3S技术在工程地质环境质量评价中的应用

3S技术在工程地质环境质量评价中的应用

张颖

辽宁省第一水文地质工程地质大队有限责任公司锦州121000

摘要：城市规划作为城市建设管理中的一个重要环节，对城市的发展起到十分重要的作用。过高精度的工程地质环境质量评价研究，整合各种城市工程地质环境信息，利用3S技术建立城市工程地质环境信息评价系统，可以快速的检索、交换和共享地学信息，达到修订城市的详细规划、为政府管理决策提供依据和减灾防灾的目的。

关键词：3S技术；工程地质环境质量评价；解译；空间分析

1、引言

城市规划是对城市在一定时期内的战略性发展指导，是人居环境各层面上的、以城市层次为主导工作对象的空问规划【1】，是实现经济、社会、环境协调发展的重要手段，其根本目的是通过对城市土地和空间资源的合理配置来建设适合人类的栖境【2】。随着时代的发展，现代城市规划的内涵和外延也有了新的变化：涉及的面越来越广、内容越来越多、工作量和难度也越来越大。因而，没有对城市各种信息的全面了解和准确把握，是不可能做出一个好的规划建设方案的。

3s技术就是全球定位系统(GlobePositioningSystem，GPS)，遥感(Remote－Sensing，RS)和地理信息系统(GeographicInformationSystem，GIS)的总称。3s技术能够快速获得关于城市多维的、多平台、多时相、多波段、高精度和高分辨率海量空间信息数据，并可以将处理后的有关数据进行空间分析，为城市规划提供实时的、准确的信息【3】。基于3s技术的这些特点，使其在现代城市规划中，特别是城市空间布局与用地规划中得到了广泛的应用。

本文根据已有的钻孔点的基础数据，结合3S技术对研究区的工程地质环境质量进行迅速的、准确的、合理的评价。

2、GPS在工程地质环境质量评价中的应用

GPS定位技术用于城市控制网，具有精度高、速度快、效率高、成本低、成果精度均匀可靠的优点[4]。GPS是以卫星作为已知点，测量定位卫星到未知点的距离，进而获得未知点坐标。

根据钻孔点的具体位置，利用GPS卫星定位系统，精确计算出钻孔点的准确坐标，然后在卫片上划出研究范围，该区位于唐山市南部的渤海之滨，地理坐标北纬108°30′～108°45′，东经39°10′～39°20′。

3、RS在工程地质环境质量评价中的应用

“解译”或者“判读”（Interpretation）是对遥感图像上的各种特征进行综合分析、比较、推理和判断，最后提取出感兴趣的信息。遥感图像解译是从遥感图像上获取目标地物信系的过程，分为目视解译，即专业人员通过直接观察或借助辅助判读仪器在遥感图像上获取特定目标地物信系的过程；遥感图像计算机解译，即以计算机系统为支撑环境，利用模式识别技术与人工智能技术相结合，实现对遥感图像的理解和解译。传统的方法是采用目视判读，这是一种人工提取信息的方法，使用眼睛目视关察，凭借人的经验、知识和手头的相关资料，通过人脑的分析、推理和判断，提取有用的信息。遥感影像目视解译是一项认真细致的工作，解译人员必须遵循一定行之有效的基本程序与步骤，才能够更好的完成解译任务。遥感图像目视解译常用的方法：

