地理信息系統(GIS)具有強大的功能和先進的技術，因而在實際中得到了廣泛的應用和發展。隨着科技的不斷進步和發展，一定會推動地理信息系統(GIS)的進步和更新。下文對地質勘察中GIS的應用情況進行了研究。
摘要：地理信息系統(GIS)在地質勘察中的應用，爲地質勘查工作提供了很大的方便及支持，降低了地質勘察工作的難度，提高了勘察工作的效率，因此，應不斷的擴大其應用範圍，不斷的對GIS進行創新和完善，使其能夠進一步推動地質勘察工作的發展。
關鍵字：地質勘察，GIS，應用
引言
地理信息系統(GIS)是科技發展的產物，是社會進步和人類創新的標誌。地理信息系統(GIS)在地質勘察中的應用有利的推動了地質勘察的發展，地質勘察離不開先進的GIS技術，隨着地質勘察的發展，GIS必然會得到廣泛的應用。
1、GIS技術概述
地理信息系統(GIS)是以空間數據庫爲基礎，描述、存儲、分析和輸出空間信息的計算機技術系統。空間數據是GIS所表達的實質性內容，它是以空間位置爲參照的。在工程建設項目中，有大量的圖紙、圖表等地質資料。這些資料都是一系列相關聯的空間數據。利用GIS技術對這些工程地質信息數據進行管理，可以提高工程管理的效率和自動化程度。同時，引入三維可視化技術將工程地質信息直觀地反映出來可以給工程技術人員更加真實的感受。
從技術與應用的角度出發，GIS是解決空間問題的重要技術、方法與工具，以學科角度來說，GIS則是測量學、地圖學、地理學及計算機科學等學科基礎上發展的一門全新學科，具有學科體系的獨立性;從GIS的功能上來看，GIS能夠及時獲取、編輯、處理、存儲、輸出、顯示、及應用空間數據，且GIS具有完整的結構性與功能性。GIS作爲專業管理地理信息的計算機系統，不僅可分類、分級、分層地管理地理位置相關信息，還可將這些數據實現組合、分析、再組合、再分析，並實現檢索、查詢、修改、更新、輸出等。整個GIS技術是通過計算機、軟件、分析應用模型、空間數據庫、圖形用戶界面及系統工作人員組成，是一門專業化的技術。
2、工程勘察對地理信息系統的需求
隨着信息產業的不斷髮展,單一簡單的數據信息已不是人們關注的熱點,人們越來越熱衷於具有多層次數據結構,多功能綜合分析能力的時空型數據信息,也就是地理信息。根據IDC1995年3月調查的結果表明:現代人們的生活和管理活動中, 70%以上的信息數據與地理信息有關。但是,地理信息數據難以直觀地表示,方便人們使用。爲解決這類問題,一種新的軟件——地理信息系統(GIS)便應運而生。
地理信息系統(GIS)作爲輸入、存儲、檢索、分析和顯示與地理位置有關的各種特徵信息的計算機輔助決策的技術系統,允許專家們把更多的信息進行綜合分析研究。由於它能夠完善地將地理信息或其它數據直觀地在計算機上表示出來,並能對數據進行綜合分析、多重處理,符合人們對信息的多方面需求,因此在各個領域中獲得了廣泛的應用。由於工程勘察本身的特點,它的很多數據與地理位置的關係就更密切了。通過大量的工程實踐,我們體會到,要想進一步提高工程勘察的質量和效率,特別是需要做出宏觀決策時,大量與地理位置有關的數據是必不可少的。如在進行工程勘察場地複雜程度判斷時,需要有關地下水的數據,可利用我院“北京地區淺層地下水位動態規律研究”的科研成果,而該成果的數據只有在地圖上才能很好地反映和查詢。在進行工程抗震分析和場地液化判別時,則應用了我院“北京市區地震場地類別區劃研究”的科研成果,其數據也是與地理位置密切相關的。而要方便地查詢擬建揚地周圍工程勘察資料和數據也是在地圖上最有效。因此解決上述問題最好的方法就是建立一個地理信息系統(GIS)。爲進一步探索地理信息系統在工程勘察中應用的可行性,並考慮到推廣時計算機設備的承受能力,我們首先建立了一個桌面地理信息系統(Desktop GIS)。桌面地理信息系統要求有以下幾個功能:
(1)圖形數據庫的建立與管理:圖形數字化輸入、編輯修改;圖形數據更新,建立圖形的空間拓撲關係,完成各種圖形數據文件間的轉換;
(2)屬性數據庫的建立與管理:屬性數據輸入與更新、文件管理、屬性報表生成;同時要實現各類描述數據ASCII、INFO與數據庫DBF格式的輸入輸出,與其它系統(如工程勘察計算機輔助系統)的數據交換;
(3)圖形顯示與製圖輸出:各類圖形要素Poly—gon (多邊形)、Line (線)、Point(點)的製圖,地圖註記與標識,交互顯示與硬拷貝輸出;
(6)定製功能:提供二次開發功能,幫助用戶建立面嚮應用的信息系統;
