CN112529982B - 一种地基土层等值线图绘制方法 - Google Patents

一种地基土层等值线图绘制方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种地基土层等值线图绘制方法，属于岩土工程勘察技术领域，包括以下步骤：S1、建立地基土等值线图绘制钻孔数据库；S2、地基土层异常数据处理；S3、勘察钻孔数据展点；S4、钻孔抽稀；S5、钻孔间距分析；S6、绘制地基土埋深等值线图。本发明步骤简练、使用方便、工程适用性强、成图快速便捷、精度高，特别适合区域地质、岩土工程勘察项目的地基土层发育分布规律研究。

Description

一种地基土层等值线图绘制方法
技术领域
本发明属于岩土工程勘察技术领域，涉及一种地基土层等值线图绘制方法。
背景技术
查清地基土层的空间发育分布规律是岩土工程勘察的重要任务之一，我国幅员辽阔，地基土成因复杂多变，不同成因的地基土其底板埋深及其厚度在不同空间位置上具有明显的差异。
在岩土工程勘察中，绘制地基土埋深等值线图是反映其发育分布规律最直观、最主要的方法，其基本原理是将离散的岩土工程勘察钻孔地层数据进行空间插值，从而得到整个研究区域的地层数据，并以等值线图的形式呈现出来。
但在实际工程中，受岩土工程勘察钻孔数量、分布距离等的限制，在特定空间尺度下插值绘制的地基土层发育分布等值线图有时并不精确，多数与实际地基土层分布差别较大，不利于岩土工程分析评价，精度也达不到工程建设应用的要求。
综上所述，提出一种在特定空间尺度下准确反映地基土层空间发育分布规律的等值线图绘制方法十分迫切。
发明内容
本发明要解决的问题是一种地基土层等值线图绘制方法，属于岩土工程勘察技术领域，其步骤简练、使用方便、工程适用性强、成图快速便捷、精度高，特别适合区域地质、岩土工程勘察项目的地基土层发育分布规律研究。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种地基土层等值线图绘制方法，属于岩土工程勘察技术领域，包括以下步骤:
S1、建立地基土等值线图绘制钻孔数据库，以ACCESS数据库为平台，建立包括项目信息图、钻孔信息图和地基土层信息图的数据库；
S2、地基土层异常数据处理，将数据库中钻孔信息图中的数据与地基土层信息图中的数据联合导出至EXCEL中，分析不同钻孔同一标准地基土层埋深分布范围，去除埋深范围异常的数据；
S3、勘察钻孔数据展点，将处理完的地基土层数据按坐标精准定位后，展布在ArcGis平台上，形成“地基土埋深”图层；
S4、钻孔抽稀，在ArcGis平台上，编辑“地基土埋深”图层，增加“优先级”和“name”两个字段，然后采用SubPoints工具进行钻孔抽稀，根据项目区域面积，设置不同的抽稀钻孔间距，抽稀完成后生成各个不同间距下地基土埋深的数据图层；
S5、钻孔间距分析，将不同钻孔间距下的地基土埋深数据进行空间插值分析，采用均方根预测误差(RMSE)评价不同钻孔间距下地基土层埋深的插值精度；
S6、绘制地基土埋深等值线图，以ArcGis平台为基础，选取最小的均方根预测误差(RMSE)数据进行插值，设定像元尺度、搜索半径和半变异模型的范围，绘制地基土层埋深等值线图。
进一步的，步骤s2中去除埋深范围异常的数据通过土层埋深数据的平均值加减1.645倍均方差来确定。
进一步的，步骤s4的抽稀钻孔间距可设置为500×500m、1000×1000m、1500×1500m、2000×2000m、2500×2500m、3000×3000m、3500×3500m和4000×4000m。
进一步的，步骤s6的插值方法采用普通克里格法(Ordinary Kriging)，像元尺度设定为50m，搜索半径均为周边12个点，半变异模型为球面，并填充颜色，增加指北针、比例尺和图例。
与现有技术相比，本发明具有的优点和积极效果如下：
1.本发明步骤简练、使用方便、工程适用性强、成图快速便捷、精度高，特别适合区域地质、岩土工程勘察项目的地基土层发育分布规律研究。
2.本发明将不同钻孔间距下的地基土埋深数据进行空间插值分析，采用均方根预测误差(RMSE)评价不同钻孔间距下地基土层埋深的插值精度，均方根预测误差(RMSE)越小，插值精度越高、插值效果越好。
3.本发明的埋深范围异常数据通过图5中地基土层埋深数据的平均值加减1.645倍均方差来确定，去除异常值后最终结果更加准确。
4.本发明的钻孔间距可以根据实际情况调整抽稀，均方根预测误差(RMSE)越小的抽稀间距，最终插值结果的准确性越高。
5.本发明的插值方法采用普通克里格法(Ordinary Kriging)，像元尺度设定为50m，搜索半径均为周边12个点，半变异模型为球面，并填充颜色，增加指北针、比例尺和图例等，与传统地基土等值线图绘制方法相比，该方法绘制的等值线图具有精度高、易于再次开发和利用的特点，可以在城市建设项目地层分析评估、区域性地层研究等方面推广应用。
附图说明
构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1是本发明一种地基土层等值线图绘制方法的流程图；
