基于GIS的城市工程地質(zhì)信息系統(tǒng)的設(shè)計(jì).doc

基于GIS的城市工程地質(zhì)信息系統(tǒng)的設(shè)計(jì)王月香1,陳竹安2（1.淮陰師范學(xué)院地理系 223001,2.東華理工大學(xué)地球科學(xué)與測(cè)繪工程學(xué)院，江西 撫州 344000）摘要：利用GIS開(kāi)發(fā)技術(shù)，結(jié)合工程地質(zhì)信息的特點(diǎn)，開(kāi)發(fā)工程地質(zhì)信息系統(tǒng)軟件，可解決現(xiàn)行工程地質(zhì)管理系統(tǒng)普遍存在的對(duì)地理信息方面管理的不足，加強(qiáng)對(duì)空間屬性的管理與分析，同時(shí)極大的縮短了系統(tǒng)開(kāi)發(fā)速度。本文以此為基礎(chǔ)，探討組件MapX5.0在城市工程地質(zhì)信息系統(tǒng)中的運(yùn)用，進(jìn)行了系統(tǒng)開(kāi)發(fā)平臺(tái)的選擇、系統(tǒng)模塊的設(shè)計(jì)、系統(tǒng)功能的設(shè)計(jì)、系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)的設(shè)計(jì)、以及系統(tǒng)主要功能模塊的最終實(shí)現(xiàn)，達(dá)到了城市工程地質(zhì)管理信息化的目標(biāo)。關(guān)鍵詞：城市工程地質(zhì)；設(shè)計(jì)；信息系統(tǒng)；GISDesign of City Engineering Geological Information System Based on GISWANG Yue-Xiang,CHEN Zhuan(1.Department of Geography; Huaiyin Teachers College; Huai an 223001; China,2.Faculty of Geoscience and survey Engineering, East China Institute of technology，F(xiàn)uzhou ,JX, 344000,China)Abstract: developing project Geological Information Systems software can Ubiquitous deficiency of geographical information management of geological administrative system of current project of settlement, strengthening the management and analysis on space attribute, but also shorten the development period of the software greatly , raise the expansibility of the software.This text is probe the application of MapX in the Geological Informaion System, simultaneously has carried on the choice of system developed platform , the system development environment determination, the system module design, the system function design, the system database design as well as the system various functions module finally realization, has achieved the anticipated design goal.Key words:comGIS; Geographic Information System; MapX0 引言隨著我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的蓬勃發(fā)展，城市建設(shè)的步伐和規(guī)模以前所未有的速度展開(kāi)，城市面貌日新月異，大量的建設(shè)項(xiàng)目使城市的巖土工程勘察活動(dòng)在深度和廣度上都達(dá)到了相當(dāng)規(guī)模，積累了大量的成果資料。這些工程勘察的資料成果不僅對(duì)過(guò)去的城市規(guī)劃、建設(shè)起到了相當(dāng)重要的作用，而且有很高的重復(fù)利用價(jià)值。