工程地质图是工程地质工作全部成果的综合表达，所以它是工程地质工作的重点之一，也是计算机应用较为活跃的领域。工程地质图质量标志着编图者对各种地质条件，自然因素及工程作用相互关系认识的深度，也体现着编图者对工程地质问题的预测水平。工程地质图是工程地质人员为规划、设计、施工、运行管理人员提供直接应用的主要资料，它对工程的布局，选址，设计及工程进展起到决定性的影响，因此用计算机绘制工程地质图必须表达明确，而且使用方便，准确可靠。

工程地质图件是各式各样的，不同的工程类型使用不同的图件表达，但总体来看，按图件的表达形式可分为：平面图、剖面图、柱状图、数据统计分析图和立体图(3D)，，除立体图（3D）外，HhGiCAD系统都能实现，图1为HhGiCAD<个地质图件>的功能菜单。下面结合HhGiCAD软件介绍几种常用的工程地质图件的计算机制程序设计思路和实现效果。

HhGiCAD平面图

平面图是反应地表地质条件的图，是最基本的图件。但根据水利水电工程地质的特点和工程师的绘图习惯，要在地形图上加入的基本地质内容为：指北针、岩层产状、钻孔位置、探坑位置、平硐位置、泉水点位置、以及各种地质界线，下表为HhGiCAD软件功能的链表，图2为运行产生的效果。图3为图框信息，软件提供60多种必要的地质线型库。

HhGiCAD剖面图

2.2.1工程地质剖面图

一般是沿勘探线方向切绘的剖面图，图形反映出该剖面上的岩性、地层分界、地层时代、含水层的位置和构造形态。它是分析地质构造，布置工程建筑物的基础资料，是地质测绘工作最重要的表达方式，也是工程地质中使用最广泛的图件之一。

工程地质剖面图信息量大，反映在剖面图上的实体有钻孔及其标注、剖面方位、探坑、探槽、平硐、岩性、岩芯质量指标(RQD)、岩芯采取率、吕荣值、原状样、扰动样、标贯、取样编号、地下水位、风化线、地层界限、断层、裂隙、断层破碎带、透镜体、溶洞、倾斜岩层、等多种。程序设置的变量多，字符串多，数组多，由于地质条件千变万化，随机现象多，例如：一条地质剖面少则无一个钻孔，多则几十个钻孔，无法确定数组元素数目，增加数组，容易引起内存不够，减少数组，程序不能正常运行。因此采用功能模块结构覆盖技术。系统程序既可以连起来运行，也可以分开运行。软件绘制剖面地形线有两种方式：1、根据测量人员提供的实测数据（平距和高程）；2、根据地形图切剖面图（对话框见图4）。剖面图说明栏提供有：一般剖面图、坝址区剖面图、渠道剖面图、输水隧洞剖面图、溢洪道剖面图5种，包括了水利水电工程地质所有剖面图的绘制。岩性花纹的充填软件提供了500多种，基本能满足水利水电工程地质勘察的需要。

2.2.2剖面中岩石倾角的计算

岩石视倾角是岩层上任意一点与走向斜交的直线和该线在水平面上的投影间的夹角，凡不是垂直走向线所测得的倾角全部为视倾角，天然剖面上的岩层倾角，大多为视倾角，真倾角与视倾角的关系，以往都是采用查表的方法求得，麻烦还容易出错，笔者结合计算机的特点和教科书的公式，提出以下公式的计算方法求视倾角，其特点是：方便，准确，直接可以在CAD中进行绘制，不需要转换坐标（大地坐标和数学坐标不一样）。

式中：

------绘制剖面图时岩石的视倾角（度）；

从剖面前进方向水平面起逆时针为正；

n------垂直比例尺与水平比例尺的比值；

------岩石的真倾角（度）；

从水平面到岩面的角度，该角度0££90；

------计算时的换算角度（度）；

------岩石的倾向（度）；

从正北到倾向线，顺时针为正，（0£<180）；

------剖面线的方位角（度）；

从正北到剖线的角度，（0£<360）；顺时针为正；

根据以上公式，HhGiCAD视倾角转换程序中采用Excel强大的宏功能，采集野外数据后可以直接转换出与标准的水利水电剖面方位、剖面产状、和视倾角。见图5。

HhGiCAD柱状图部分

钻孔柱状图的编制主要根据钻孔地质记录进行。钻孔柱状图的内容主要有地层代号、岩土分层序号、层顶深度、层顶标高、层厚、地质柱状图、钻孔结构、岩心采取率、岩土取样深度和样号、原位测试深度和相关数据。在地质柱状图上,第四系与下伏基岩应表示出不整合接触关系。在柱状图的上方,应标明钻孔编号、坐标、孔口标高、地下水静止水位埋深、施工日期等。柱状图比例尺一般采用1∶100或1∶200。比例尺的选择以能清楚地表达主要地质现象为准，一般不采用1：200--1：500。柱状图应按比例绘出，但对于岩性简单的厚大岩层可以用缩减的方法表示。根据水利水电工程地质的特点，HhGiCAD系统中可以绘制钻孔柱状图和探坑小柱状图两种格式，详见图6和图7。

