(1)概述
深圳市城市地質調查信息系統是由深圳市調查研究單位投資實施的大型GIS信息管理項目。該項目於2002年6月開工，2003年2月基本完工。2005年，在原有系統的基礎上增加了網絡發布功能。
該系統采用深圳1∶1000(特區外1∶2000)地形圖作為地理背景底圖，可實現對調查項目、調查點數據、原位測試和土工試驗數據、水文地質試驗數據、區域地層巖性空間分布數據、區域地質構造空間分布數據等特征地質對象數據的綜合管理。
從1983開始，該數據庫中的管理信息包括已完成的各類勘探項目的全部信息，以及深圳特區1 ∶ 5萬地質圖中所包含的地層巖性和地質構造的空間分布數據。此外，還有羅湖斷裂帶高層建築沈降監測項目的部分數據和地質災害、地質遺跡的部分數據。
該系統被列為“2003年深圳市重點信息化項目”和“2003年深圳市建設科研項目”。
系統建設的主要目的和意義是:
1)全面有序地管理、開發和利用城市地質勘查資源。
2)為城市規劃、國土資源開發、城市建設和城市管理的決策分析提供地質信息依據。
3)為深圳社會經濟建設的可持續發展提供基礎地質地理信息。
4)規範統壹深圳市地質資源和工程地質勘察行業技術標準，實現網絡信息共享。
5)為城市防災減災、城市地質科學研究、巖土工程設計、工程地質勘察的發展提供服務。
(2)系統構建方法和實現技術
城市地質調查信息系統的建設需要采用GIS技術、數據庫技術和網絡技術進行開發。
地理信息系統(GIS)技術提供了空間數據及其屬性數據的集成，可以以地圖的形式顯示，並提供了各種層次的地圖空間數據查詢和表達功能。目前，國外主流的地理信息系統(GIS)平臺軟件有Arc/Info、MicroStation Geography、MapInfo和AutoMap，國內有MapGIS和SuperMap。從網絡運行環境來說，可分為客戶機/服務器(C/S)和瀏覽器/服務器(B/S)兩種模式，後壹種模式又稱為互聯網地理信息系統(WebGIS)。
深圳城市地質調查信息系統也分為兩個版本。之前的版本是客戶端/服務器(C/S)版本，是在國產SuperMap 2000軟件的平臺上開發的。後期版本為瀏覽器/服務器(B/S)版本，主要使用MicroStation Geographics平臺下的GeoPublisher作為服務器地圖數據發布引擎，客戶端使用自主開發的控件完成。
由於地理信息的海量數據特性，地理信息數據的存儲對數據庫管理系統的並發響應速度要求很高，存儲數據的方式主要有兩種:壹種是將空間地圖數據及其屬性數據集成存儲在壹個數據庫中；另壹種方式是將空間地圖數據及其屬性數據分開存儲，即地圖數據存儲為文件(壹般以地圖為劃分單位)，而屬性數據存儲在數據庫管理系統中。前壹種方式具有維護管理方便、技術先進、響應迅速等優點，是目前的發展方向，但技術實現成本高，系統不穩定。因此，深圳市城市地質調查信息系統仍采用空間地圖數據及其屬性數據分開存儲的方法，數據庫管理系統采用M S SQL Server2000。
圖3-3-1系統基本對象
由於計算機網絡和互聯網技術的普及，越來越多的計算機軟件擺脫了單機工作環境的限制，轉變為網絡化的協同工作模式。深圳市城市地質調查信息系統也是壹個網絡化的軟件系統，設計采用互聯網軟件技術實現。目前主要用於局域網應用，但其技術已經完全滿足在Intcrnet環境下的應用需求(圖3-3-1)。
(3)要素的分類和編碼
根據建設部《城市地理信息系統建設規範》的經驗和成果，深圳市城市地質調查信息系統分為城市地理基礎數據集和城市地質基礎數據集要素兩類，其中城市地理基礎數據集主要指地形、地物、地下管線、測繪標誌等數據要素， 而城市地質基礎數據是指城市地質工作和工程建設中所涉及的地層巖性、地質構造等空間數據，以及地質測繪和勘探所獲得的各種成果數據，如勘探點(鉆孔)、測繪標誌等。
深圳市城市地質調查信息系統城市地理基礎數據集中要素的分類與編碼基本參照了原有的測繪產品要素分類標準。如《1:500 1:1000 1:2000地形圖要素分類與編碼(G B 14804-93)》和《土地基礎信息數據分類與編碼》(GB/T 1393)因此，系統建設者根據實際工作需要，對各類要素進行了統壹分類與編碼，其成果已被規範采用
在元素分類和編碼過程中，強調以下原則:
1)唯壹性:編碼要唯壹明確。
