刍议岩土工程中GIS技术及其应用

任芳

摘要：随着我国科技和信息技术的发展，GIS有了得到了很大的发展改善，在岩土工程中得到了广泛的应用。文章主要对GIS在岩土工程中的应用进行简要的分析。

关键词：GIS ；岩土工程；应用

一、GIS概况

GIS 是地理信息系统的简称，是一项极为重要且特定的空间信息系统，但当下并未形成统一定义，本文理解如下：GIS 属于技术系统范畴，是在计算机硬件系统和软件系统的共同支持下，采集地球中部分或整个表层空间内分布的地理数据，并加以存储、管理、运算得出分析结果，然后将其显示和描述出来。其作用对象既包括地理空间中的实体数据，如属性、图形、空间定位、遥感图像等多种数据，也包括数据间的相互关系，其中数据主要用于分析特定地理区域间各种过程或者现象，然后通过数据处理解决较为复杂的管理、决策、规划等问题。

GIS 在我国岩土工程中的应用始于20 世纪80 年代，经历了解析、数字化、信息化三个测绘阶段，而且随着我国基础建设的快速发展，特别是在铁路、公路、跨海桥隧、大坝等大规模建设項目的推动下，GIS 在岩土工程领域中的作用逐步攀升，不仅应用日益广泛，而且为实现岩土工程信息化带来了契机。当下GIS 在岩土工程领域中的应用主要涉及获取空间数据、岩土工程勘察、地下工程、地质灾害评价、环境评价等多方面，其之所以能够取得技术性突破，主要取决于日趋完善和成熟的GIS 软件系统，以及不断提高的商用化程度，当下常用的GIS 软件多达400 余种，国际市场中研发和供应GIS 软件的单位也不下300家，其中我国著名GIS 软件有MAP/ GIS、CITYSTAR、GEOSTAR 等。

二、GIS 在岩土工程中的应用

1、GIS 在获取空间数据中的应用

空间数据是地理空间位置、方向、形状、大小、几何拓扑关系的代表，是对现实世界的信息表达和分层，也是GIS 技术的操作对象，有GIS“血液”之称，因此获取空间数据是实现GIS 应用价值的根本前提，其通常有三种形式，即体方式、面方式和点方式，其中体方式主要有3D 地震技术、CT 扫描等；面方式主要有集成传感、遥感、激光扫描、摄影测量、SAR / In SAR、地图扫描数字化等；点方式主要有GPS 技术、钻孔勘探、工程测量、矿井测量等。当下GIS 空间数据获取的应用和发展趋向于三维空间分析和可视化研究。如在规划甘肃省不同区域内公路工程的困难指数时，就综合运用了遥感图像和Arc-View 技术建立了相应的数据模型，获取了准确的空间数据和分析结果，从而为该项规划提供了科学参考。

2、 GIS 在岩土工程勘察中的应用

GIS 的应用推动了岩土工程勘察地理信息系统的建立，打破了传统勘察模式的局限性，大大提高了工程勘察效率和质量。岩土工程勘察地理信息系统通常分为数据录入、运用软件、二次开发、运行系统四个阶段，具体而言就是以GIS 为平台，将先前获取的大量钻孔信息输入到相应的软件中，然后利用软件功能就勘察的每个作业环节进行设计，并通过接口数据文件畅通数据传递，实现区域内各专业以及设计部门之间的数据共享，从而强化彼此间的沟通与协作，既能提高工作效率，节约时间和人力，又可以提高勘察结果的精确度，。该系统不仅可以描述勘察区域内岩土工程的基本情况，而且具有分类存储、综合统计、查询检索、实时处理等功能，工作人员可以通过双向查询属性和图形，获取空间数据分析结果，从而为区域规划、勘察设计等决策提供科学的参考依据，如该系统为大庆油田进行区域规划、地下输油管道防腐、化工项目选址、地层模型等带来了显著效益。由于岩土工程勘察的信息资源十分宝贵，利用价值很高，特别是能够重复利用，而GIS 系统能够有效存储和管理庞大的信息资源，从而为共享地理信息奠定基础。