(7)實用性:對計算機配置有較低的要求和合理的價格。基於以上分析,我們決定採用成熟的地理信息系統進行二次開發,經過調研,確定採用北京大學研製的CITYSTAR桌面地理信息系統。
3、CITYSTAR地理信息系統的結構及功能
CITYSTAR是WINDOWS環境下的桌面地理信息,系統包括圖形編輯、製圖、圖形查詢、遙感製圖、GPS等模塊,本系統使用了其中圖形編輯、製圖和圖形查詢功能。圖形編輯模塊主要是完成地理信息系統中背景地圖和專題地圖的圖形編輯、屬性庫編輯及建立拓樸關係等任務,其中包括對圖形進行圖層編輯、屬性庫編輯、拓撲編輯、圖幅編輯、密級設置和圖形轉換(如將DXF格式文件轉換成SVF格式文件)等功能,可以用數字化儀和鼠標進行點、線、多邊形等圖形元的`輸入。專題製圖模塊可以對圖形的線形、顏色、圖例等屬性進行編輯。這部分的主要功能如圖1所示。
圖1 CITYSTAR圖形編輯的主要功能
CITYSTAR的圖形查詢模塊如圖2所示。圖形顯示包括放縮(ZOOM)、漫遊及分層顯示等功能。查詢功能可以按圖形屬性查詢,也可以按範圍查詢,還有地圖量算、表達式查詢等功能,並可進行柱狀圖、餅形圖和線形圖的統計查詢。
圖2 CITYSTAR圖形查詢主要功能
我們充分利用桌面地理信息系統的這些功能,將工程勘察與地基評價計算機專家系統中與地理位置有關的數據建成地理信息系統,大大方便了這些數據的查詢和調用。
4、工程勘察地理信息系統的結構及查詢
在工程勘察地理信息系統中,與地理位置有關的數據包括:地震場地類別、第四紀土層厚度、水文地質分區、歷年最高水位及擬建工程附近工程地質情況等。加上必要的地理信息背景,在本系統中共建立了10個圖層。
(1)背景圖層,包括:1)市區街道層,圖元類型爲線狀;2)水體層,圖元類型爲多邊形;3)公園綠地層,圖元類型爲多邊形;4)地名層,圖元類型爲文字;5)地面標高層,圖元類型爲點狀。
以上各層的圖形屬性數據存儲在背景屬性庫中。
(2)重要工程摘要層,包括:
1)重要工程摘要圖層,圖元類型爲多邊形,圖形屬性數據存儲在工程屬性庫中,包括勘察編號、工程名稱…等字段,與該層圖形鏈接的還有一個工程圖片庫,可以查詢到一些主要工程的照片。
(3)地震場地圖層,包括:
1)地震場地類別層,圖元類型爲存在拓撲關係的面狀圖形,圖形屬性數據存儲在地震場地類別屬性庫中,包括場地類別等字段。
2)第四紀土層厚度層,圖元類型爲存在拓撲關係的面狀圖形,圖形屬性數據存儲在第四紀土層厚度屬性庫中,包括最大土層厚度、最小土層厚度等字段;
(4)地下水情況圖層,包括:
1)水文地質分區層,圖元類型爲存在拓撲關係的面狀圖形,圖形屬性數據存儲在水文地質分區屬性庫中,包括分區名稱、地貌類型、亞區等字段。
2)年水位等值線層,圖元類型爲存在拓撲關係的面狀圖形,目前圖形屬性數據存儲在1994年水位等值線屬性庫中,包括最高地下水位、最低地下水位等字段。以上各層可以同時顯示,也可以單獨顯示,或幾層組合顯示,非常方便。
在系統運行過程中,需要調用有關知識庫中的數據時,可在系統中直接啓動CITYSTAR的圖形查詢模塊CITYSTAR-VIEW。通過對地圖的放縮、平移,可以很快找到要查詢的地點,選擇要查詢的圖層,在相應的地理位置單擊鼠標,即可顯示該圖層的有關信息,對於重要工程摘要圖層,還可通過矩形區域或圓形區域進行範圍查詢。查詢出的數據,可通過WINDOWS的DDE(動態數據交換)功能傳輸到其它應用程序中去。
本系統是在工程勘察領域中首次利用GIS的概念和方法建立的地理信息系統,雖然是一個相對比較簡單的桌面地理信息系統,但是已經具備了地理信息系統的主要功能。它不但實現了工程勘察中與地理位置有關的數據的存儲、查詢,而且展示了GIS在工程勘察領域應用的廣闊前景。同時,也進行了多方的探索,積累了一些經驗。
結語
地理信息系統(GIS)在很多領域得到了應用，爲工程勘察和地下水的檢測提供了重要的幫助，地質勘察工作也在GIS技術的支持下得到了進一步的發展。爲了進一步的在地質勘察中發揮GIS的積極作用，應不斷的加大研究力度，做好技術的更新與改革工作，更好的爲地質勘察的實際服務。
參考文獻
[1] 李爲樂. RS和GIS在高寒山區鐵路地質勘察中的應用[J]. 山西建築. 2008(09)
[2] 劉勇. 基於GIS技術的工程地質資料管理系統開發與研究[D]. 西南交通大學 2005
[3] 陶士芳. 淺談遙感技術、GPS、GIS技術在地質工作中的應用[J]. 中國新技術新產品. 2009(03)