郑志宏
山东正元地球物理信息技术有限公司 山东 济南 250101
摘要：现阶段，以城市工程地质地理信息系统为依托，“数字地质”目标得以实现，在一定程度上，也推动了我国城市工程建设水平的提升。文章即对地理信息系统的内涵加以分析，在此基础上，对我国城市工程地质地理信息系统的发展现状进行了研究，并对未来阶段地质地理信息系统的应用提出相关思路，以期推动我国城市化建设的进程。
关键词：地质；城市工程；应用前景；地理信息系统
在互联网技术和虚拟现实技术飞速发展的背景下，我国信息技术基础设施建设的步伐也显著加快，“数字城市”理念应运而生。所谓“数字城市”，实际上就是信息化、可视化和智能化的城市，作为一个复杂的云系统，“数字城市”也是当前阶段我国的一项重要信息数字工程，基于“数字城市”，不仅能够解决重大资源问题，同时，也有助于城市环境的可持续发展。而作为“数字城市”的有机构成，“数字地质”则能够为城市空间信息数据库的构建提供相应的城市工程地质数据，对城市信息化建设、资源开发利用和环境保护工作等成效影响深刻。
从“数字地质”的基本构成要素来看，工程地质数据至关重要，当前阶段，如何构建完善全面的城市工程地质地理信息系统，确保城市工程数据信息数字化，已经成为“数字地质”领域的研究热点问题。第一，在城市工程项目特定的范围内，相关人员虽然可以直接获取工程项目的相关地质信息和试验资料等，但总体上来说，信息数据较为离散和孤立。第二，在我国经济迅猛发展背景下，高层建筑数量与日俱增，一定程度上，也拓宽了岩土工程的深度，而工程勘查资料成果不仅能够影响过往阶段下的城市规划和城市建设，同时，也能够对未来阶段城市建设产生影响。基于此，构建科学的城市工程地质地理信息系统，以专业的技术和手段表现城市地质成果，对城市规划、城市建设和城市发展颇具现实意义。
一、地理信息系统概念
作为一项源于上世纪六十年代的新型科学技术，地理信息系统能够实现对地理空间数据的采集、模拟、处理、分析和表达等。基于地理信息系统强大的空间数据管理和空间数据分析功能，以工程项目相应的标准和规范为依托，即可实现对城市工程项目基础地质资料、勘查专题和工程项目信息等数据精准进行管理和维护，并针对性构建城市工程地质地理信息系统[1]。总结来说，地理信息系统不仅能够对相关数据进行维护管理，同时，也能够精准查询和分析地理空间的地理信息，进而为后续阶段的城市建设中的设计和规划工作提供参照。另外，通过构建标准的地质数据库，科学融合地理信息系统，也可为我国“数字城市”的建设提供数据和应用服务。
二、我国城市工程地质地理信息系统发展现状
（一）城市工程地质信息系统
从当前阶段我国城市工程地质勘查数据成果的处理工作来看，主要由半人工等方式进行整理和收集，并依托CAD制图软件和Office表格处理等专业的计算软件，完成勘查图表和报告的制作，在此情况下，很容易衍生数据重复录入、管理效果差强人意、应用频率较低等问题，无法真正的契合城市工程地质信息需求。在地理信息系统和数据库等相关技术的支撑下，地质信息系统建设水平有所提升，自上世纪九十年代后期，我国北京、广州、上海等发达城市开始陆续进行城市工程地质信息系统的研究，并开始尝试应用地理信息技术构建等城市工程地质信息系统，而近几年间，我国武汉、大连和成都等越来越多的城市开始投入到城市工程地质信息系统的研发工作中来，并先后取得了较为理想的研究成果，不仅丰富了原有系统的数据库基本种类，且考虑了时代发展的要求，对计算机网络技术进行了优化，一定程度上，拓展了系统的数据应用。
