來的影響，及時消除安全隱患，確保工程安全、高效的施工。一般來講，巖土工程勘察主要包括土體勘察、巖體勘察兩個部分，在地質(zhì)形成、演變的過程中，巖體會在地質(zhì)作用下成為結構復雜的巖體。由于工程所處地區(qū)、地質(zhì)作用不同，給工程帶來的影響也就不同。

2 傳統(tǒng)巖土工程勘察方法存在的問題

2.1 勘察資料地質(zhì)化

一直以來，巖土工程勘察工作的分工都比較細，使得專業(yè)間、室內(nèi)外配合偏差，影響勘察結果。而且，巖土工程勘察新方法、新技術少，未建立科學、合理的勘察技術應用體系，勘察專業(yè)設置過細，導致工程設計和勘察脫鉤，影響勘察報告結果的準確性。另外，設計人員不熟悉勘察工作，只是從勘察報告中獲得相關信息和數(shù)據(jù)，使其無法很好的理解巖土工程信息，影響著勘察工作、設計工作的銜接和轉化，造成不必要的浪費[1]。

2.2 數(shù)字化設計和地圖貫通不足

在整個設計系統(tǒng)中，地形圖是最為基礎的數(shù)據(jù)。由于數(shù)字化地圖在某些環(huán)節(jié)不夠成熟，使其無法和CAD軟件接口相匹配，妨礙著對接工作的開展和實現(xiàn)。對此，需要重新數(shù)字化巖土工程的勘察資料，從某種程度上影響著CAD軟件在巖土工程中的應用和推廣。

2.3 設計系統(tǒng)間封閉

在巖土工程勘察過程中，勘察資料多以書面的形式傳輸，不僅影響著相關資料的共享，也影響著下步工作的進行。而且，各項工作的開展，需要重復輸入相同的信息，浪費人力、物力和財力，甚至還會影響著信息輸入的完整性、準確性，不利于工程的正常施工。

2.4 數(shù)字化水平低，綜合能力差

以往工作中，勘察部門主要向設計部門提供設計圖紙、表格等信息，但是這種方式的缺點是：對于某些信息內(nèi)容，進行了太多定性描述，而且在勘察報告的提交中，也缺乏自身判斷和主觀意識，使得設計人員無法準確理解勘察信息，加大信息的處理和使用難度。另一方面，巖土工程勘察涉及水利設施、地形、環(huán)境、水文等方面，因此勘察信息具備獨立性和空間定位性。現(xiàn)階段，巖土工程勘察信息系統(tǒng)對信息的采集、分析、分類等方面不夠完善，導致設計方案優(yōu)化、勘察工作缺乏信息支持，降低整個系統(tǒng)的綜合能力。

3 巖土工程勘察的數(shù)字化技術與應用

3.1 數(shù)字化勘察技術概述

在巖土工程數(shù)字化勘察中，主要依托測繪技術、計算機技術、CAD技術、數(shù)據(jù)庫技術等，有效的整合工程設計、勘察、計劃等內(nèi)容，實現(xiàn)工程數(shù)據(jù)采集數(shù)字化、勘察資料數(shù)字化的目標。在整個勘察過程中，構建功能全面、智能化的勘察體系，不但能合理使用工程觀念，還能利用數(shù)字化的形式存儲設計和勘查圖紙、文字、表格等，為工程的專業(yè)設計提供參考。

3.2 數(shù)字化勘察技術的應用

3.2.1 巖土工程的數(shù)字化建模方法

巖土工程勘察工作中，由于數(shù)字表面模型法能真實、準確的表達地面起伏，使得工程勘察建模時常選用這種方法。該建模方法使用過程中，能按照相應規(guī)則有效連接同屬性的點，并將其構成網(wǎng)狀曲面片，使抽象的點更加形象，從而滿足準確確定地質(zhì)體屬性的需求。而且，該方法在表現(xiàn)地質(zhì)體外面情況時，也有著良好的準確性，因此其是均質(zhì)地質(zhì)體主要的表示方法。

