地理信息系统在岩土工程中的应用
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地理信息系统在岩土工程中的应用摘要：地理信息系统（GIS）近年来在我国得到了广泛的运用，进入二十一世纪，更是与岩土工程有着不可分割的联系。
本文通过地理信息系统在岩土工程勘察及岩土工程相关的地质灾害分析中发挥的作用，说明GIS与岩土工程的联系不可分割，并通过岩土工程勘察信息系统的建立等，充分发挥岩土工程原有资料的作用，避免无谓浪费，提高工程效率。
关键词：地理信息系统岩土工程地质灾害0前言进入二十一世纪以来，岩土工程技术迅猛发展，以前由于勘察数据等的不透明，造成了严重的资源浪费，是原来已有的勘察数据丧失了其本该拥有的价值，而如果将区域内的岩土工程资料整理归纳融入地理信息系统中，进行模块化处理，联网接入，那么将无疑会大幅提高岩土工程的效率，同时产生很大的经济效益。
1.地理信息系统地理信息系统有时又称为“地学信息系统”或“资源与环境信息系统”是近几年发展起来的一门新兴的学科，[1]它是在计算机硬、软件系统支持下，对整个或部分地球表层（包括大气层）空间中的有关地理分布数据进行采集、储存、管理、运算、分析、显示和描述的技术系统。
随着计算机技术的不断应用和深入，地理信息系统在各个领域越来越发挥着重要的作用。
GIS的研究应用概括起来有以下两方面：1，利用GIS来处理用户数据。
2，在GIS基础上利用他的开发函数库二次开发出用户的专用地理信息系统软件。
在软件的基础上研究诸如岩土工程等问题[2]。
2.岩土工程岩土工程是把岩土体作为建设环境、建筑材料和建筑物组成部分，进而研究其合理利用、整治、改造的综合性应用学科。
也是一门理论与实践性都很强的新学科。
它是由岩土工程勘察、设计、施工、治理、监测、环保评价等组成的一个完整技术体系。
现代岩土工程的业务范围很广，主要有基础工程、地基处理工程、土石方工程、地下工程（隧道、洞）、土结构物、地质病害处理、环境地质工程、地震地质等。
可以说，只要有建筑就离不开岩土工程。
８０年代后期以来，随着现代信息技术的高速发展，计算机及信息管理技术在岩土工程领域得到广泛的应用。
信息化施工技术己应用岩土工程施工的全过程，成为一种必不可少的手段。
它对及时发现问题和险情，提供充足的时问以采取预防措施，特别是在大城市闹市区施工，由于临街高层建筑紧临马路，道路下埋着地下供水网络、煤气管道、通讯电缆等，其允许变形和下沉数值很小，高层深基坑位移将直接危及这些地厂设施，稍有不慎造成的损失不可估量…3.GIS在岩土工程中运用必然性建国以来，我国工程勘察一直以钻探为主，常依据钻探的“一孔之见”，结合工程技术人员的经验来加以推测；依靠勘探点的密度和深度来获得勘探成果的广度和精度。
由于自然界的条件千变万化，依赖这种手段获取的信息往往有限，一些前期工作也显得盲目和无序。
通过大量的工程实践，我们体会到，要想进一步提高工程勘察的质量和效率，特别是当需要做出宏观决策时，大量与地理位置有关的数据是必不可少的。
解决上述问题最好的方法就是建立一个地理信息系统。
目前，国内外结合城市地理信息系统（ＵＧＩＳ）的城市数字化工作发展迅速。
ＵＧＩＳ是集规划、测量、地理、信息、管理、社会、计算机科学和应用对象知识等为一体的综合技术。
工程勘察管理信息系统是ＵＧＩＳ的重要组成部分。
随着计算机科学的不断进步与发展，计算机在城市规划管理中的应用越来越普遍。
特别是作为信息技术一个重要分支的地理信息系统（ＧＩＳ）的应用与发展，为工程勘察管理信息系统的建设创造了有利条件。
4.ＧＩＳ在岩土工程中应用技术可行性ＧＩＳ的应用自８０～９０年代开始在我国大范围的应用，在煤矿资源、城市规划、遥感测量等领域应用较早。
随着计算机及网络技术的普及，在岩土工程中计算机技术的应用已经占有很大比例，在软、硬件具备的条件下，ＧＩＳ作为具有很好兼容性的资源管理载体，岩土工程数据的引入是完全具备可行性的。
5.岩土工程勘察系统建立5.1ＧＩＳ系统进行空间分析及建模的方法：ＧＩＳ空间分析空间分析就是需要通过注入ＧＩＳ系统中的数据，不管是岩土工程还是其他先关的数据，它需要这些数据通过特定的关系建立其联系来，如坐标、经纬度、海拔高度、甚至于其他一切跟所要分析的空间相关的数据。
[3]5..2建模①数据建模将城市规划或者区域地图与在不同建设场地的岩土工程数据关联起来是很困难的。
然而，ＧＩＳ能够描述地表、地下和大气的二维三维特征。
例如，ＧＩＳ能够将反应特定区域内的建筑物、地下水等快速制图。
而在这个特定区域内的工程岩土数据可以叠加在该图上进行分析论证，得出结果。
如该区域内进行岩土工程对建筑物的影响，对地下水的影响等。
②拓扑建模在过去的一定年限，在拟建设场地边上有没有任何其他的建筑物建设过？有没有任何满足在一定距离内且满足某个条件的这类建设项目？ＧＩＳ可以识别并分析这种在数字化空间数据中的这种空间关系。
这些拓扑关系允许进行复杂的空间建模和分析。