2)擴展性:給定編碼規則和擴展區間，滿足實際應用中編碼擴展和增加的需要。
數字都是用數字編碼的，有***6位，第壹位是主題類別，第二位是類別，第三位和第四位是中類，最後兩位是子類和擴展位。
城市地質基礎數據集簡述如下(表3-3-1 ~ 3-3-7)。
1.地層巖石
表3-3-1地層巖石元素編碼
2.地質結構
表3-3-2地質構造要素編碼
3.水文地質學
表3-3-3水文地質要素編碼
4.地震地質學
表3-3-4地震地質要素編碼
5.環境地質學
表3-3-5環境地質要素編碼
6.地質資源
表3-3-6地質資源要素編碼
7.其他元素
表3-3-7其他地質要素編碼
繼續的
(4)數據組織
1.主要數據類型
系統數據主要包括基礎地理數據(1: 1000地形圖)、基礎地質數據和工程測量專題數據(圖3-3-2)。
2.元素屬性數據
系統主要要素的屬性數據見表3-3-8 ~ 3-3-18。
表3-3-8地層邊界屬性表
圖3-3-2系統管理數據庫的數據類型
表3-3-9巖石屬性表
表3-3-10土層屬性表
表3-3-11勘探點屬性表
表3-3-12故障屬性表
表3-3-13地震震中屬性
表3-3-14滑坡性質
表3-3-15危巖體性質
表3-3-16海水入侵帶特性
表3-3-17地質遺跡屬性
表3-3-18地面沈降區屬性
3.數據庫結構
系統由關系數據組織，勘探項目與勘探點數據之間的關系復雜。各元素屬性表與各輔助數據表之間的結構如圖3-3-3 ~ 3-3-5所示。
圖3-3-3調查項目相關數據表及關聯關系
圖3-3-4勘察工程場地(站點)相關數據表及其關系
(5)系統功能
1.項目查詢
系統根據關鍵字查詢和組合信息查詢提供數據庫中調查項目的檢索功能，或者根據地圖位置點擊、框選和不規則框選功能實現調查項目的查詢。
2.鉆探查詢
系統提供了點擊、框定、給出坐標範圍、繪制不規則區域等方法。，並在數據庫中選擇鉆孔進行查詢和分析。
3.位置查詢
該系統是壹個標準的GIS應用項目，可以實現GIS提供的各種定位和查詢功能。比如根據坐標定位查詢，根據地名定位查詢，根據其他關鍵詞定位查詢，或者瀏覽定位地圖等。
4.區域數據提取
通過在地圖上框定或畫出壹個區域，選定該區域的勘探點(鉆孔)，將這部分勘探點的數據以模擬“項目”的形式導出到勘探作業軟件(“勘探e”軟件格式)中進行進壹步分析，如圖3-3-6所示。
5.鉆井生成模擬
系統可以在給定的平面位置點選擇外圍鉆孔，通過數據插值模擬，生成壹個模擬鉆孔，可以用來查詢該點的估計地層和地層厚度。
6.報告和專題地圖輸出
系統提供地質平面圖、鉆孔柱狀圖、鉆孔剖面圖、原位測試鉆孔柱狀圖、地層匯總表、地層參數匯總表、土工試驗和原位測試結果匯總表等報表和專題圖的輸出功能。
圖3-3-5勘探孔與各種試驗數據表的關系
圖3-3-6 W ebGIS版本將選定的鉆孔輸出為模擬工程數據文件。
7.管理和維護功能
系統提供數據備份、訪問控制、數據入庫(數據手工錄入和整體導入)等功能。
8.網絡出版
系統建設之初采用傳統的C/S模式，之後逐漸擴展到B/S模式。通過Bentley GeoWebPublisher平臺，將地理地圖數據和鉆孔數據以Web方式發布，擺脫了客戶端繁瑣的維護和安裝任務，使網絡中的終端通過打開瀏覽器即可訪問和搜索系統的各種資源。
具體實現功能如下:
①地圖的縮放和平移；(2)地圖的查詢和定位；(3)對數據庫中的調查項目和勘探點進行各種交互式查詢；④輸出選定的勘探點作為模擬工程數據進行分析。
在客戶端開發項目中，結合Flash活動腳本技術，解決了單純依靠Bentley GeoWebPublisher提供的控件方式無法實現大數據發布的快速響應和客戶端地圖操作的靈活性的問題，客戶端界面更加友好，易於操作。
查詢頁面效果如圖3-3-7所示。
圖3-3-7繪制不規則區域的選定鉆孔
㈥系統的應用
該系統建成後，已在多個工程項目的地質信息采集、勘察前準備、成果匯編和周邊地質信息補充中得到應用，取得了良好的效果。這些項目包括:①深圳軌道交通4號線二期；②深圳防震減災信息管理系統項目；③深港西部通道深圳側接線工程；(4)深圳東部沿海高速公路項目；⑤深圳市龍崗區土地儲備開發中心北通道市政工程；⑥深圳和記黃埔觀瀾房地產有限公司觀瀾低密度住宅開發項目..