除數(shù)字表面模型法外，地形建模法、地質(zhì)三維數(shù)字法也是常用方法。其中，地形建模法通過將地區(qū)DEM數(shù)據(jù)作為基礎，使用疊加遙感影像顯示三維地形。具體應用中，通過變換正射影像，使用、結合PS軟件進行調(diào)色，作為三維城市或地形紋理的底圖。所謂的地質(zhì)三維數(shù)字化，通過將地球三維空間中的內(nèi)容，如天然氣、地下水、地層、廢物、石油等，對此類對象所對應的三位空間各點特征、屬性等，建立三維數(shù)字化系統(tǒng)，并進行統(tǒng)一的描述。

在巖土工程勘察過程中，所獲得的數(shù)據(jù)主要包括屬性特征數(shù)據(jù)、集合特征數(shù)據(jù)兩種，得到這些數(shù)據(jù)后，解釋地質(zhì)體的界面結果。對地質(zhì)體空間屬性的明確，就是依據(jù)所得的相似電，然后對這些點進行規(guī)律性的連接，從而構成網(wǎng)狀面的空間屬性。實際勘察中，表面展示的方法比較多，最常用的是圖示模型法、數(shù)字模型法，其中圖示模型法類型豐富，包括不規(guī)則網(wǎng)法、邊界表示法、等線值法等。

3.2.2 數(shù)字化巖土勘察數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)

巖土工程勘察工作涉及很多原始數(shù)據(jù)，比如非空間數(shù)據(jù)、空間數(shù)據(jù)等。通常情況下，數(shù)據(jù)多來源于這樣幾個方面：第一方面，基礎地理數(shù)據(jù)。以自然區(qū)域圖、地形地貌圖為主。第二方面，勘察數(shù)據(jù)[2]。也就是工程區(qū)域內(nèi)的地層信息、勘探點信息、勘察資料等。在構建數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)時，首先要設計數(shù)據(jù)庫的概念模型，然后再建立和實現(xiàn)數(shù)據(jù)庫，具體表現(xiàn)如下。

（1）數(shù)據(jù)庫概念模型設計。在巖土工程勘數(shù)字化系統(tǒng)中，勘察數(shù)據(jù)庫管理是一項非常重要的工作，涉及到數(shù)據(jù)的處理和應用，因此為了更好獲得更多能夠反映信息概念的模型，就要必須將其從相關功能和實體中剝離出，僅從現(xiàn)實實體數(shù)據(jù)側面來建立數(shù)據(jù)庫模型，研究數(shù)據(jù)對象、屬性間的關系，并在該基礎上建立數(shù)據(jù)庫結構。實際工作中，勘察人員要想準確表達數(shù)據(jù)要求是存在一定難度的，簡單來講就是將面向問題的模型用于具體工作中，然后再結合用戶觀點，完成信息、數(shù)據(jù)的建模工作。其中，實體-聯(lián)系是常用方法，巖土工程勘察數(shù)據(jù)管理實體包括勘探信息、錄像、文檔、照片等。而實體-聯(lián)系E-R方法，則是對現(xiàn)實世界進行描述的工具，用E-R圖來表示數(shù)據(jù)庫概念模型，能獨立于DBMS所支持的模型?？辈靻挝辉趯嶋H運用中，必須將物理力學表、地層分層表結合在一起，從而為鉆孔巖土提供強有力的數(shù)據(jù)支持。

（2）數(shù)據(jù)庫的建立。一般情況下，巖土工程一體化系統(tǒng)數(shù)據(jù)包括原始數(shù)據(jù)、中間數(shù)據(jù)、最終數(shù)據(jù)。就查詢系統(tǒng)而言，操作人員所獲得的數(shù)據(jù)較為繁雜，且多由中間數(shù)據(jù)生成，包括柱狀圖、剖面圖、勘察報告等。出于對巖土工程復雜性的考慮，操作人員需要嚴格管理數(shù)據(jù)庫，按照數(shù)據(jù)間的關系對時間進行排列，其數(shù)據(jù)來源為：1）基礎區(qū)劃數(shù)據(jù)。通過對區(qū)劃、規(guī)劃圖的分析，準確掌握所在地的地理規(guī)劃、居民區(qū)、道路、公共設施等信息。地貌、地形圖能歸納所在地的地貌情況，經(jīng)由上級批準的總體規(guī)劃、分類規(guī)劃圖件。2）工程勘察數(shù)據(jù)。工程所在地的地質(zhì)勘探資料，和已處理、篩選的勘探點，主要包括環(huán)境指標、地理指標等，年代感顯著。建筑工程室內(nèi)外的試驗信息，如巖土物性參數(shù)、特征周期等?？梢姡瑤r土工程數(shù)據(jù)庫的原始數(shù)據(jù)包括物理屬性、幾何屬性數(shù)據(jù)，其中鉆孔屬性數(shù)據(jù)包括鉆孔物理屬性、幾何屬性數(shù)據(jù)，比如頂面標高、含水率、抗壓強度、地層厚度等，在Access中能用兩張表表現(xiàn)出來。

