牟今容，曾玉清，張楊

（湖南省自然資源事務中心，長沙410007）

1 引言

城市工程地質(zhì)勘察鉆孔數(shù)據(jù)庫是指利用城市地質(zhì)勘察鉆孔資料將工程勘察項目信息、鉆孔信息、試驗信息及其各種關聯(lián)關系以屬性表、屬性字段及索引的方式表示出來的綜合數(shù)據(jù)庫。該數(shù)據(jù)庫不僅可滿足數(shù)據(jù)易創(chuàng)建、易存取、易擴充的需要，還可實現(xiàn)數(shù)據(jù)查詢、統(tǒng)計、匯總等多種功能。

本文依托“湖南省長株潭城市群核心區(qū)地質(zhì)資料信息服務集群化產(chǎn)業(yè)化”項目，建成了包含長株潭地區(qū)7 962份工勘資料、252 036個鉆孔、涉及21張屬性表的工程地質(zhì)勘察鉆孔數(shù)據(jù)庫，重點介紹建設城市工程地質(zhì)勘察鉆孔數(shù)據(jù)庫的方法及取得的經(jīng)驗，可為其他城市開展相關工作提供借鑒和參考。

2 鉆孔數(shù)據(jù)概念模型

湖南省長沙株潭城市群城市工程地質(zhì)勘察鉆孔多來源于工民建、公路、橋梁、軌道工程等項目在勘察階段完成的鉆孔，為了評價鉆孔揭露的主要巖土層，還進行了取樣試驗和原位測試。這些勘察成果數(shù)據(jù)大部分以該項目完成的巖土工程地質(zhì)勘察報告的形式集中體現(xiàn)。

經(jīng)大量工程地質(zhì)勘察報告的認真分析，按照報告中工程基本信息→鉆孔基本信息→鉆孔分層數(shù)據(jù)→試驗數(shù)據(jù)的順序，清理勘察項目完成的鉆孔數(shù)據(jù)、試驗數(shù)據(jù)及各種關系，建立了鉆孔數(shù)據(jù)概念模型[1]（見圖1）。

圖1 工程項目與鉆孔之間的實體-聯(lián)系圖（E-R圖）

3 鉆孔數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)設計

3.1 數(shù)據(jù)分類與屬性表設置

清理工程地質(zhì)勘察報告中的鉆孔數(shù)據(jù)、試驗數(shù)據(jù)后，再對數(shù)據(jù)進行分類并設置對應的屬性表。按照不同的數(shù)據(jù)設置了工程施工信息表1張，鉆孔基本信息表1張，鉆孔分層信息表1張，場地分層信息表1張，物理力學性質(zhì)試驗、三軸壓縮試驗、顆粒分析試驗等試驗數(shù)據(jù)表若干，如圖2所示[2]。

圖2 數(shù)據(jù)庫中屬性表展示

3.2 屬性表關聯(lián)與數(shù)據(jù)索引編碼

屬性表之間通過工程索引編碼和鉆孔索引編碼進行關聯(lián)。工程施工信息表與鉆孔基本信息表、場地分層信息表通過工程索引編碼關聯(lián)，鉆孔基本信息表與鉆孔分層信息表、各試驗數(shù)據(jù)表之間通過鉆孔索引編碼關聯(lián)，如圖3所示。

圖3 鉆孔數(shù)據(jù)庫屬性表關聯(lián)情況（部分）

設計數(shù)據(jù)索引編碼時，以一個工程為單位建立工程索引編碼，該工程中勘察完成鉆孔的索引編碼為工程索引編碼+3位數(shù)值型的鉆孔流水號。

3.3 數(shù)據(jù)庫屬性表內(nèi)容

數(shù)據(jù)庫中屬性表數(shù)量多，字段類型多樣，為規(guī)范數(shù)據(jù)表結(jié)構(gòu)，統(tǒng)一各類數(shù)據(jù)屬性表的數(shù)據(jù)項名稱、代碼、類型、長度、約束條件、單位等，設置了數(shù)據(jù)表結(jié)構(gòu)基本格式[3]。