3、GIS 在地下工程中的应用

地下商场、地铁、地下矿山、过江隧道等地下工程，而且对地下空间和资源的利用广度和深度逐渐加大，但是该类工程的隐蔽性较强，涉及的数据多而杂，此时基于GIS 系统的USIS（地下空间信息系统）应运而生，它的诞生和应用促使GIS 的优势得以真正发挥。当下USIS 主要被应用于城市地下空间规划，就是利用USIS 了解地下空间现状及其发展空间，从而控制发展规模，合理安排空间布局，确定其交通形式等。此外还可利用USIS 强大的信息资源和管理功能，用于分析和规划地下管网空间，以免因施工建设不当引发不必要的事故和损失。

4、GIS 在地质灾害评价中的应用

（1）地震

地震灾害突发性很强，难以预测，是破坏性最大的自然灾害，虽然世界各国一致致力于研究监测和预报地震，但尚未取得实质性进展，但是当下部分专家学者尝试选择利用GIS 研究在不同震感程度下建筑物结构的损害程度，以及管网抵抗地震的能力，如基于GIS 的地震损失预测和火灾蔓延模型，融合先进的GIS 和地震研究成果形成的四川省地震灾害预测与评估系统等，该系统可以科学预测和评估地震影响力，从而为救灾工作和恢复重建提供有力依据。

（2）砂土液化

砂土液化原因众多，且与空间位置联系密切，因此引入GIS十分必要，国外学者基于GIS 系统，分析砂土液化的历史因素和地理因素，获取了大量信息，然后借助相关软件加以处理，最终划分出六个图层，提高了砂土液化管理的透明度，也引导同行记载了更多相关信息，以此有效规避砂土液化问题。我国在研究砂土液化时，利用GIS 系统Map Info 分析典型路段的液化信息，由此得出液化危害性分布图，以及不同危害程度的图像，而且得到了很多有效的分析数据，因此在砂土液化研究中引入GIS 不仅可行而且适用性良好。

（3）滑坡

利用GIS 系统可以记录大量灾害信息，并分析滑坡原因，根据统计和分析结果半定量或定量评价灾害范围，并得出滑坡灾害的危险系数。其实多数情况下模拟滑坡的位置及形式，并将其以图形和图像的形式展示出来，或者利用数字模型，勾绘山脊和沟谷的界线，同时借助切坡面信息，对滑坡灾害深层做出评价。概括的讲，就是利用GIS 分门别类的管理和分析滑坡灾害信息，提前评估滑坡风险，并对其生成因素、影响程度、与周边环境的关系等进行分析。而GIS 在评价地质灾害中的应用效果显著，值得推广运用。

三、发展趋势

1、硬件

立足于当下岩土工程对GIS 系统的新需求，以及GIS 的些许不足而言，未来的GIS 工作状态和环境会有所改善，像分布式计算机环境、手指跟踪和虚拟现实技术等的发展会促使相关问题研究更为快捷、简便而科学。

2、软件

三维GIS 应该是未来的研究热点，行业标准、三维地质代码等得到统一和完善，从而实现数据资源共享，像人工智能、信息论、神经网络、专家系统等多种模型会相继建立，以此提高三维GIS 在岩土工程中的应用价值。

3、3S 集成

综合运用GIS、GPS 和RS 的3S 集成应是未来的研究热门和重点技术，且当下GIS 和RS 以完成无缝结合状态，但是相信在不久的将来必将会实现GIS、GPS 和RS 的完美集成，切实解决岩土工程中的难题。

参考文献

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[2] 李卫，李海平.浅谈GIS技术及其在岩土工程勘测中的应用[D].黑龙江科技信息，2012，（2）：71-72.

[4] 李鹏远， 包春燕.GIS 在岩土工程中的开发与应用[J].山西建筑，2010，36（5）：90-91.