導(dǎo)語(yǔ)：鐵路工程地質(zhì)信息管理論文一文來(lái)源于網(wǎng)友上傳，不代表本站觀點(diǎn)，若需要原創(chuàng)文章可咨詢客服老師，歡迎參考。

1鐵路工程地質(zhì)勘察流程

實(shí)現(xiàn)集成化，首先要了解鐵路行業(yè)工程地質(zhì)勘察特點(diǎn)和工作程序。圖1比較客觀地反映了鐵路工程地質(zhì)勘察所要經(jīng)過(guò)的工作流程。它包含了外業(yè)調(diào)查和內(nèi)業(yè)整理兩部分工作，兩者有時(shí)需要交叉進(jìn)行。圖1中顯示，鐵路工程地質(zhì)勘察涉及的工序較多，過(guò)程較為復(fù)雜，服務(wù)的專業(yè)較多，滿足的要求也不一樣。

2工程地質(zhì)勘察信息

集成化的前提應(yīng)是信息化。實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)集成化的途徑就是要以信息為紐帶，通過(guò)信息的傳遞和作用，貫穿勘察整個(gè)周期。因此，信息的組織和管理在集成化中起著關(guān)鍵作用。一般工程地質(zhì)信息包含的內(nèi)容是多方面的。就鐵路工程地質(zhì)勘察而言，按工序可分為前期信息、中期信息和后期信息。前期信息多為指定性和任務(wù)性信息，包括勘察大綱、各種勘探點(diǎn)事前指導(dǎo)書(任務(wù)書)、巖土水試樣試驗(yàn)委托書等;中期信息一般為中間成果信息和過(guò)程信息，有勘探點(diǎn)成果圖表、野外調(diào)查的觀測(cè)點(diǎn)表、巖土水試驗(yàn)報(bào)告、物探報(bào)告等;后期信息以成果文件為主，含工程地質(zhì)平面圖、工程地質(zhì)縱斷面圖、各種類型的匯總表、計(jì)算表單、各類工程勘察報(bào)告或說(shuō)明、工程地質(zhì)勘察總說(shuō)明等?？傊?，信息十分龐雜也十分多樣化。集成化的目的就是為了信息的有效利用、有效管理。為了達(dá)到集成化，就必須實(shí)現(xiàn)鐵路工程地質(zhì)勘察過(guò)程信息化，信息化的前提顯然就是信息必須存儲(chǔ)。因此，首先著重考慮了各期信息存儲(chǔ)的方式和內(nèi)容、信息傳遞途徑以及信息作用的方式。

2.1信息存儲(chǔ)

工程地質(zhì)勘察有關(guān)信息類型無(wú)外乎有3種:文本型信息、數(shù)值型信息和圖形信息。不同信息存儲(chǔ)的格式和目的有所不同。而且實(shí)際工作中，需要將不同類型信息整合在一張表上，如勘探事前指導(dǎo)書，既含文本型信息，如技術(shù)要求，又有數(shù)值型信息，如孔深、里程、坐標(biāo);觀測(cè)點(diǎn)表和巖心鑒定表中既含文本信息，如地層描述，又含圖形信息，如素描圖和巖心柱狀圖。

2.1.1文本型信息

文本型信息包括word、excel及txt格式文件，多是一些描述性和說(shuō)明性的信息，它必須與其他數(shù)值型和圖形信息一起使用才有意義。存儲(chǔ)的目的主要是便于以后查詢、瀏覽以及與其他信息合并組成一種規(guī)定的格式，以便整體輸出。

2.1.2數(shù)值型信息

數(shù)值型信息主要包括數(shù)字、術(shù)語(yǔ)、符號(hào)和excel格式文件，這類信息用途最廣。存儲(chǔ)的目的是為了后期查詢、核對(duì)、糾錯(cuò)、調(diào)用、匯總、統(tǒng)計(jì)、計(jì)算時(shí)方便調(diào)用。哪些信息需要按數(shù)值型信息存儲(chǔ)是根據(jù)后期需要來(lái)確定的。