由于收集到的地質(zhì)資料勘察時間、勘察目的、依據(jù)標準不同，導致鉆孔數(shù)據(jù)屬性命名、勘察階段劃分、參數(shù)取值、參數(shù)量綱等不統(tǒng)一。為方便建庫人員準確無誤地錄入鉆孔數(shù)據(jù)，有必要依據(jù)國家規(guī)范、相關行業(yè)技術標準規(guī)范，對數(shù)據(jù)項填寫內(nèi)容進行規(guī)范統(tǒng)一。主要包括以下內(nèi)容：（1）規(guī)范部分字段的填寫內(nèi)容，比如，原資料中勘察階段出現(xiàn)“詳細勘察”“施工圖設計勘察”“詳細工程地質(zhì)勘察”等幾種不同叫法，實為同一種勘察階段，在鉆孔數(shù)據(jù)庫建設時，統(tǒng)一按“詳細勘察”錄入，將“施工勘察”“補充測定”“施工中的勘察”“工程建設勘察”統(tǒng)一按“施工勘察”進行錄入。字段項“勘察階段”填寫內(nèi)容有這4種選項：可行性研究勘察、初步勘察、詳細勘察、施工勘察。（2）規(guī)定了字段填寫的類型。比如，所有的時間按年月日格式列出，如2004-02-18；字段項“原坐標系名稱”應填寫鉆孔原始坐標系的空間坐標系名稱和高程基準，且空間坐標系與高程基準之間用“/”隔開。（3）統(tǒng)一了巖土參數(shù)的量綱，避免錄入的數(shù)據(jù)單位不統(tǒng)一。比如，原資料中“巖土密度”單位為“g/cm3”“kg/m3”等，現(xiàn)統(tǒng)一按單位為“g/cm3”的數(shù)據(jù)進行信息錄入，不同單位的數(shù)據(jù)應進行坐標轉(zhuǎn)換。（4）規(guī)范了巖土參數(shù)的取值指標。巖土參數(shù)的統(tǒng)計值較多，比如，平均值、標準差、變異系數(shù)、標準值等，在鉆孔數(shù)據(jù)庫中統(tǒng)一填寫“巖土密度”“含水量”“重度”“孔隙比”“塑性指數(shù)”“液性指數(shù)”“壓縮模量”“壓縮系數(shù)”的平均值，填寫“內(nèi)摩擦角”“黏聚力”的標準值等。

4 鉆孔數(shù)據(jù)質(zhì)量機檢功能設計

關系型數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)表、屬性字段之間通過主鍵關聯(lián)，這樣可利用字段項之間的邏輯關系來控制數(shù)據(jù)質(zhì)量。完成鉆孔數(shù)據(jù)庫設計后，思考字段之間存在的邏輯關系，開發(fā)了機檢功能。主要包括以下3個方面：

1）鉆孔坐標正確性檢查（見圖4）。包括：（1）坐標位數(shù)檢查，如西安80坐標系下，X坐標應為6，為整數(shù)，Y坐標應為7，為整數(shù)。（2）坐標地理位置檢查，檢查坐標點是否位于某一市或者某個行政區(qū)等指定范圍內(nèi)。（3）同一項目中編號相鄰的2個鉆孔坐標距離檢查。同一項目完成的鉆孔大多比較集中，可通過計算編號相鄰的2個鉆孔之間的距離，判斷坐標之間的距離是否超過檢測值（可自行設定），如超過則提示用戶檢查坐標對錯。

圖4 坐標正確性檢查功能展示

2）鉆孔分層數(shù)據(jù)邏輯性檢查。包括：（1）鉆孔基本信息表中的“鉆孔深度”應與鉆孔分層信息表中該鉆孔“層底埋深”最大值相等。（2）鉆孔分層信息表中某層的層底埋深-上層層底埋深=該層的地層厚度，某層層底標高-上層層底標高=該層地層厚度，層底標高=鉆孔孔口標高-層底埋深。

3）試驗數(shù)據(jù)值域檢查。包括：（1）試驗段的起始、終止深度均不超過鉆孔深度。（2）試驗段長度不超過檢測值，如可將標準貫入試驗的貫入深度檢測值設定為30 cm，輕型圓錐動探的貫入深度檢測值設定為30 cm，重型和超重型圓錐動探的貫入深度檢測值設定為10 cm。（3）試驗結(jié)果不超過檢測值，如以百分比為單位的試驗結(jié)果應在0~100、土巖樣的密度等性質(zhì)指標不超過經(jīng)驗取值等。

通過機檢功能判斷以上邏輯關系，輸出檢查結(jié)果，來方便用戶改正，高效避免人為誤差。

5 結(jié)論

本文高度總結(jié)了“湖南省長株潭城市群核心區(qū)地質(zhì)資料信息服務集群化產(chǎn)業(yè)化”項目在建立鉆孔數(shù)據(jù)庫方面取得的經(jīng)驗和成果。主要內(nèi)容如下：

1）從工程地質(zhì)勘察資料著手，理清了鉆孔數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)設計的主要過程包括：建立數(shù)據(jù)概念模型，設計數(shù)據(jù)邏輯結(jié)構(gòu)，完成數(shù)據(jù)分類與屬性表設置、屬性表關聯(lián)與數(shù)據(jù)索引、屬性表內(nèi)容設計等，最終利用大量鉆孔資料建立了關系型數(shù)據(jù)庫。

2）提出的數(shù)據(jù)分類、數(shù)據(jù)表關聯(lián)及索引方法實現(xiàn)了鉆孔資料中眾多基本信息、分層信息、試驗數(shù)據(jù)等的有序管理，以及數(shù)據(jù)與數(shù)據(jù)之間的便捷索引。尤其在設計幾十張屬性表中幾百個字段項的填寫內(nèi)容方面，積累了實踐經(jīng)驗，主要表現(xiàn)在：規(guī)范字段的填寫內(nèi)容、格式，統(tǒng)一巖土參數(shù)的量綱，規(guī)范巖土參數(shù)的取值指標等。

3）利用字段特征及字段之間的邏輯關系開發(fā)的鉆孔數(shù)據(jù)質(zhì)量機檢功能能使建庫人員迅速便捷地查找出數(shù)據(jù)之間邏輯錯誤，縮短了人工檢查數(shù)據(jù)質(zhì)量的時間。