直接判读法：根据遥感图像目视判读直接标志，直接确定目标地物属性与范围的一种方法。

对比分析法：包括同类地物对比分析、空间对比分析法和时向动态对比法。同类地物对比分析法是在同一遥感图像上，有已知地物推出未知目标地物的方法。

信息复合法：利用透明专题图或者地形图与遥感图像重合，根据专题或者地形图提供的多种辅助信息，识别遥感图像上目标的物的方法。

综合推理法：综合考虑遥感图像多种解译特征，结合生活常识，分析、推理某种目标地物的方法。

地理相关分析法：根据地理环境中各种地理要素之间的相互依存、相互制约的关系，借助专业知识，分析推断某一种地理要素性质、类型、状况与分布的方法。

综上，信系复合法把地形图和遥感图像重合，得出全区的地势平缓，利用直接判读法得出北部以种植水稻为主,河流渠道纵横交错，沼泽洼地非常发育，利用推理法得出南部海岸地带多为养殖水池，地形较复杂；地理相关分析法和综合推理法得出地表岩性多以灰黑色淤泥质粘土为主，含多量贝壳及碎片，土层含盐量很高，由现有资料可以看出研究区是一个正在开发建设的海边新城。

4、GIS在工程地质环境质量评价中的应用

利用空间分析技术，通过对原始数据模型的观察和实践，用户可以获得新的经验和知识，并以此作为空间行为决策依据。主要涉及到空间分析中的缓冲区分析和叠加分析。

缓冲区分析是指地理空间目标的一种影响范围或服务范围。从数学的角度看，给定一个空间对象或集合，确定他们的邻域，邻域的大小由邻域的半径R决定。

根据相关的地质资料得知，该区域内存在着一条南北走向的断裂，对发震断裂来说，强震时的地表变形破裂，对跨越其上的建筑物来说是不可抵御的，所以不应把建筑物建在断裂的正上方，应在其周围留出一定的缓冲区域，即缓冲区域的范围在200米，为了谨慎起见，建立了第二级缓冲区域，即在第一级的基础上又向四周扩大300米，在GIS的专业软件里形成了第一个图层――断裂的缓冲区图。

叠加分析是指在两个或多个数据层集之间进行的一系列集合运算，产生一个新数据层面的操作，多边形叠加的结果通常把一个多边形分割成多个多边形，属性分配过程最典型的方法是将输入图层对象的属性拷贝到新对象的属性表中。

根据研究区的已有资料和实际情况，制定出建筑物等级与砂土液化、地下水埋深标准和地基稳定性分级与评价标准，在GIS的专业软件中形成第二、第三个图层。

此时共形成了三个图层，第一个图层是断裂缓冲区图――地壳稳定性，第二个图层是地下水埋深和砂土液化的综合图，第三个图层是6m切面承载力分布图。在GIS的专业软件中对以上三个图层进行多边形的叠加处理，形成一个新的图层，同时系统会自动把三个图层的属性进行叠加，由于三个图层都是失量图层，所以其结果可能会出现一些碎屑多边形，对其进行过虑，消除碎屑多边形得出该区域建筑物适宜性评价图。

5、结语

由现有资料可知，不适宜件建建筑的区域，主要是由于该区域的冻融、砂土液化和断裂引起的，可以在这些区域内建造公园、苗圃、广场等有很少建筑物的场所，单层一般是指6层以下的建筑，该区大部分为单层区，适合发展住宅建筑。少数的多层区可以发展成商业区。

根据我国的国情,由于经济的快速增长,人类工程活动的周期大大缩短,故要求技术人员在短时期内快速、合理地评价预测区域地质环境与地质灾害,进行危险性区划,准确定位,对地质环境适宜性分析,避开不适合人类工程活动的区段,避免可能发生的地质灾害【4】。在城市规划中成功地运用3s技术将对城市的建设与管理起到巨大的推动作用【5】。因此，应用3s技术手段城市的工程地质环境质量做出更科学、更准确、更迅速的评价就显得十分重要。

参考文献：

[1]李德华．城市规划原理[M]．北京：中国建筑工业出版社，2001．

[2]杨培峰．城乡空间生态规划理论与方法研究[M]．北京：科学出版社，2001．

[3]梁勇，袁铭，等．数字城市建设与管理[M]．北京：中国农业大学出版社，2005．

[4]任伟.荷泽市四等GPS网的设计与实施[J].测绘通报，2008，（5）：43－45.

[5]高志宏，梁勇，林祥国.基于3S技术的现代城市规划应用研究[J].测绘科学，2007，32（6）：193～195.