郭麗麗

（太原建材地質(zhì)工程勘察院有限公司，山西 太原 030031）

巖土工程勘察主要是查明施工區(qū)域巖土層的類型和分布、各巖土層的地質(zhì)構(gòu)造等。在實際勘察工作中常受到不同外界環(huán)境因素的影響，如水文地質(zhì)環(huán)境、降水、不良地質(zhì)環(huán)境等因素，將勘察數(shù)據(jù)和信息有效整合有利于巖土工程施工順利開展。在此期間如果出現(xiàn)勘察數(shù)據(jù)不準確的問題，會直接影響工程的整體設(shè)計和施工，更為嚴重的是極易引發(fā)施工安全隱患。提高巖土工程勘察信息的全面性一直是巖土工程勘察中的重點，因此，巖土工程勘察信息系統(tǒng)應(yīng)運而生。巖土工程勘察信息系統(tǒng)是有效預(yù)防巖土工程中出現(xiàn)地質(zhì)災(zāi)害的重要手段，因而巖土工程勘察信息系統(tǒng)成為了有關(guān)部門的調(diào)研重點。在我國，針對巖土工程勘察信息系統(tǒng)的研究中，盡管研究起步較早，但對于巖土工程勘察信息基數(shù)較大且大部分被分散存儲的現(xiàn)狀，導致研究普遍存在局限性，很難在真正意義上實現(xiàn)巖土工程勘察信息的高效整合[1]。GIS技術(shù)的出現(xiàn)恰好的解決了出現(xiàn)的問題，目前數(shù)據(jù)庫和計算機技術(shù)廣泛應(yīng)用于工程施工中，這為行業(yè)的發(fā)展注入了新的活力，地理信息系統(tǒng)的應(yīng)用提高了勘察設(shè)計階段不同工序之間的協(xié)調(diào)性，提高勘察數(shù)據(jù)的準確性，將收集到的信息數(shù)據(jù)進行分類、計算、存儲，從根本上提高巖土工程勘察設(shè)計質(zhì)量。因此，本文進行基于GIS的巖土工程勘察信息系統(tǒng)設(shè)計，并通過分析其在實際當中的應(yīng)用情況，證明設(shè)計的有效性。通過將GIS技術(shù)應(yīng)用在巖土工程勘察信息系統(tǒng)硬件設(shè)計以及軟件設(shè)計兩部分，致力于為巖土工程勘察信息系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計提供更加廣闊的發(fā)展空間。

1 基于GIS的巖土工程勘察信息系統(tǒng)硬件部分設(shè)計

根據(jù)巖土工程勘察信息系統(tǒng)的跨地區(qū)應(yīng)用需求，巖土工程勘察信息系統(tǒng)硬件采用B/S模式，在系統(tǒng)硬件方面設(shè)計了服務(wù)器以及微控制器集成電路[2]。與此同時，配備硬盤、鍵盤、鼠標等一些基本硬件，但這些基本硬件不作為此次研究重點，以下將對上文提出的兩個核心硬件進行詳細描述。

1.1 服務(wù)器

選用ArcGIS Server10.1型號的服務(wù)器設(shè)備為巖土工程勘察信息系統(tǒng)運行提供硬件環(huán)境，ArcGIS Server10.1型號服務(wù)器的配置為雙核CPU，外設(shè)多個可擴展處理器，安裝GIS軟件即可瀏覽巖土工程勘察空間數(shù)據(jù)信息，內(nèi)存大小為6GB，32GB硬盤。服務(wù)器的硬件環(huán)境配置，如表1所示。

表1 服務(wù)器的硬件環(huán)境配置

根據(jù)表1所示，ArcGIS Server10.1型號服務(wù)器擁有數(shù)據(jù)處理及現(xiàn)場可編程邏輯門陣列兩個選項，具備適應(yīng)任何系統(tǒng)應(yīng)用程序的通用能力，為巖土工程勘察信息系統(tǒng)運行提供良好平臺。利用該硬件設(shè)備中的雙核多路實現(xiàn)加速器、存儲設(shè)備及巖土工程勘察信息之間的平衡，在最大程度上提高系統(tǒng)應(yīng)用程序的性能。

1.2 微控制器集成電路

本文設(shè)計的服務(wù)器采用了一種具有嵌入式-微控制器的集成電路，程序存儲器容量為256KB，RAM容量為48K的硬件平臺。本文主要對兩部分的電路進行設(shè)計，一是本系統(tǒng)中的最小系統(tǒng)電路，二是系統(tǒng)中信息的采集以及解析電路。通過轉(zhuǎn)換芯片將模擬的信號信息轉(zhuǎn)換為空間上的數(shù)字化信號，采用具有HS處理技術(shù)的芯片，實現(xiàn)更加優(yōu)質(zhì)的信噪比、量子效率等，且數(shù)據(jù)采集速度較快，可以將獲取到的巖土工程勘察信息更加高效的轉(zhuǎn)換為數(shù)據(jù)信息。

2 基于GIS的巖土工程勘察信息系統(tǒng)軟件部分設(shè)計

基于GIS技術(shù)的巖土工程勘察信息系統(tǒng)中，軟件部分設(shè)計最主要的功能是實現(xiàn)對于巖土工程勘察信息的數(shù)據(jù)處理，對系統(tǒng)硬件設(shè)備收集到的數(shù)據(jù)，包括：空間信息、屬性信息以及電子文檔數(shù)據(jù)信息等進行相應(yīng)的存儲以及處理。通過數(shù)據(jù)庫進行多種巖土工程勘察信息數(shù)據(jù)的分析，將巖土工程勘察信息以集合的形式進行存儲[3]。主要分為兩步流程，互相作用形成巖土工程勘察信息系統(tǒng)的軟件部分。