图2是本发明一种地基土层等值线图绘制方法的项目信息图；
图3是本发明一种地基土层等值线图绘制方法的钻孔信息图；
图4是本发明一种地基土层等值线图绘制方法的地基土层信息图；
图5是本发明一种地基土层等值线图绘制方法的地基土层埋深图；
图6是本发明一种地基土层等值线图绘制方法的地基土层钻孔原始数据展点图；
图7是本发明一种地基土层等值线图绘制方法的地基土层钻孔原始数据抽稀图1；
图8是本发明一种地基土层等值线图绘制方法的地基土层钻孔原始数据抽稀图2；
图9是本发明一种地基土层等值线图绘制方法的地基土层钻孔原始数据抽稀图3；
图10是本发明一种地基土层等值线图绘制方法的地基土层钻孔原始数据抽稀图4；
图11是本发明一种地基土层等值线图绘制方法的地基土层钻孔原始数据抽稀图5；
图12是本发明一种地基土层等值线图绘制方法的地基土层钻孔原始数据抽稀图6；
图13是本发明一种地基土层等值线图绘制方法的地基土层钻孔原始数据抽稀图7；
图14是本发明一种地基土层等值线图绘制方法的均方根预测误差图；
图15是本发明一种地基土层等值线图绘制方法的地基土层等值线图。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
下面结合附图对本发明的具体实施例做详细说明。
如图1～15所示，本发明为一种地基土层等值线图绘制方法，属于岩土工程勘察技术领域，包括以下步骤，
S1、建立地基土等值线图绘制钻孔数据库，以ACCESS数据库为平台，建立地基土等值线图绘制钻孔数据库，数据库数据主要内容包括：
(1)项目信息图：包括工程序号(gcxh)、工号(gonghao)、工程名称(gcmc)、工程地点(gcdd)、建设单位(jsdw)等信息，如图2所示；
(2)钻孔信息图：包括钻孔编号(konghao)、钻孔坐标(x、y)、钻孔类型(kongxing)、钻孔深度(kongshen)、孔口标高(biaogao)、地下水位标高(jsw)等信息，如图3所示；
(3)地基土层信息图：包括地基土层时代成因(chengyin)、底板埋深(shendu)、岩性(mingcheng)、状态描述(beizhu)等信息，如图4所示；
S2、地基土层异常数据处理，将数据库中钻孔信息表中的数据与地基土层信息表中的数据联合导出至EXCEL中，分析不同钻孔同一标准地基土层埋深分布范围，去除埋深范围异常的数据，处理后的数据如图5所示；
S3、勘察钻孔数据展点，将处理完的地基土层数据按坐标精准定位后，展布在ArcGis平台上，形成“地基土埋深”图层；
S4、钻孔抽稀，在ArcGis平台上，编辑“地基土埋深”图层，增加“优先级”和“name”两个字段，然后采用SubPoints工具进行钻孔抽稀，根据项目区域面积，选择不同的抽稀钻孔间距，抽稀完成后生成各个不同间距下地基土埋深的数据图层；
S5、钻孔间距分析，将不同钻孔间距下的地基土埋深数据进行空间插值分析，采用均方根预测误差(RMSE)评价不同钻孔间距下地基土层埋深的插值精度，均方根预测误差(RMSE)越小，插值精度越高、插值效果越好，如图14所示，均方根预测误差(RMSE)在钻孔间距为2000米时最小，此时的插值精度最高，数据最准确；
S6、绘制地基土埋深等值线图，以ArcGis平台为基础，选取最小的均方根预测误差(RMSE)数据，设定像元尺度、搜索半径和半变异模型的范围，绘制地基土层埋深等值线图，绘制完成的地基土埋深等值线图如图15所示。
优选地，去除埋深范围异常的数据通过图5中地基土层埋深数据的平均值加减1.645倍均方差来确定，去除异常值后最终结果更加准确。
优选地，抽稀钻孔间距可设置为500×500m、1000×1000m、1500×1500m、2000×2000m、2500×2500m、3000×3000m、3500×3500m、4000×4000m，如图6～13所示，也可以根据实际情况调整抽稀间距，均方根预测误差(RMSE)越小的抽稀间距，最终插值结果的准确性越高。
优选地，插值方法采用普通克里格法(Ordinary Kriging)，像元尺度设定为50m，搜索半径均为周边12个点，半变异模型为球面，并填充颜色，增加指北针、比例尺和图例等，与传统地基土等值线图绘制方法相比，该方法绘制的等值线图具有精度高、易于再次开发和利用的特点，可以在城市建设项目地层分析评估、区域性地层研究等方面推广应用。
在实际工作过程中，本发明提出的一种地基土层等值线图绘制方法，在传统地基土等值线图绘制方法的基础上增加了钻孔抽稀、钻孔间距分析等内容，可以解决在特定空间尺度下，受岩土工程勘察钻孔数量、分布距离等影响，地基土层空间发育分布等值线图绘制与实际地基土层分布差别大、精度低的问题。
以上对本发明的一个实施例进行了详细说明，但所述内容仅为本发明的较佳实施例，不能被认为用于限定本发明的实施范围。凡依本发明申请范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本发明的专利涵盖范围之内。