隨著項目中積累的勘探點數據和其他基礎地質資料的種類和數量不斷增加，深圳市城市地質調查信息系統提供的信息將更加詳細和準確，其管理和應用價值將逐步提高。由於制度的基礎性和代表性數據，制度所體現的公共服務價值將逐步體現出來。
2006年，該系統被評為國家優秀地理信息系統項目。
二、“勘測E”數字化勘測作業系統
(壹)建設思路
目前國內商用工程測量軟件基本都是在AutoCAD下進行二次開發，嚴重依賴國外軟件，用戶運行成本高，不利於軟件正版化，也不符合國家支持民族軟件發展的政策。另壹方面，在AutoCAD下開發的軟件必須犧牲許多定制功能，難以實現圖紙和零件的交互處理，不能滿足發展的需要。近二十年來，隨著科技的發展，對工程測量軟件提出了更多更新的要求。除了滿足常規計算機輔助制圖的功能外，具有全面的數據管理和分析能力、GIS應用接口、高度標準化、可定制化、擴展性強的測量軟件將是未來5 ~ 10年的主要發展方向。
針對這種情況，我們可以開發壹套不同於傳統思維，以城市工程測量為主要服務對象，通過內置自主知識產權的圖形平臺，完成測量數據采集處理、輸出和管理的專業軟件。“勘測E”數字化勘測信息處理軟件就是這壹思想的具體實現。
深圳市勘測研究院自主研發的“勘測E”數字化勘測信息處理軟件，特點是無需任何CAD軟件自主開發，用戶可壹次性完成正版化。軟件開發始於2003年，采用c++ builder和Visua1 C++開發。2004年，該軟件被建設部列為“2004年重點信息化建設項目”，並於2004年通過了建設部科技司組織的專家組鑒定。專家鑒定意見為“國內領先，國際先進”。
(二)“勘測E”CAD制圖平臺
“勘測E”所包含的自主開發的二維CAD平臺是壹個功能齊全的圖形繪制環境(圖3-3-8)，可以滿足工程勘測數據整理和圖形輸出的功能要求，也為其他巖土工程應用提供了壹個基本的圖形支撐環境。
1.繪制圖形
“勘測E”CAD圖形平臺實現了類似於AutoCAD繪圖操作的常用繪圖功能。包括繪制直線段、繪制多義線、繪制正多邊形、繪制矩形、繪制圓弧、繪制圓、繪制橢圓、繪制樣條曲線、繪制多行文本、生成塊和填充。
2.編輯圖表
“勘測E”CAD圖形平臺將實現AutoCAD常用的圖形編輯功能。包括刪除、復制、鏡像、偏移、排列、旋轉、縮放、裁剪、擴展、分解和對齊。
3.瀏覽功能
“勘測E”CAD圖形平臺將實現AutoCAD的常用瀏覽功能，包括圖形窗口的放大、縮小、平移等功能。提供多種放大和縮小瀏覽方式，包括窗口縮放、居中縮放等。
圖3-3-8“測量E”繪圖環境
4.輔助繪圖功能
“勘測E”CAD圖形平臺提供捕捉和正交輔助繪圖功能。捕捉點的類型有端點、中點、圓心、交點、切點、垂直點、象限點和最近點。
5.交互式繪圖
“Survey E”CAD圖形平臺為繪圖提供命令行輸入和畫筆交互。鍵盤模式可以精確輸入世界坐標，彌補了畫筆繪制精度不足的缺點。可以按ESC鍵取消當前命令，或者按Enter鍵完成當前命令；輔助繪圖命令(如平移、實時縮放和滾輪縮放)不會中斷當前繪圖並修改命令(如繪制直線和復制對象)。
6.層管理
“勘測E”CAD圖形平臺提供圖層管理功能。
1)創建多層:可以創建多層，每層管理自己的實體。
2)鎖定圖層:鎖定指定圖層，實體不可編輯修改。