若能系統(tǒng)管理、綜合利用這些資源，則無(wú)論是對(duì)城市區(qū)域規(guī)劃還是單項(xiàng)工程建設(shè)都有十分重要的意義。由于當(dāng)今高新技術(shù)的興起及信息產(chǎn)業(yè)的逐步形成，工程勘察方法大大改善，使得獲得的數(shù)據(jù)信息是多源的、海量的，如何科學(xué)處理與充分利用這些信息來(lái)評(píng)價(jià)地質(zhì)環(huán)境和規(guī)劃工程建設(shè)場(chǎng)地，是我國(guó)提高環(huán)境評(píng)價(jià)和資源利用水平的重要途徑。地理信息系統(tǒng)(Geographic Information System，簡(jiǎn)稱GIS)作為當(dāng)前高科技發(fā)展的產(chǎn)物，集空間數(shù)據(jù)與屬性數(shù)據(jù)的處理、管理、查詢、分析、輸入輸出等功能為一體，是處理這類海量地質(zhì)地理信息與地質(zhì)環(huán)境評(píng)價(jià)的強(qiáng)有力的工具。由于地質(zhì)信息所涉及到的數(shù)據(jù)量大，數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，既有空間數(shù)據(jù)，又有屬性數(shù)據(jù)，需有功能強(qiáng)大的空間數(shù)據(jù)庫(kù)管理功能才能滿足要求；而地質(zhì)信息的多源性、模糊性、非確定性和隨機(jī)性，使信息處理和空間綜合分析的模型十分復(fù)雜。傳統(tǒng)方法與手段，要么無(wú)能為力，要么因簡(jiǎn)化而缺失大量的信息，導(dǎo)致成果可靠程度的降低；此外，傳統(tǒng)的處理方法其成果表達(dá)也缺乏直觀性和可操作性。因而，用擅長(zhǎng)于處理地學(xué)信息，功能十分強(qiáng)大的地理信息系統(tǒng)(GIS )，建立城市工程地質(zhì)信息系統(tǒng)是十分必要的。1 需求分析系統(tǒng)開(kāi)發(fā)之前，首先要對(duì)使用系統(tǒng)的用戶和用戶的具體要求進(jìn)行詳細(xì)分析，從而保證所開(kāi)發(fā)的系統(tǒng)符合用戶的需求。通過(guò)分析，各潛在用戶對(duì)系統(tǒng)的要求主要有：(1)能為經(jīng)營(yíng)計(jì)劃管理部門和工程技術(shù)人員提供一套完整、直觀、簡(jiǎn)明的城區(qū)地層和地下水狀況資料，為方案制定、招投標(biāo)以及經(jīng)營(yíng)決策提供依據(jù)。(2)能為建設(shè)項(xiàng)目的立項(xiàng)、選址、可行性論證、初勘等前期工作提供場(chǎng)區(qū)巖土工程評(píng)價(jià)咨詢意見(jiàn)。 (3)能為城市地質(zhì)災(zāi)害防治系統(tǒng)的建立提供重要依據(jù)，并能為城市減災(zāi)防災(zāi)、地質(zhì)環(huán)境的保護(hù)與恢復(fù)及國(guó)土資源的開(kāi)發(fā)利用等提供服務(wù)。(4)能為城市地質(zhì)科學(xué)研究工作，如編制城區(qū)工程地質(zhì)圖、水文地質(zhì)圖、建筑基礎(chǔ)適宜性區(qū)劃圖、深基坑支護(hù)和防水方案的設(shè)計(jì)提供豐富而系統(tǒng)的資料。2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)2.1 系統(tǒng)空間模型建立城市工程地質(zhì)信息系統(tǒng)所包括的圖件有工程地質(zhì)圖（包括水文地質(zhì)圖、地形圖、城市圖）、勘察區(qū)平面圖、勘察區(qū)地層剖面圖，具有龐大的空間數(shù)據(jù)量，同時(shí)考慮地質(zhì)管理實(shí)際情況中對(duì)空間數(shù)據(jù)管理的要求，以及結(jié)合城市工程地質(zhì)圖形數(shù)據(jù)的綜合特點(diǎn)，從而采用三層結(jié)構(gòu)空間模型即城市工程地質(zhì)圖勘察區(qū)平面圖地層剖面圖。城市工程地質(zhì)信息系統(tǒng)空間模型結(jié)構(gòu)圖如圖1所示。 