2.1.3圖形信息

圖形信息包括照片、CAD圖等。存儲(chǔ)的目的是為了后期調(diào)用、修改，同時(shí)也為了與數(shù)值型信息和文本型信息有關(guān)聯(lián)性，如一張照片的里程位置，CAD圖中所涉及的勘探信息、計(jì)算結(jié)果等。

2.2信息傳遞

各部分相互間的聯(lián)系就是通過(guò)信息傳遞來(lái)完成的。信息傳遞既有單向的，又有雙向的。需要信息傳遞的內(nèi)容均設(shè)為單獨(dú)字段。單向傳遞的多為文本信息，如描述性的內(nèi)容;雙向傳遞的多為數(shù)值型信息，如里程、坐標(biāo)、試驗(yàn)數(shù)據(jù)等。圖形信息既有單向的，如平面圖中的符號(hào)、小柱狀圖等;也有雙向的，斷面圖中的靜探分層等。單向信息傳遞按工作流程設(shè)計(jì)，其目的就是為了簡(jiǎn)化人工干預(yù)、提高工作效率和準(zhǔn)確性，為此，可以設(shè)置信息字段的繼承性、遞增性，避免重復(fù)輸入。雙向傳遞是根據(jù)后期信息結(jié)果反饋給前期信息庫(kù)進(jìn)行核對(duì)和修改，然后再返回到后期信息。如砂土的定名、黏性土的稠度、粉土的密實(shí)程度和潮濕程度等，野外定名和試驗(yàn)室定名有時(shí)不一致，就需要根據(jù)試驗(yàn)室定名來(lái)修改野外定名，即根據(jù)試驗(yàn)室定名自動(dòng)修改前期相應(yīng)字段內(nèi)容。平面圖勘察點(diǎn)的里程、坐標(biāo)換算、順號(hào)、換號(hào)等也是信息雙向傳遞的典型例子。

2.3信息作用

信息作用和信息傳遞是分不開的。大部分字段都是根據(jù)信息作用設(shè)置的，如鉆探事前指導(dǎo)書中設(shè)定孔深、是否取樣等為單獨(dú)字段，就是為了實(shí)際完成后進(jìn)行核對(duì)是否按指導(dǎo)書要求的孔深進(jìn)行，是否進(jìn)行了取樣。信息的主要作用反映在后期信息處理上，如統(tǒng)計(jì)、匯總、滑坡計(jì)算、沉降計(jì)算、濕陷計(jì)算、節(jié)理統(tǒng)計(jì)、赤平投影等。

3系統(tǒng)介紹

3.1系統(tǒng)概述

系統(tǒng)建設(shè)的目標(biāo)是建立和鐵路勘察工作業(yè)務(wù)流程相符合的工程地質(zhì)信息管理與應(yīng)用系統(tǒng)，以數(shù)據(jù)管理為核心，包含野外勘察、資料整理、資料提交等內(nèi)容，實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目?jī)?nèi)數(shù)據(jù)庫(kù)管理、平面圖編輯、斷面圖編輯、統(tǒng)計(jì)分析、計(jì)算評(píng)價(jià)、專業(yè)接口等功能，使系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)集成化、信息化和智能化，提高工作效率和工作質(zhì)量。

3.2系統(tǒng)功能架構(gòu)

本系統(tǒng)包括了工程地質(zhì)勘察所需的大部分功能，從數(shù)據(jù)錄入到提交相關(guān)專業(yè)的數(shù)據(jù)接口，都在本系統(tǒng)內(nèi)完成。為保證與項(xiàng)目有關(guān)的內(nèi)容都能方便管理和查詢利用，系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)就按上節(jié)討論的信息內(nèi)容依據(jù)不同的目的和用途放入數(shù)據(jù)庫(kù)中進(jìn)行管理。基于集成化的考慮，本系統(tǒng)主要包含了項(xiàng)目管理、數(shù)據(jù)錄入、數(shù)據(jù)管理、平面圖編輯、斷面圖編輯、計(jì)算分析、統(tǒng)計(jì)匯總、輔助工具、出圖管理、接口管理等模塊組成(圖2)。其中的計(jì)算分析工具也將大部分常用的工程地質(zhì)計(jì)算方法，如赤平投影圖，納入到系統(tǒng)中，以便充分利用數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行有關(guān)分析計(jì)算(圖3)。