3)隱藏圖層:隱藏指定的圖層，使實體既不可見也不可修改。
4)凍結圖層:凍結指定的圖層。
5)刪除圖層:刪除指定的圖層，該圖層所擁有的實體也將被刪除。
6)實體改變圖層:改變所選實體的圖層屬性。
7.圖形文件訪問
“勘測E”CAD圖形平臺提供圖形文件訪問功能。
1)兼容AutoCAD的DXF文件格式:可以打開和保存DXF文件，暫時不會處理AutoCAD專用的線型和字體。
2)用戶自定義文件格式”。CAD”:可以另存為壹個”。CAD "文件以文件流的形式存在，它也可以被讀取，並且它與早期版本兼容。
3)圖形源文件。wmf:可以保存為. wmf文件，但是不能讀取。
8.打印和打印預覽功能
測量CAD圖形平臺提供打印和打印預覽功能。
1)可以顯示當前局域網中可用的打印機。
2)可以顯示打印機的基本信息。
3)能夠根據對象的線寬和顏色預覽和打印圖形。
4)可以根據用戶指定的打印樣式打印和預覽圖形。如果同時指定了對象線寬和對象顏色，則優先選擇對象線寬和對象顏色。
5)打印樣式可以編輯保存為文件，打印樣式用顏色值表示，每個顏色值表示要打印的顏色、線寬和線型，最多可以有256個顏色值。
6)可以指定是否根據打印樣式預覽和打印圖形。
7)可以列出當前打印機支持的所有紙張類型。
8)可以指定打印方向:縱向和橫向。
9)可以指定打印區域:圖形邊界、圖形範圍、當前顯示的圖形和窗口選擇範圍。
10)可以指定打印比例和份數。
11)可以指定是以偏移模式打印還是以居中模式打印。在偏移模式下，您可以輸入相對於紙張左上角的X和Y方向的偏移距離。
12)批量打印功能，能夠批量打印輸出。
(3)調查操作的功能
1.數據輸入功能
提供各種勘察數據輸入功能，以及將靜力觸探試驗和壹些土工試驗軟件數據直接導入到系統中的功能。輸入界面如圖3-3-9所示。
2.專題地圖生成功能
1)布局方案:可根據工程數據自動生成輸出勘探點的布局方案，可根據畫筆點擊位置排列勘探點，並可拖動勘探點，或選擇勘探點排列剖面線。
2)平面圖:根據指定比例和原始輸入參數，自動生成輸出鉆孔的平面位置分布圖。圖紙內容包括:鉆孔、剖面線等。，並可疊加任意地形圖和地物。
圖3-3-9 "勘測E "鉆探數據錄入界面
3)直方圖:自動生成任意位置的地質直方圖等。
4)剖面圖:自動或手動劃分土層，自動生成工程地質剖面圖，包括鉆探數據、動靜態勘探曲線等原位測試數據、設計標高、基礎標高示意圖等。能夠編輯和處理各種特殊情況。
界面如圖3-3-10所示。
5)等值線圖和雲圖:根據各種經典算法(三角法、網格法等)自動生成地面等值線、各巖土層埋深等值線、各土層等厚等值線、基巖面等值線、地下水位等值線等等值線圖。);通過畫線，可以自由繪制等值線圖的內外邊界，過程直觀簡單。界面如圖3-3-11和圖3-3-12所示。
(4)模板定制
軟件提供自定義模板的功能，並根據模板自動生成圖形。不同單位或公司繪制的地質調查專題圖格式不同，但模板可根據自身要求定制；模板的尺寸符合國家圖紙尺寸規範(圖3-3-13)。
圖3-3-10 "勘測E "生成剖面示意圖
圖3-3-11 "偵察E "雲圖生成選項對話框
圖3-3-12 "調查E "等效雲圖生成效果
圖3-3-13“調查E”示意圖模板定制
1.圖形符號管理