（3）數(shù)據(jù)庫的主要功能。數(shù)據(jù)庫的建立，能提高工作效率，保證勘察信息的完整性、準確性，具體表現(xiàn)為：1）數(shù)據(jù)輸入功能。為保證數(shù)據(jù)庫范圍、精度滿足需求，為工程設計和施工人員提供幫助。最初輸入數(shù)據(jù)時，除要保證數(shù)據(jù)有效外，還要確保處理程序的規(guī)范性。多數(shù)情況下，只要在數(shù)據(jù)輸入中滿足這樣兩個條件，就能幫助勘察人員獲得有效信息。2）數(shù)據(jù)庫檢索功能。在實體信息中，屬性數(shù)據(jù)、空間位置數(shù)據(jù)是重要內(nèi)容，所以數(shù)據(jù)庫檢索也從這兩個方面進行。對于空間位置而言，檢索方式比較多，如區(qū)域檢索、圖示點檢索等。對屬性檢索而言，其方法主要包括交叉檢索、條件檢索兩種，操作人員通過相關的檢索功能，來提取勘察信息，從而提高工作效率和數(shù)據(jù)檢索的準確性。3）空間分析功能[3]。數(shù)據(jù)庫的空間分析功能，分為疊加分析、緩沖區(qū)分區(qū)、多層立體疊加分析三個部分，其中疊加分析包括對線疊加分析、點對線疊加分析、區(qū)對區(qū)疊加分析等類型。緩沖區(qū)的分析，包括點緩沖區(qū)分析、區(qū)緩沖區(qū)分析等類型。4）屬性分析功能。巖土工程數(shù)據(jù)庫對屬性的分析，分為單屬性基本初等函數(shù)變換、雙屬性累計頻率直方圖、雙屬性四則運算、單屬性累計直方圖屬性分類等類型?？傊?，巖土工程數(shù)據(jù)庫作為數(shù)字化系統(tǒng)的重要組成，通過和GIS的聯(lián)結，將物理屬性、幾何屬性結合在一起，能有效、快速的創(chuàng)建虛擬場地。

4 結語

隨著科學技術的發(fā)展，巖土工程勘察技術在取得進步的同時，也改進著勘察方法，使得數(shù)字化勘察技術得以廣泛應用和推廣。為實現(xiàn)數(shù)字化勘察技術的作用，需要加大勘察人員的培訓力度，深入分析相關技術，采用有效措施加強數(shù)字化技術的使用和推廣工作，從而提高勘察結果的準確性，保證施工質(zhì)量。同時，相關人員還要結合部門實際和自身特點，建立與之相適應的數(shù)字化應用系統(tǒng)，優(yōu)化和升級內(nèi)部結構，并創(chuàng)新傳統(tǒng)的勘察技術，以此滿足市場需求，實現(xiàn)真正意義上的現(xiàn)代化、信息化勘察，推動巖土工程行業(yè)發(fā)展。

參考文獻

[1] 趙金雄，陳玲俊，張紹清，等.巖土工程勘察中數(shù)字化技術與實現(xiàn)[J].建筑工程技術與設計，2017，25（31）：293.

[2] 李靜.巖土工程勘察中數(shù)字化技術的應用分析[J].建筑工程技術與設計，2016，36（29）：199.

[3] 李志華.淺談巖土工程勘察數(shù)字化技術與實現(xiàn)[J].江西建材，2014，14（24）：242.