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GIS在路桥设计中的应用

一、地理信息系统（GIS）在路桥设计中的应用

随着地理信息系统技术的发展,软件功能日趋多样化,其应用范围也由传统领域扩展

到其它越来越多的新兴或交叉学科目前,技术己经开始逐步融入并推动着土木工程大学科

中若干重要领域的进一步发展。从一定程度上讲,的应用模式正在逐步影响和改变着土木工

程师惯有的思维方式。

（一）、GIS技术在工程地质勘察软件中的体现

工程地质勘察行业中引入GIS技术,旨在利用GIS强大的数据管理和空间分析功能,对以

各种图件、图像、表格、文字报告为基础的单个工程勘察项目或区域地质调查成果资料以及

基本地理信息,进行一体化存储管理。在此基础上可以进行二维地质图形生成及分析计算,

并能够利用钻孔数据建立区域三维地质结构模型,采用三维可视化技术直观、形象地表达区

域地质构造单元的空间展布特征以及各种地质参数,建立集数字化、信息化、可视化为一体

的空间信息系统,为相关部门提供有效的工程地质信息和科学决策依据。目前,国内将GIS

技术和工程地质勘察业务相结合,对应用于工程地质勘察行业的GIS软件也成为软件研发的

新领域,如有武汉中地公司的MapGIS工程勘察GIS信息系统、理正勘察系列软件等。

典型的工程勘察GIS系统由以下几个功能模块组成：

1、数据管理

数据管理模块主要实现对地理底图、工程勘察所获取的资料和成果的录导入、转换、编

辑、查询等功能。其中数据建库可根据需要建立地理底图库或者工程勘察数据库,以实现对

海量数据的方便输入、存储和编辑而基于GIS强大的数据管理功能,工程勘察GIS软件能方便

实现诸如钻孔相关的试验表属性数据与图形数据的关联存储功能、各种三维地质模拟结果和

成果资料的存储管理功能、对多种成果图件及统计分析表单的快速查询功能等多种工程勘察

信息管理功能。

2、工程地质分析及应用

该模块基于GIS中数一模联动和空间分析功能,能够实现：

（1）生成与钻孔相关的钻孔平面布图、土层柱状图、岩石柱状图和工程地质剖面图等基

本图件；

（2）根据离散钻孔点生成等值线,比如地层层厚、层底层顶深度等值线、基岩面等值线、

地下水位等值线。

（3）根据试验数据生成各种试验曲线,如静力触探曲线图、十字板剪切试验曲线、三轴

压缩试验曲线图、土的颗粒级配曲线等。

（4）与办公自动化OA完美结合根据工程勘察所取得的数据自动生成工程勘察报告。

3、三维地质结构建模及可视化

该类模块能够根据用户选定的分析区域内的钻孔分层数据自动建立起能反映该区域地

质构造单元地层空间展布特征的三维地质结构模型对于地质条件比较复杂的区域,可通过用

户自定义剖面干预建模,处理夹层、尖灭、透镜体等特殊地质现象。同时可提供对三维地质

模型的多种可视化表现功能,比如生成任意方向切割模型、立体剖面图,以及三维空间量算

功能。

4、成果生成和输出

该类模块能对生成的各种二维图件、表格进行方便、灵活输出,以及对三维地质模拟结

果静态效果图、漫游图、空间分析量算结果的输出。

（二）、GIS若干功能在路桥设计中的拓展应用

1、空间插值功能生成工程地质等值线

工程地质等值线图是一种应用非常广的图形,它是在二维平面上把一种空间分布现象

中具有相同数值如土层厚度、基岩埋深等的离散点连接而成的图形。它是工程地质数据的图

像化表达,使人能够很好地看到工程地质数据变化的趋势,直观地看到计算机模拟的结果,

因此是反映区域地质情况的重要图件之一。

2、Voronoi多边形在岩体类型分布图编制中的应用

自然界中,广泛存在着相近相似原理,即距离相近的事物比距离远的事物具有更大的

相似性。在地质现象中,这种思想也普遥得到了印证并反映在各类工程地质图件中,比如由

钻孔柱状图得到的工程地质剖面图,以及绘制工程地质等值线如基岩埋深等值线等时,采

用的反距离权插值,离擂值点越近的样本点赋予的权重越大,均反映了这种原理。同样,在

编制岩体类型分布圈过程中,当离散采样钻孔点有限时,应用相近相似原理推断其他位置

的岩体类型也是比较合理的。

Voronoi多边形是根据已知点集对平面施行的一种分割,又叫泰森多边形,是荷兰气候

学家提出的一种根据离散分布的气象站的降雨量来计算平均降雨量的方法即将所有相邻气

象站连成三角形,作这些三角形各边的垂直平分线,于是每个气象站周围的若干垂直平分

线便围成一个多边形。用这个多边形内