总结而言，我国部分城市长期以来对城市工程地质信息系统的研发和运用，为我国城市工程建设和发展奠定了雄厚的经验基础，无论是在系统开发、系统应用，还是在系统技术储备方面，研究成果皆较为丰富。但是在当前阶段，我国所构建的城市工程地质信息系统，普遍为特定城市内的特定单位在整合本单位相应地质数据的基础上，结合单位实际发展情况，建立契合自身发展特色和实际运行情况的数据库，并以此为基础，所形成的集检索功能、分析功能和数据输出功能于一身的系统。更有甚者，在特定城市内不同的设计院中，每个设计院所构建的地质信息系统也不尽相同，此种情况不仅造成人力资源的浪费，同时也不利于企业经济效益的增加[2]。深入分析此种现象的原因可知，成果知识产权为一方面的制约因素，更为关键的则是作为地质信息系统的基本数据，地质资料的来源较多，既包括现场原位数据和实验室试验数据，还包括工程地质编辑软件输入的相关工程信息，同时，地质资料的数据格式也带有多样性，应用同样的设备保存数据，不同厂家数据保存格式存在明显的差异，且在数据输出方面，部分厂家加密影响二次读取，一定程度上，使基本数据的收集工作局限于一定的范围内，影响应有的深度拓展，“数字地质”目标的达成任重道远。
（二）城市工程地质地理信息系统的发展现状
从地理信息系统的构成来看，主要包括三个子系统，即：数据输入子系统、数据存储和检索子系统以及数据分析和输出子系统等。当前阶段，我国现有的城市工程地质地理信息系统，皆可划分为以上三大功能模块。
首先，在数据输入子系统模块，本单位数据编码较为规范，在此基础上，对相关数据成果资料进行整理，并科学应用计算机软件，构建属性和空间数据库，最终达成本单位城市工程地质数据库的构建目标。
其次，在数据存储和检索子系统模块，主要应用SQL Sever等数据库平台，以方便数据提取和数据扩展，为后续相关工作奠定数据基础。
最后，在数据分析和输出子系统模块，不仅与CAD平台深度融合，完成剖面线和等高线等的绘制，同时，部分系统还对相关基础软件进行了嵌入式的开发，依托基础数据，实现三维建模，最终形成地质结构模型，达成数据可视化目标。
由此可见，在早期阶段，我国的信息系统开发工作主要侧重于本单位原有数据资料格式转换和数据库平台标准输入等，但关于数据库的标准化却并未形成明确的界定，大部分系统主要契合本单位的数据格式要求[3]。同时，数据检索、数据分析和数据输出等功能，主要依托GIS软件平台实现，系统主要为C/S结构和单机版本，只能满足本单位的决策需要，且受落后的网络技术、计算机技术和编程软件开发技术的影响，城市工程地质地理信息系统功能的应用广度也受到限制。
在计算机技术和网络技术高度发达的今天，GIS技术也得以革新，尤其是移动 GIS 技术，更是倍受关注，日前，多功能、多平台城市工程地质地理信息系统的构建成为了一项新的发展课题[4]。所谓移动GIS技术，主要是在有限处理能力和移动计算环境背景下，为特定用户群体提供的带有分布式、随遇性和移动中特点的地理信息服务，同时，移动GIS技术结合移动计算技术和无线通信技术，对地理信息处理方式进行了优化和更新，使用户能够随时随地出于自身需要，获得自身所需的实时信息。从广义角度来看，移动GIS作为集成系统，汇聚GIS、GPS、多媒体技术和移动通信技术等于一身，故可在野外实时空间地理位置状态下运行，帮助用户获取所需信息，并于终端对信息进行综合处理与分析，有效优化了野外工作质量，提升了野外工作效率[5]。
三、城市工程地质地理信息系统应用前景分析
（一）拓宽城市工程地质地理信息系统应用深度
当前阶段，我国的城市工程地质地理信息系统建设在基本地质数据库平台搭建方面效果并不理想，对此种情况出现的原因加以分析，可总结出如下几点。第一，受知识产权因素制约，不同单位地质数据未实现流通，影响单位对更多源数据的收集。第二，受采集方式、采集途径和多样化的数据来源影响，无法构建统一的输入通道。第三，立足于本单位实际情况选择的数据输入格式编码影响平台搭建最终效果。总结来说，以上三点因素从根本上制约了我国当前阶段城市工程地质地理信息系统的横向发展水平，地质地理信息系统只适用于本单位的平台，无法真正意义上实现“数字地质”模型系统的构建[6]。基于此，亟待构建标准化的数据编码体系，对不同格式的基本数据进行读取和转换，最终形成统一的基本数据输入格式，达成完整“数字地质”平台的搭建目标。
另外，当前阶段我国大部分地质地理信息系统对地理信息技术的依赖性较强，凭借地理信息技术的强大功能，城市工程地质地理信息系统的专业性也较为理想[7]。基于此，可针对性强化系统的二次开发能力，逐渐提升其和其他系统平台的交叉利用效率，丰富“数字地质”的应用。