地理实体音的拓扑关系包括连接、包含、还有邻近。
③网络建模[4]6.地质灾害信息系统在灾害分析中作用地质灾害信息系统中应用ＧＩｓ技术，可以分解为３个层次来表述，即数据层、逻层层和表示层。
[5]其中数据层用来输入、存储和管理数据；逻辑层用来对地质灾害信息系统中的数据进行综合和融合，处理地质灾害信息系统的建模和空间分析；表示层是将地质灾害中的信息展现给用户，提供查询、检索和统计等功能[6]。
下面我们介绍岩土工程中最常见的地质灾害，结合他们说明GIS在岩土工程中的重要作用。
滑坡是在重力作用下，岩体或其他碎屑沿一个或多个破裂滑动面向下做整体滑动的过程与现象。
滑坡灾害及其影响因素都与其空间位置密切相关。
２０世纪末期尤其是９０年代美国、印度、荷兰和意大利等国家的科研人员先后利用ＧＩＳ建立各种分析计算模型，对滑坡灾害进行分析预测，为后面更好地利用ＧＩＳ研究滑坡奠定了基础[6]。
现在我们利用ＧＩＳ技术不仅能管理事物的相关信息还能进行空间分析，对滑坡灾害及其相关信息进行管理，并从不同空间和时间尺度上分析滑坡发生与环境因素之间的关系，定量或半定量地评价滑坡灾害发生风险及其可能发生灾害的范围。
以遥感（Ｒｓ）和全球定位系统（ＧＰＳ）方法为主，结合其它勘探、测绘、试验、调查等手段来获取数字形式的与地理坐标配准的滑坡基本信息，并利用ＧＩＳ技术存储和管理这些信息ＭＪ，建立基于ＧＩＳ的滑坡灾害危险性评价模型，实现滑坡危险性区划，为地区滑坡灾害防治和生态环境保护等提供重要决策依据[7]。
砂土液化是指饱和砂土或粉土在地震力作用下，土粒处于悬浮状态，致使土体失去强度造成地基失效的现象。
砂土液化涉及的因素较多，且与空间位置关系密切，正好能发挥ＧＩＳ的特点。
应该从系统的观点出发，将ＧＩＳ引入到砂土液化分析中，从而将分析数据、分析过程、分析结果科学高效地管理起来，这种思想同高速发展的信息化时代是完全适应的我们知道砂层在地震等外在应力的影响下容易发生液化，引人ＧＩＳ基础平台强大的图像处理功能来建立砂土液化数据库，方便我们进行液化空间分析和砂土液化评估。
众所周知，地震灾害具有突发性、不可预知性并产生严重的次生灾害的特点。
2008年5月12日汶川大地震的惨状历历在目，痛定思痛，我们从灾难救援过程及灾后评价中也获良多。
何玉林等在充分利用和开发先进的地理信息系统技术（ＧＩＳ）的基础之上，融合近些年工程地震和震害预测研究成果，建立了四川省地震灾害预测与评估系统[8]。
该系统可对发生在四川省境内的破坏性地震所造成的建筑物破坏、人员伤亡和灾民安置人数及经济损失，快速高效地做出科学意义的预测与评估，其结果作为各级政府和相关部门部署紧急救灾工作和灾区恢复重建的重要依据。
郭红梅等以软件工程为指导，提出了一种建立基于ＧＩＳ技术的城市地震现场搜救指挥辅助决策系统的技术思路和解决方案。
另外，地下工程中有70%的工程事故都与地下水有关，由此，我们不得不提及地下水。
地下水是一个不易掌控且不断变化的量，如何才能准确检测，合理处理？这就要求我们引入地理信息系统。
以北京市地铁十号线典型区段(国贸～芍药居)[9]为例,首先,根据北京市地铁典型区段大量的工程地质、水文地质资料,分析建筑场地的岩土环境和地下水分布特征,综合各项物理力学指标,以MapGIS为平台完成研究区段钻孔及其地下水资料空间数据库和属性数据库的建立,并实现数据的有效管理；使用MapGIS成图功能创建地下水位等值线图、地下水彩色立体等值线图、工程地质剖面图等,揭示地层水位分布状况；利用三维可视化技术建立区段地层三维模型并生成立体剖切栅状图,从不同角度对地层结构进行演示。
然后,在此基础上,初步分析了地下水引起的地铁灾害的形成机理,建立了北京市地铁典型区段地下水影响评价标准,并对地铁地下水灾害按照灾害类型及其风险等级进行分区等等,为邻近在建和未来建设的地铁工程防治地下水灾害,提高地铁建设的安全性提供了可靠依据。
7 结束语显然，GIS已与岩土工程发生了千丝万缕的联系，随着社会的发展，地下工程活动也将越来越多，如地下矿山、地铁、过江隧道、地下商城等，对地下资源和空间利用的深度和广度不断加大。
地下工程具有隐蔽性、数据量大、数据类型复杂等特点，依托ＧＩＳ为平台开发地下空间信息系统就显得十分必要。
地下空间信息系统是当前岩土工程研究中的一个重要发展方向。
今后随着GIS的发展与日益成熟，其必将得到为更广泛应用。
参考文献【1】刘明建，GIS技术在岩土工程中的推广应用。
【2】吕治辉，地理信息系统在岩土工程中的应用。
【3】郭达志，地理信息系统原理及应用。
【4】朱光;季晓燕,地理信息系统基本原理及应用。
【5】张伟锋，GIS技术在滑坡地质灾害应用中的问题处理。
【6】宋大应，基于GIS的地质灾害信息系统浅析。
【7】娄丹丹；徐刚，GIS在地质灾害风险评价中的应用研究进展。
【8】曹修定;阮俊;郑宝锋;吴悦;胡景山,GIS技术在地质灾害信息系统中的应用。
【9】雒林林；陈情来；张春生，GIS在我国岩土工程中的应用。