3.3系統(tǒng)集成特點(diǎn)

3.3.1勘察管理功能的集成

(1)項(xiàng)目管理系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對(duì)項(xiàng)目?jī)?nèi)的信息按勘察設(shè)計(jì)階段、勘察起始時(shí)間、勘察分段、方案勘察進(jìn)行分類管理，具體的應(yīng)用都是在方案下進(jìn)行的。同時(shí)考慮了其他項(xiàng)目資料、其他段落資料、其他方案資料的引用管理。也考慮了不同段落、不同人員、不同方案下資料的歸并管理。通過(guò)各種項(xiàng)目管理方式，可以實(shí)現(xiàn)一條鐵路線的工程地質(zhì)勘察信息一體化，方便勘察信息的歸檔管理。該系統(tǒng)的項(xiàng)目管理方式也是類似軟件中首次使用。(2)數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)基本將整個(gè)勘察過(guò)程中發(fā)生的所有資料進(jìn)入數(shù)據(jù)庫(kù)并進(jìn)行有效的管理，數(shù)據(jù)庫(kù)包括了現(xiàn)場(chǎng)信息數(shù)據(jù)庫(kù)、勘察點(diǎn)數(shù)據(jù)庫(kù)、土工試驗(yàn)數(shù)據(jù)庫(kù)、設(shè)計(jì)文件數(shù)據(jù)庫(kù)、工點(diǎn)資料數(shù)據(jù)庫(kù)、平面圖和斷面圖數(shù)據(jù)庫(kù)等。值得一提的是，系統(tǒng)首次將現(xiàn)場(chǎng)管理、內(nèi)業(yè)資料整理、分析計(jì)算、統(tǒng)計(jì)匯總、出圖管理、數(shù)據(jù)接口等進(jìn)行了集成。實(shí)現(xiàn)了對(duì)野外勘察工作中有關(guān)工序文件的管理，包括鉆探事前指導(dǎo)書、試坑事前指導(dǎo)書、原位測(cè)試事前指導(dǎo)書、物探事前指導(dǎo)書、土巖水試驗(yàn)委托書等;實(shí)現(xiàn)了各種圖的圖紙選擇、自動(dòng)分頁(yè)、批量出圖的管理。

3.3.2圖形編輯的集成

系統(tǒng)中設(shè)計(jì)圖形編輯的內(nèi)容很多，包括巖芯鑒定表、原位測(cè)試成果表、觀測(cè)點(diǎn)表、平面圖、斷面圖、剖面圖等。前兩種在自主平臺(tái)上實(shí)現(xiàn)圖形編輯和生成，徹底避免了過(guò)去在AutoCAD下出圖順序難調(diào)、批量出圖困難的缺點(diǎn)，也方便了資料的順序歸檔。觀測(cè)點(diǎn)因編輯量較大，主要依托AutoCAD進(jìn)行編輯，然后依靠系統(tǒng)生成pdf圖，實(shí)現(xiàn)批量生成和出圖。平面圖和斷面圖編輯主要是利用AutoCAD功能，充分利用勘察點(diǎn)數(shù)據(jù)庫(kù)，實(shí)現(xiàn)圖形的部分內(nèi)容自動(dòng)填繪，圖上查詢數(shù)據(jù)庫(kù)，智能連層，并到達(dá)斷面圖接口數(shù)據(jù)生成的目的?？傊?，圖形編輯的集成是信息化的基礎(chǔ)上進(jìn)行的，是靠信息的傳遞實(shí)現(xiàn)了圖與數(shù)據(jù)庫(kù)的有效串通。

3.3.3分析工具的集成

分析工具由計(jì)算、統(tǒng)計(jì)、匯總、分析四部分組成。計(jì)算包括滑坡計(jì)算、地基沉降計(jì)算、樁基計(jì)算、黃土濕陷計(jì)算、液化判定、鹽漬土計(jì)算等功能，后三種能實(shí)現(xiàn)成批計(jì)算，并將計(jì)算結(jié)果放入相應(yīng)勘探點(diǎn)數(shù)據(jù)庫(kù)，以便后期統(tǒng)計(jì)、匯總。統(tǒng)計(jì)有工作量統(tǒng)計(jì)、節(jié)理統(tǒng)計(jì)、地基土的物理力學(xué)參數(shù)統(tǒng)計(jì)等。分析主要為赤平投影圖。