2.1 基于GIS迭代分析空間矢量數(shù)據(jù)

引入目前應(yīng)用較為廣泛的GIS系統(tǒng)矢量劃分獲取的巖土工程勘察數(shù)據(jù)，集合巖土工程勘察信息數(shù)據(jù)屬性要素（包括：勘察區(qū)名稱、勘察區(qū)編號、勘察區(qū)面積及重點工作區(qū)等），生成支持GIS系統(tǒng)迭代分析的數(shù)據(jù)格式。以GIS作為巖土工程勘察信息系統(tǒng)設(shè)計中一個強有力工具，基于GIS分析巖土工程勘察信息屬性。巖土工程勘察空間信息屬性，如表2所示。

表2 巖土工程勘察空間信息屬性

結(jié)合表2所示，對巖土工程勘察空間信息進行迭代分析。在GIS系統(tǒng)中，這一過程是極其復雜的，因此需要通過公式的表達對空間矢量數(shù)據(jù)迭代分析這一技術(shù)進行詳細的分析。設(shè)迭代分析空間矢量數(shù)據(jù)的表達式為，則其計算公式，如公式（1）所示。

在公式（1）中，n指的是該地區(qū)的地質(zhì)條件參量，i指的是空間矢量數(shù)據(jù)迭代次數(shù)，為實數(shù)；ei 指的是在i次迭代下巖土工程勘察空間矢量數(shù)據(jù)的基本參數(shù)；fi指的是在i次迭代下巖土工程勘察空間矢量數(shù)據(jù)的準確程度；S指的是巖土工程勘察條件變化的系數(shù)。通過公式（1）可以實現(xiàn)巖土工程勘察空間矢量數(shù)據(jù)的分析，作為巖土工程勘察信息的模糊轉(zhuǎn)化過程及表達，為巖土工程勘察信息相互調(diào)用提出基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

2.2 巖土工程勘察信息相互調(diào)用

在基于GIS迭代分析空間矢量數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，以屬性數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，通過巖土工程勘察信息相互調(diào)用，實現(xiàn)巖土工程勘察。運用GIS系統(tǒng)中的三維成像技術(shù)可直觀的呈現(xiàn)巖土工程勘察的具體信息，對并其持續(xù)實施數(shù)據(jù)的人工智能處理，進而起到提升巖土工程勘察信息相互調(diào)用的速率。巖土工程勘察信息相互調(diào)用示意圖，如圖1所示。

圖1 巖土工程勘察信息相互調(diào)用示意圖

結(jié)合圖1所示，通過巖土工程勘察信息相互調(diào)用，更好的指導巖土工程勘察工作的進行。

3 對比實驗

3.1 實驗準備

提出對比實驗，以具有相同特征的某巖土工程施工區(qū)域作為此次實驗的研究對象。將其隨機劃分為兩組，在控制單一數(shù)據(jù)量不變的前提下，圈定10km2、15km2、20km2、25km2、30km2、35km2、40km2、45km2、50km2巖土工程勘察范圍，其它信息管理系統(tǒng)對勘察工作的影響可以忽略不計。第一步，應(yīng)用所設(shè)計的信息處理系統(tǒng)，采集巖土工程勘察工作范圍內(nèi)的有效數(shù)據(jù)信息，在大數(shù)據(jù)技術(shù)支持下對信息數(shù)據(jù)進行整合，將該組數(shù)據(jù)定為實驗組；第二步，應(yīng)用傳統(tǒng)信息處理系統(tǒng)重復上一步操作，所得數(shù)據(jù)為對照組。為防止突發(fā)事件對數(shù)據(jù)信息產(chǎn)生影響，保持多種變量數(shù)據(jù)統(tǒng)一，記錄實驗結(jié)果，進而判斷兩種信息系統(tǒng)對于巖土工程勘察信息的獲取能力。

3.2 實驗結(jié)果分析與結(jié)論

根據(jù)上述設(shè)計的對比實驗步驟，采集10組實驗數(shù)據(jù)，將兩種信息系統(tǒng)下的巖土工程勘察信息獲取量進行對比，巖土工程勘察信息獲取量對比結(jié)果，如下表3所示。

表3 實驗結(jié)果對比表

通過表3可得出如下的結(jié)論：實驗組在相同勘察范圍內(nèi)巖土工程勘察信息獲取量明顯高于對照組，對于巖土工程勘察信息的獲取能力更強。因此，本文設(shè)計信息系統(tǒng)可識別的巖土工程勘察信息更為全面，可實現(xiàn)對巖土工程勘察信息的良好統(tǒng)計。

4 結(jié)語

本文基于GIS的應(yīng)用下，開展了巖土工程勘察信息系統(tǒng)的設(shè)計，并通過設(shè)計對比實驗的方式，驗證了本文設(shè)計的系統(tǒng)在實際應(yīng)用中可更加全面的識別巖土工程勘察信息，為巖土工程勘察工作的順利開展提供新發(fā)展方向，從根本上促進巖土工程施工區(qū)域的可持續(xù)發(fā)展。但由于本文在設(shè)計過程中未充分結(jié)合大數(shù)據(jù)技術(shù)的綜合運用，在后續(xù)研究中可以加入該技術(shù)在設(shè)計系統(tǒng)中的應(yīng)用，為巖土工程勘察信息系統(tǒng)提供全新的設(shè)計思路。