岩土工程勘察设计中CAD与GIS系统的结合应用分析
摘要：利用地理信息系统(GIS)和CAD相结合应用来解决岩土勘察行业在数据管理，可以提高成图效果
关键词：岩土工程勘察 GIS CAD 数据
CAD是由美国Autodesk欧特克公司于二十世纪八十年代初为微机上应用CAD技术而开发的绘图程序软件包，经过不断的完善，现已经成为国际上广为流行的绘图工具。现在基于CAD环境开发的岩土工程勘察软件、岩土工程治理设计计算软件、现场原位测试数据处理软件、测绘软件、室内试验软件等很多，主要用于岩土工程的勘察、设计、试验、检测等方面。而GIS 作为一门新型技术， 以其管理空间信息的独特优越性， 已经广泛应用于城市规划、资源管理、水利、农业、交通、能源、岩土工程等各个领域和行业。在岩土工程领域， GIS 的应用虽说起步较晚， 但发展却相当迅速。
一、 CAD与GIS系统应用比较分析
CAD是目前岩土勘察设计中应用最广，开发程度最深的软件。GIS与岩土工程CAD之间有共同之处也有差别。它们的差别主要表现在：⑴主要功能不同：CAD系统能够建立地理坐标和进行地理坐标转换，但是其缺乏地图处理的基本概念和基本功能。此外，岩土工程方面的CAD系统虽也具有绘图、地图数据处理、数据库管理的能力，但CAD主要是把设计过程和结果用数据库来管理，用图形、图像来表达，它不需要对地图及其相关属性进行综合管理，也不需要复杂的查询、叠加等功能。GIS则具有较强的地图数据处理和数据库管理能力以及图象的叠加能力，但它不具备辅助设计能力。⑵连接能力不同： CAD系统与数据库系统之间只有初步的连接，因此， 在CAD系统中连接数据的属性与其相应的地理实体是困难的，但在GIS中空间数据与属性数据几乎总是同时处理的，例如，如果用户修改空间数据，GIS则自动修改相应的属性数据。⑶分析能力不同:CAD系统分析能力是有限的，它无法解决许多空间问题，如方案设计、设计中的综合评价等经验性工作等。此外，CAD 无法实现根据空间关系的查询和多幅图的空间运算。而对空间信息及其相关信息的处理是GIS的基本功能，具有强大的处理空间问题的能力和综合评价和预察功能。
它们的相似之处主要表现在，都具有处理二维和三维地理图的能力。比如，ARC/INRO中的TIN模块， 是一个专门的地表模型生成、显示、分析模块，它可以 生成不规则三角网并进一步产生地表模型，对三维地 表模型进行显示分析，如三维渲染、剖面提取、土方填、 挖计算等。目前，GIS中都有功能强大的数据库管理模块，可以管理大量数据，有些是基于客户机制设计的，适用于大量用户共用大量同样的数据。
二 、具体应用
1.岩土勘察历史数据库的建立
对于一个勘察单位来说，工作期间完成的项目之中，有些工程是相邻的，甚至可能是在同一个场地，因此一部分勘察外业数据及室内试验数据是可以作为经验数据有效重复利用的。而目前大量的勘察数据都是以纸的形式存储，查找起来比较繁琐，不利于有效利用。如果利用GIS 系统，建立钻孔历史数据库，可以形象的认为将所有的勘察数据入库管理。再通过GIS 软件中提供的属性查询功能，就可以轻松查找到可以参考的历史勘察数据，大大提高了数据的查询效率。实现的过程非常简单，利用常用的任意一款GIS 软件，例如ArcGIS、MapGIS等软件，新建一个点类型文件，用于存储勘探点信息。然后将勘探点的各个属性输入进来，所有的勘探点就可以在同一地图中显示，再利用GIS 软件中提供的空间拓扑分析功能，就查找到相邻一定范围内的历史钻孔，通过显示的工程编号等属性，调出原有勘察数据及原始记录进行参考。
2.工程平面图及三维地质剖面图的制作
通常在岩土勘察项目中，工程平面图一般是辅以CAD 软件来绘制，而CAD 软件是通过简单的点、线及其填充图案来表现的。GIS 软件则可以通过渲染、色彩填充等表现出地势起伏及不同的地貌特征使地图更加美观，同时可以随时查询每一个地物的属性。GIS 软件赋给了每个地物真实的属性，而不再仅仅是一个简单的图形。在岩土勘察中，地质剖面图是非常重要的。目前，剖面图都是二维的平面图，仅仅针对某一个切面来表现。GIS 可以利用钻孔及试验数据，插值生成高精度真三维地质体属性模型，同时可对模型进行平移、缩放旋转及任意方向剖切的功能。使得勘察结果能\"所见即所得\"地表现在设计人员面前。
3. CAD 数据与GIS 数据的转换
岩土勘察的图形数据大多以CAD 文档的形式存在，而前面提到这些功能都是在GIS 软件中实现的，这就需要将CAD数据转换成GIS 软件格式的数据。通常的转化方法是，利用相关GIS 软件平台自带的数据转换功能，直接将CAD 的数据导入。数据被迫通过一个有限的数据模型进行转换。但是这种常规的转化方法，会存在一些不足：如图形要素丢失、变形及属性信息不足等。这些转换问题在FME(Feature ManipulateEngine)软件的转换实现过程中都得以改进。FME空间数据操纵引擎，是一个空间数据的提取、转换、加载的强大工具，可实现不同格式空间数据间的相互转换。
三 结论
由于GIS与CAD之间有很大的相似之处，且GIS专业软件与传统岩土勘察软件相比，在勘察数据的存储管理、地图可视化效果及勘察点及建(构)筑物空间分析功能等方面具有显著的优势。因此把CAD 与GIS结合起来， 将GIS 应用到岩土勘察查中是非常有效的一种手段，对于提高工作效率及成图效果都有重要的作用。
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