3.3.4專業(yè)協(xié)作功能的集成

(1)與勘探和土工試驗(yàn)的協(xié)作勘探包括鉆探、試坑、原位測(cè)試等內(nèi)容?？碧阶鳂I(yè)人員可以只錄入最原始的數(shù)據(jù)，后期由地質(zhì)人員根據(jù)需要進(jìn)行整理，這樣就保證了數(shù)據(jù)的真實(shí)性，也方便了在此基礎(chǔ)上的二次分析整理。更重要的是提供了各種勘探成果圖表的生成和輸出功能。地質(zhì)人員可根據(jù)實(shí)際需要，調(diào)整靜探分層位置，重新計(jì)算各層參數(shù)等。系統(tǒng)明確了土工試驗(yàn)數(shù)據(jù)的接口標(biāo)準(zhǔn)，依據(jù)試驗(yàn)結(jié)果，自動(dòng)對(duì)勘探數(shù)據(jù)進(jìn)行校核。依據(jù)事前指導(dǎo)書和試驗(yàn)委托書，對(duì)勘探取樣數(shù)量和質(zhì)量進(jìn)行比對(duì)，以方便地質(zhì)人員監(jiān)控勘探質(zhì)量。(2)與上、下游專業(yè)的協(xié)作系統(tǒng)提供了對(duì)其他專業(yè)提供圖紙的一系列數(shù)字化處理功能，從而使地質(zhì)專業(yè)在同一張圖紙上進(jìn)行本專業(yè)的工作，并確?？臻g上的統(tǒng)一。同時(shí)，隨著上游專業(yè)圖形的變動(dòng)而變動(dòng)，如線路方案的調(diào)整引起的各種地質(zhì)內(nèi)容里程的變化。地質(zhì)專業(yè)產(chǎn)生的成果提交給其他專業(yè)時(shí)，同時(shí)提交標(biāo)準(zhǔn)格式的數(shù)據(jù)接口文件。

3.3.5行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的集成

鐵路工程地質(zhì)勘察不僅要執(zhí)行鐵路行業(yè)制定的規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)，而且還要針對(duì)改移公路、房屋建筑執(zhí)行公路行業(yè)和工民建地基勘察相應(yīng)的規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)。因此，本系統(tǒng)在基礎(chǔ)數(shù)據(jù)錄入、圖形的生成也一并進(jìn)行了考慮，用戶使用時(shí)根據(jù)需要選擇即可，無(wú)需再用其他軟件完成。最重要的是實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)的共用。

3.3.6系統(tǒng)設(shè)置的模板化

模板化也是系統(tǒng)集成化的一種體現(xiàn)。本系統(tǒng)秉承系統(tǒng)設(shè)置模板化的先進(jìn)做法，把一些通用的圖表、符號(hào)設(shè)置為標(biāo)準(zhǔn)模板，集成在系統(tǒng)中，使整個(gè)系統(tǒng)圖表輸出和符號(hào)標(biāo)注保持統(tǒng)一，也為用戶個(gè)性修改提供了條件。如巖芯鑒定表，試坑鑒定表，原位測(cè)試成果表，各種統(tǒng)計(jì)匯總表，地層時(shí)代符號(hào)標(biāo)注、各種計(jì)算表單等，用戶可以根據(jù)自己的需要設(shè)置編輯，而不用再修改程序代碼。

3.3.7功能實(shí)現(xiàn)的靈活性

長(zhǎng)大鐵路線的工程地質(zhì)勘察，會(huì)遇到各種各樣的問(wèn)題，即使同一類問(wèn)題因條件不一樣也會(huì)出現(xiàn)不同的情況，要求采取不同的解決方式。如果有線路的中線數(shù)據(jù)和斷鏈數(shù)據(jù)，在圖下即可完成坐標(biāo)里程換算;如果沒(méi)有中線數(shù)據(jù)，則可利用CAD圖進(jìn)行。平面圖上的地質(zhì)小柱狀圖填繪既可人機(jī)交互完成，也可利用既有勘探資料自動(dòng)生成。地質(zhì)產(chǎn)狀既能人機(jī)交互標(biāo)注，也能讀數(shù)據(jù)庫(kù)自動(dòng)解決。最具特色的就是在系統(tǒng)的任何位置都可很方便地查詢到勘察數(shù)據(jù)中的內(nèi)容。