圖1 城市工程地質(zhì)信息系統(tǒng)空間模型2.2 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)根據(jù)城市工程地質(zhì)信息系統(tǒng)的具體要求，將整個(gè)系統(tǒng)分成5大功能模塊，分別是圖形管理模塊、編輯模塊、查詢模塊、專題地圖模塊、地層信息模塊，系統(tǒng)所涉及的數(shù)據(jù)采用空間數(shù)據(jù)庫(kù)和屬性數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行存儲(chǔ)，城市工程地質(zhì)信息系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如圖2所示。圖2 城市工程地質(zhì)信息系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖2.3 系統(tǒng)功能設(shè)計(jì)根據(jù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本原則以及用戶的需求，經(jīng)過(guò)廣泛的調(diào)查和研究，該系統(tǒng)應(yīng)具備以下功能：（1）工程地質(zhì)圖的存儲(chǔ)管理城市巖土工程勘察活動(dòng)將產(chǎn)生大量的工程地質(zhì)圖，如地質(zhì)工程平面圖、剖面圖、靜力曲線圖等，巖土測(cè)試圖，城市工程地質(zhì)信息系統(tǒng)必須能夠?qū)@些工程地質(zhì)圖進(jìn)行系統(tǒng)的管理。（2）工程地質(zhì)勘察資料管理城市工程地質(zhì)信息系統(tǒng)要求能夠?qū)Φ貙印?gòu)造、地貌、水文地質(zhì)等勘察資料進(jìn)行動(dòng)態(tài)輸入、更改、統(tǒng)計(jì)與查詢，實(shí)現(xiàn)信息化管理。（3）地質(zhì)信息查詢與分析在地圖上可進(jìn)行點(diǎn)查詢和面查詢。點(diǎn)查詢就是在地圖指定某個(gè)坐標(biāo)點(diǎn)的工程涵蓋的信息；面查詢包括統(tǒng)計(jì)內(nèi)容、緩沖區(qū)分析。（4）工程地質(zhì)信息專題地圖的生成專題地圖生成的圖件有第四系等值線圖（如某一地層的層面等高線、等厚圖、等深圖等）、不良地質(zhì)現(xiàn)象現(xiàn)狀圖（滑坡、軟弱地層、液化粉砂或粉土分布范圍）、水文地質(zhì)專題圖（某年水位等值線圖、某一含水層的分布等）。（5）地質(zhì)圖輸出功能輸出功能包括輸出圖、表的類別與資料共享格式轉(zhuǎn)化。3 系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)3.1 數(shù)據(jù)庫(kù)選擇數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)根據(jù)所采用數(shù)據(jù)模型可以分為層次數(shù)據(jù)庫(kù)、網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫(kù)、關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)、面向?qū)ο髷?shù)據(jù)庫(kù)以及其它一些數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)。根據(jù)運(yùn)行環(huán)境不同，數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)又分為桌面數(shù)據(jù)庫(kù)和服務(wù)器數(shù)據(jù)庫(kù)程序。在具體開(kāi)過(guò)過(guò)程中，要根據(jù)所開(kāi)發(fā)所采用的GIS平臺(tái)的不同選擇合適的數(shù)據(jù)庫(kù)。如果系統(tǒng)是采用GIS組件ArcObjects所開(kāi)發(fā)大型網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，則數(shù)據(jù)庫(kù)宜采用MS SQL Server 2000這樣的數(shù)據(jù)庫(kù)管理軟件，如果系統(tǒng)是采用MapX所開(kāi)發(fā)單機(jī)版軟件，數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)則可以選用安裝、維護(hù)都比較簡(jiǎn)單的Microsoft Access。3.2 數(shù)據(jù)庫(kù)邏輯結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)城市工程地質(zhì)信息系統(tǒng)建立過(guò)程中主要采集兩方面的數(shù)據(jù)：圖形數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)。