Claims (3)

1.地基土层等值线图绘制方法，其特征在于：包括以下步骤，
S1、建立地基土等值线图绘制钻孔数据库，以ACCESS数据库为平台，建立包括项目信息图、钻孔信息图和地基土层信息图的数据库；
S2、地基土层异常数据处理，将数据库中钻孔信息图中的数据与地基土层信息图中的数据联合导出至EXCEL中，分析不同钻孔同一标准地基土层埋深分布范围，去除埋深范围异常的数据,步骤S2中去除埋深范围异常的数据通过土层埋深数据的平均值加减1.645倍均方差来确定；
S3、勘察钻孔数据展点，将处理完的地基土层数据按坐标精准定位后，展布在ArcGis平台上，形成“地基土埋深”图层；
S4、钻孔抽稀，在ArcGis平台上，编辑“地基土埋深”图层，增加“优先级”和“name”两个字段，然后采用SubPoints工具进行钻孔抽稀，根据项目区域面积，设置不同的抽稀钻孔间距，抽稀完成后生成各个不同间距下地基土埋深的数据图层；
S5、钻孔间距分析，将不同钻孔间距下的地基土埋深数据进行空间插值分析，采用均方根预测误差评价不同钻孔间距下地基土层埋深的插值精度；
S6、绘制地基土埋深等值线图，以ArcGis平台为基础，选取最小的均方根预测误差数据进行插值，设定像元尺度、搜索半径和半变异模型的范围，绘制地基土层埋深等值线图。
2.根据权利要求1所述的地基土层等值线图绘制方法，其特征在于：步骤s4的抽稀钻孔间距可设置为500×500m、1000×1000m、1500×1500m、2000×2000m、2500×2500m、3000×3000m、3500×3500m和4000×4000m。
3.根据权利要求1所述的地基土层等值线图绘制方法，其特征在于：步骤s6的插值方法采用普通克里格法，像元尺度设定为50m，搜索半径均为周边12个点，半变异模型为球面，并填充颜色，增加指北针、比例尺和图例。
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