3.3.8輔助工具的集成自然界地層種類繁多，因工程目的，命名和表示方式也不盡相同，系統(tǒng)不可能開發(fā)出所有地層花紋、地層時(shí)代成因符號(hào)、巖性符號(hào)、地質(zhì)線型、不良地質(zhì)和特殊巖土符號(hào)等。本系統(tǒng)以集成輔助工具的方式有效地解決了系統(tǒng)符號(hào)、線型、花紋不足的問(wèn)題。這也是同類軟件中的首創(chuàng)。

3.3.9對(duì)BIM技術(shù)的支持隨著BIM技術(shù)在各個(gè)領(lǐng)域的持續(xù)走紅，近年來(lái)鐵路行業(yè)也在大力推廣BIM技術(shù)的應(yīng)用。作為最重要的基礎(chǔ)信息，鐵路工程地質(zhì)信息模型的建立也勢(shì)在必行。本系統(tǒng)為實(shí)現(xiàn)鐵路工程地質(zhì)信息模型建立已經(jīng)打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，其龐大的數(shù)據(jù)庫(kù)為模型建立提供了強(qiáng)有力的支撐，信息化的二維斷面圖為模型信息的傳遞提供了有力的幫助。一旦三維地質(zhì)建模技術(shù)成熟，將具備快速建立地質(zhì)BIM模型的能力。