系統提供自定義符號的功能。符號是具有特定含義的圖形塊，用於生成專題地圖；除了系統自帶的符號外，用戶還可以自由擴展自己的符號(圖3-3-14):
1)可以將本系統中的任何圖形保存為符號，並可以將符號分類顯示。
2)任何符號都可以按壹定比例直接拖入圖中。
3)您可以編輯和刪除符號。
2.調查報告的生成
自動提供工程勘察報告初稿，自動完成土工試驗、水質分析、原位測試的統計分析。
3.輔助工程設計
提供淺基礎沈降計算、樁基承載力和沈降計算功能(圖3-3-15)。
(5)三維可視化功能
該系統采用OpenGL技術和三維網格插值算法，實現了地層三維空間分布的模擬和顯示功能。並且可以用鼠標控制地層模型進行縮放、旋轉等觀察，輸出的視圖可以是圖形文件(圖3-3-16)。
圖3-3-14 "調查E "的符號管理功能
圖3-3-15 "測量E "輔助計算分析對話框
關於數據的導入導出，目前“勘測E”軟件可以將勘測項目數據文件整體導入深圳市城市勘測信息系統，也可以接收和打開深圳市城市勘測信息系統導出的項目數據文件。
“勘測E”網絡版和單機版勘測項目的數據也可以通過整體導入導出文件的方式進行無損交換。
圖3-3-16 "勘測E "三維地層分布模擬
㈥系統應用
目前，該軟件已在深圳及國內多個地區和單位的勘測內業中廣泛使用，並通過了“深圳市軌道交通4號線二期工程”等大型勘測項目的檢驗，取得了良好的應用價值。
軟件在應用中根據實際需要不斷改進和升級。
邊坡工程的三維可視化設計
1.概觀
目前邊坡支護工程的設計壹般采用二維圖紙，用平面、立面、剖面三視圖表示。由於坡度在空間上往往不是壹個簡單的“平面”，所以原始地形是壹個非常不規則的空間曲面。傳統的二維設計只能對上述問題進行粗略的概念表達，無法準確描述支撐前後的形狀。不僅工程量計算不準確，導致預算與實際成本出現偏差，還可能因設計條件不準確導致支撐不足或過度，造成安全隱患或工程浪費。
此外，永久性邊坡工程的景觀問題也越來越受到重視。建築工程在保證安全的同時，要求邊坡設計環保美觀，甚至起到景觀裝飾的作用。采用傳統的三視圖方法，不僅費時費力，而且對於復雜邊坡的邊坡規劃和定位往往會產生非常嚴重的誤差。而且經常發現壹些邊坡上的線條怪異，格子梁扭曲難看，很大程度上是因為二維設計圖表達不清，深度不夠，定位不準，無法指導和約束施工。
利用三維可視化邊坡設計是指利用三維空間建模技術建立邊坡精確的三維模型，進而進行支護結構布置和計算分析的新壹代設計方法。它可以消除傳統二維設計對於復雜邊坡的許多缺點，深圳勘測研究單位在這方面做了許多有效的嘗試。
2.工作成果
在M icroStation平臺下，開發了邊坡三維可視化建模系統，具體功能如下:①通過地形圖實現三維原始地形建模；(2)通過鉆孔信息，可以模擬三維地層的空間分布規律；(3)模擬結構面的空間產狀和分布；④實現三維開挖模擬和土方計算；⑤三維環境中邊坡支護結構的布置及工程量統計。
在空間建模的基礎上，系統將逐步開發三維景觀設計與展示、穩定性計算與分析等功能。邊坡可視化設計模擬效果如圖3-3-17、18、19所示。
圖3-3-17鋼筋混凝土格構梁支撐方案的三維建模效果
圖3-3-18錨桿鋼筋混凝土格構梁體系三維模型(1)
圖3-3-19錨桿鋼筋混凝土格構梁體系三維模型(2)