（二）深化地质地理信息系统，推进“数字地质”发展进程
新时期，在无线通信移动定位技术、互联网技术和计算机技术的推动下，地质地理信息系统的功能也渐趋强大，在将地质地理信息系统、互联网和计算机技术科学整合的背景下，可为用户提供理想的位置信息服务[8]。简单的来说，地理信息系统能够为用户提供坐标参数等相应地理信息，使用户能够和服务商进行信息互动，而移动GIS则利用终端，获取地理位置坐标，实际上是被动取得信息的过程，位置信息服务更是与之不同，其不仅覆盖了移动GIS，且能够精准向可知位置用户发送服务信息，服务过程带有主动性特点[9]。
依托地质地理信息系统，能够达成地质数据数字化、可拟化和模型化的目标，进而实现“数字地质”，依托移动GIS，则拓宽了“数字地质”的空间关系，强化了控制和决策能力。而位置信息服务则在GIS和移动GIS的基础上，更加侧重于服务功能的延伸，不仅丰富了“数字地质”的应用，同时，也推动更深层次目标———“智慧地质”的达成。
（三）重视 CAD+GIS+BIM技术的集成运用
毋庸置疑，城市工程地质地理信息系统无论如何发展，都与计算机辅助设计平台和建筑信息模型平台联系密切。首先，城市工程地质地理信息系统的基本地质数据普遍来源于计算机辅助设计系统平台，并以基本地质数据为依据，构建基本数据库。其次，“数字地质”既为BIM技术实现的设计单体提供地质基础数据，又提供了空间位置关系，同时，建筑信息模型又以CAD平台为基础[10]。由此可见，三者之间的关系为：计算机辅助设计平台为城市工程地质地理信息系统和建筑信息模型平台基本数据的获取和展示平台，而城市工程地质地理信息系统又和建筑信息模型平台相关联，基于此，新时期可以CAD、GIS和BIM作为研究重点，实现集成运用平台的开发，扩展城市工程地质地理信息系统的服务应用范围，从数据获取、利用、展示、服务等多方面加深与 CAD、BIM 平台的内嵌，最终提升我国城市工程建设水平。
结束语：
总而言之，城市工程地质地理信息系统在新时期我国社会发展阶段作用显著，基于此，有必要对其应用价值予以重视。文章即在分析地理信息系统内涵的基础上，细致探讨了城市工程地质地理信息系统的发展现状和应用前景，以期为后续阶段相关工作提供经验参照，最终推动我国经济建设的发展进程。
参考文献：
[1]李敏捷, 龚德书. 基于 GIS 的城市工程地质信息系统发展现状与展望[J]. 城市勘测, 2015, 000(003):161-164.
[2]陆海丽. 基于南宁盆地工程地质数据库的分区岩土性质及承载力研究[D]. 广西大学, 2016.
[3]张雪, 李潇, 刘钊. 探析北京市城市地质系列图数据库建设——以综合水文地质图为例[J]. 城市地质, 2018(2):104-108.
[4]彭湘林, 范文, 魏亚妮,等. 黄土高原城市工程地质分区——以铜川地区为例[J]. 吉林大学学报(地球科学版), 2017, 47(5).
[5]徐莹. 地理信息系统(GIS)在城市测绘中的应用探讨[J]. 信息系统工程, 2018, 000(012):24.
[6]张雪, 李潇, 刘钊. 探析北京市城市地质系列图数据库建设——以综合水文地质图为例[J]. 城市地质, 2018, v.13(02):108-112.
[7]梁宝仲. 基于SuperMap的工程勘察综合地理信息系统初探[J]. 地球, 2016, 000(003):259-260.
[8]宋越, 高振记, 王鹏. 基于大数据技术的云端城市地质三维可视化框架[J]. 中国矿业, 2020, 029(006):81-86.
[9]郏红伟. 浅谈南水北调中线工程地理信息管理系统建设构想[J]. 城市建设理论研究(电子版), 2019, No.291(09):51-51.
[10]童严文, 雷海智, 逯宏伟. 三维地理信息系统在智慧城市中的应用前景研究[J]. 智能建筑与城市信息, 2017, 000(012):108-109,114.