4應(yīng)用實(shí)例

本系統(tǒng)不僅已在多個(gè)鐵路項(xiàng)目中得到應(yīng)用，而且還在公路項(xiàng)目勘察中發(fā)揮了巨大作用，尤其是系統(tǒng)中的里程、坐標(biāo)換算，自動(dòng)順號(hào)、統(tǒng)計(jì)匯總、計(jì)算等使地質(zhì)人員從繁瑣的數(shù)字處理中解脫出來(lái)，極大地提高了工作效率。下面以西安至銅川城際鐵路可研勘察為主，介紹系統(tǒng)使用效果。西安至銅川城際鐵路長(zhǎng)110km左右，可研階段的項(xiàng)目管理結(jié)構(gòu)如圖4所示。由圖4中可以看出，項(xiàng)目管理是以設(shè)計(jì)階段為一個(gè)完整周期考慮的。這樣考慮的原因是鐵路工程地質(zhì)勘察涉及的數(shù)據(jù)量非常巨大，如果將各個(gè)勘察階段放在一個(gè)庫(kù)里管理，會(huì)影響計(jì)算機(jī)處理速度，甚至無(wú)法啟動(dòng)?？裳?初測(cè))階段就劃分為一個(gè)段落，主要有3個(gè)方案，每個(gè)方案下包括從任務(wù)下達(dá)到資料提交整個(gè)周期內(nèi)的各種勘察內(nèi)容。所以，勘察數(shù)據(jù)是以方案為依托進(jìn)行管理的，所有勘察信息都是基于線路方案進(jìn)行存儲(chǔ)和管理的。圖4項(xiàng)目管理結(jié)構(gòu)西銅城際鐵路從西安北客站引出，與鄭西、大西客運(yùn)專線鐵路并行幾公里后跨渭河北上。所以，需要大量引用鄭西、大西客運(yùn)專線的勘察資料。本系統(tǒng)導(dǎo)入其他線路勘察資料功能就提供了很大的方便，使我們順利地將鄭西、大西客運(yùn)專線勘察資料導(dǎo)入到西銅城際鐵路勘察數(shù)據(jù)庫(kù)中。大量的鉆孔、靜力觸探、試坑等勘探任務(wù)都是通過(guò)該系統(tǒng)直接生成下達(dá)，基本是一氣呵成，并存入系統(tǒng)，后期很方便地查閱。觀測(cè)點(diǎn)、鉆探、試坑、靜力觸探等輸入基本符合規(guī)范要求和單位工作習(xí)慣，重復(fù)內(nèi)容的繼承性和遞增性極大地減少了操作人員的工作量，尤其是自主平臺(tái)的成果圖表輸出更是克服了過(guò)去不能成批完成的缺點(diǎn)，最重要的是可以人為控制排列順序，使輸出按用戶要求的順序完成，大大降低了工作強(qiáng)度，提高了工作質(zhì)量。此外，分離出來(lái)的一些內(nèi)容，如黏性土的塑性狀態(tài)、粉土的密實(shí)程度和潮濕程度、砂土及碎石類的潮濕程度和密實(shí)程度、巖石的層理產(chǎn)狀和節(jié)理產(chǎn)狀，以及濕陷性、液化判定結(jié)果等都為后期信息的分析、計(jì)算提供了必要條件。西安至銅川城際鐵路主要走行于黃土塬上，黃土濕陷是其遇到的主要工程地質(zhì)問(wèn)題，所以，針對(duì)大批量的濕陷計(jì)算，該系統(tǒng)只一鍵完成鐵路工程地質(zhì)勘察最為繁瑣的是各種勘察點(diǎn)和地質(zhì)產(chǎn)狀的標(biāo)注。本系統(tǒng)充分發(fā)揮了集成化的優(yōu)勢(shì)，一鍵完成從數(shù)據(jù)庫(kù)調(diào)用勘察點(diǎn)、地質(zhì)產(chǎn)狀，并自動(dòng)按坐標(biāo)標(biāo)注到平圖上。同時(shí)完成順號(hào)、里程計(jì)算等回饋到數(shù)據(jù)庫(kù)。僅此一項(xiàng)，提高工作效率達(dá)70%以上。此外，本系統(tǒng)在廣西資興高速公路詳勘項(xiàng)目的應(yīng)用也集中體現(xiàn)了標(biāo)準(zhǔn)集成的好處。資興高速公路全長(zhǎng)82km，詳勘加上利用的初勘資料共計(jì)有1200多個(gè)鉆探、500余個(gè)觀測(cè)點(diǎn)、100多個(gè)試坑、千余張照片，涉及的工程有500多個(gè)橋、隧道、路基工點(diǎn)等。系統(tǒng)對(duì)此都進(jìn)行了有效管理，實(shí)現(xiàn)了里程坐標(biāo)換算、編號(hào)順號(hào)、紙上布孔、平面圖勘察點(diǎn)及產(chǎn)狀標(biāo)注、斷面圖勘探點(diǎn)標(biāo)注、工作量統(tǒng)計(jì)等自動(dòng)化。實(shí)現(xiàn)了各種地質(zhì)符號(hào)標(biāo)注、斷面圖地層連層及標(biāo)注等的智能化。節(jié)理統(tǒng)計(jì)和赤平投影的功能為地質(zhì)人員分析巖體穩(wěn)定性提供了有力的幫助，極大地提高了工作效率和質(zhì)量。在此公路上的應(yīng)用也充分說(shuō)明了該系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)集成的成功。

5結(jié)語(yǔ)

(1)集成化使信息管理和應(yīng)用有機(jī)地結(jié)合在一起，避免了信息的重復(fù)輸入，提高了信息的利用效率，保證了信息的通暢交流，減輕了地質(zhì)人員的工作量。(2)信息的集成化有助于對(duì)鐵路工程地質(zhì)巨大信息量的有效管理，使不同段落、不同人員的工作得到合理的歸并成為一個(gè)整體，為單位勘察信息的有效管理提供了有利的條件。(3)工程地質(zhì)勘察信息的分門別類管理特別適合于鐵路行業(yè)線長(zhǎng)、分段實(shí)施、參加的人員眾多、勘探種類繁雜的特點(diǎn)。(4)圖形信息化和數(shù)據(jù)接口的形成，都為工程地質(zhì)BIM應(yīng)用提供了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

作者:于國(guó)新單位:中鐵第一勘察設(shè)計(jì)院集團(tuán)有限公司