在對(duì)地圖進(jìn)行數(shù)字化的過(guò)程中建立屬性表，通過(guò)屬性表保存相關(guān)屬性，如地層物理性質(zhì)屬性表保存有區(qū)域ID、區(qū)域名稱、含水量、重度、比重、孔隙比、飽和度、液限、塑限、液性指數(shù)、塑性指數(shù)、水平滲透系數(shù)和垂直滲透系數(shù)等屬性，地層原位測(cè)試表中保存區(qū)域ID、區(qū)域名稱、比貫入阻力、錐頭阻力、側(cè)壁摩擦力、摩阻比和標(biāo)準(zhǔn)貫入等屬性。各屬性表之間通過(guò)一些關(guān)鍵字建立各個(gè)表之間的關(guān)系。4 系統(tǒng)功能的實(shí)現(xiàn)通過(guò)GIS不同開(kāi)發(fā)方式的比較后，以及結(jié)合工程地質(zhì)信息系統(tǒng)的需要，本系統(tǒng)采用了MapInfo 公司提供的具有強(qiáng)大地圖分析功能的GIS組件MapX5.0作為開(kāi)發(fā)平臺(tái)，以Visual Basic作為開(kāi)發(fā)語(yǔ)言，通過(guò)構(gòu)件技術(shù)（ActiveX）和OLE（對(duì)象鏈接和嵌入）、SDE（空間數(shù)據(jù)引擎）等GIS系統(tǒng)集成技術(shù)對(duì)城市工程地質(zhì)信息系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)與開(kāi)發(fā)。在城市工程地質(zhì)信息系統(tǒng)中，城市工程地質(zhì)圖勘察區(qū)平面圖剖面圖之間是通過(guò)ID碼來(lái)進(jìn)行連接的，從而構(gòu)成了三層結(jié)構(gòu)，可以實(shí)現(xiàn)從城市圖到某個(gè)區(qū)域的平面圖的鏈接，各區(qū)域的平面圖上的兩個(gè)采樣點(diǎn)的連線和該連線所在剖面的剖面圖也通過(guò)連線的ID號(hào)和剖面圖建立鏈接。圖3為雙擊城市工程地質(zhì)圖中某個(gè)地質(zhì)工程勘察區(qū)域的圖元所打開(kāi)的對(duì)應(yīng)地質(zhì)工程勘察區(qū)域的平面圖。在地質(zhì)工程勘察區(qū)平面圖中，可以查看各個(gè)采樣點(diǎn)的基本信息，還有采樣點(diǎn)的土層信息。圖3 基于MapX的城市工程地質(zhì)信息系統(tǒng)平面圖顯示界面總結(jié)工程地質(zhì)信息系統(tǒng)采用MapX作為系統(tǒng)開(kāi)發(fā)平臺(tái)，利用MapX強(qiáng)大的數(shù)據(jù)管理和空間分析功能，系統(tǒng)管理、綜合利用城市地質(zhì)信息資源。通過(guò)工程地質(zhì)信息系統(tǒng)，可以分析、評(píng)價(jià)城市工程地質(zhì)(包括水文地質(zhì))成果資料，實(shí)現(xiàn)城市地層信息和地下水資源信息共享，為工程地質(zhì)勘察、水文地質(zhì)勘察、巖土工程設(shè)計(jì)、巖土工程咨詢的全面展開(kāi)提供服務(wù)，并在城市防災(zāi)減災(zāi)和城市地質(zhì)科學(xué)研究中發(fā)揮作用。工程地質(zhì)信息系統(tǒng)具有重要的實(shí)用價(jià)值和廣闊的應(yīng)用前景。創(chuàng)新點(diǎn)：將GIS引入到城市工程地質(zhì)管理中，實(shí)現(xiàn)了對(duì)城市工程地質(zhì)資料的可視化管理。所投欄目：GPS GIS參考文獻(xiàn)1 陳竹安,張立亭等. 基于Jackson方法的MapObjects屬性字段建立.微計(jì)算機(jī)信息.2008,1-1:182-1842 羅云啟, 羅毅. 數(shù)字化地理信息系統(tǒng)MapInfo應(yīng)用大全. 北京: 北京希望電子出版社, 20013 張新長(zhǎng), 曾廣鴻, 張青年. 城市地理信息系統(tǒng). 北京: 科學(xué)出版社, 20014 史濟(jì)民. 軟件工程原理、方法與應(yīng)用. 北京: 高等教育出版社, 20015 鄧良炳, 張新長(zhǎng). 地理信息系統(tǒng)與規(guī)劃. 廣東: 廣東省地圖出版社, 1995作者簡(jiǎn)介：王月香(1979-)，女(漢族)，江蘇淮安人，淮陰師范學(xué)院講師，碩士，從事地理信息系統(tǒng)研究 Biography: wangyuexiang (1979-),