下表为软件钻孔柱状图部分设计的功能模块链表。

HhGiCAD数据统计分析图

HhGiCAD提供了两种数据统计分析图：节理玫瑰图和极射赤平投影图。节理玫瑰图是以半径方向表示节理方位，半径长度表示节理个数，按野外统计的岩体节理作出的玫瑰花状图案。极射赤平投影图是地质学中采用的，将表示岩体某些特征的分布于三维空间的点、线、面或矢量投影到通过球体中心的赤道平面上的几何图示法。由于篇幅所限，其具体数学模型详见教材《构造地质学实习教材》（成都理工大学 徐开礼等,地质出版社,1989），图8为两种图件的效果图。

HhGiCAD其它图件

(1)平硐展视图

平硐展视图自身的特殊性和复杂性决定了该功能的复杂性，依一定比例尺和图例按平面连续展开的方式，将平硐、竖井勘探中揭露的水文地质、工程地质现象和试验成果，编绘成的图。下表为HhGiCAD软件中平硐展视图结构链表，图9为效果图

（2）灌浆综合剖面图

用灌浆的方法对岩基进行防渗处理的工程。该图是对灌浆成果的综合描述，其难点是用宽度表示灌浆段单位水泥注入量e值的大小：①宽度=0.2(mm)(0.2是变数，根据剖面图比例尺寸而选定)；②小于10kg/m的灌浆段，不再画宽度；③若较多孔段单位水泥注入量大于1000kg/m时，宽度可考虑用其对数表示，宽度=2loge(mm)(2是变数，可根据剖面图比例尺寸选定)。根据以上3条理论，可以在程序中根据灌浆段单位水泥注入量e值的大小进行选择性的条件设置，即可求出灌浆段的宽度，图10为软件运行效果图。

当今工程地质勘察不仅需要理复杂、高难度、大型的工程地质问题，而且要求快速、准确，在成果表述方面除了准确之外，还要求美观、信息量大、易读等特点。工程勘察目前趋势已从手工绘制图形时代过渡到了地质工程师控制下的信息化时代，在日常工作中地质工程师需要收集和处理大量的野外数据，对其进行收集、整理、统计、计算得到有用的信息。由于这些工作相当枯燥与烦琐，如果基础数据发生一丝变化，将对工程所有设计产生很大后果。手工制图计算工作量大，且易出错，不能满足当今社会的需要。计算机系统作为当前比较流行且成熟的工作方式，可以方便、迅速、准确地对地质信息进行分类整理、查询、计算从中取得很好的地质信息为工程设计提供很好的基础资料。目前工程地质软件还处于过渡期，尤其是水利行业，虽然大家已经看到了信息化的优势，但一部分单位还处于半手工工作状态，而且整个行业的信息链结并不完善，所以，为了适应现代水利水电工程地质勘察行业，改善传统的工作思路，我单位开发了一款集成式、多功能的水利工程地质勘察系统——HhGiCAD水利水电工程地质CAD系统。

一个受工程技术人员欢迎的软件，首先应符合工程技术人员的工作习惯、软件要能完成各种图件处理的需求、便于修改、自动化程度高、数据输入共享性强。

HhGiCAD水利水电工程地质CAD系统是按照地质工程师手工处理资料的方式方法进行总体设计，所有计算模型都是以现行规范、规程、行业标准作为依据。所以，软件具有广泛的适应性。

软件采用AutoCAD作为开发平台，AutoCAD是世界上应用最广的绘图系统之一，它功能齐全、编辑方便、操作简单，在水利水电行业中有着广泛的用户。HhGiCAD软件是结合AutoCAD二次开发接口，以Visual Lisp和VC 作为编程工具，利用其强大的图形功能开发而成。

系统维护好，升级方便。软件包含两部分软件，第一部份为数据录入计算内容，第二部分包含了工程地质图件绘制内容，整个工程地质勘察过程数字化信息处理，全部由计算机完成。其主要功能如下：

1、平面图：布产状、钻孔、探坑、平硐、泉水点、指北针……一般的地质线型（地层分界线、分水岭、正常蓄水位线…………各种地质线型）以及各种图幅图框；

2、柱状图；

3、剖面图（包括用地形图截地质剖面）；

4、探坑图

5、平硐展示图；

6、灌浆剖面；

7、节理玫瑰花图；

8、赤平投影图

9、视倾角计算

水利水电工程地质CAD系统—HhGiCAD，经过多年的设计、完善，已用于几十个工程项目，笔者长期从事水利水电工程地质勘察，这对HhGiCAD系统设计的帮助很大，笔者在软件维护过程中，使其功能、性能不断提高，我院许多地质人员掌握了其使用方法，用计算机提交成果，其成图率已达到100%，为计算机辅助绘图打了良好的基础。2100433B

云南省红河州水利水电勘察设计研究院HhGiCAD软件

（一）HhGiCAD简介

随着科技的快速发展，计算机在科研、生产和生活中的重要性日益明显。工程勘察设计不仅要处理复杂、高难度的大型工程问题，而且要求设计快速、准确。在成果表述方面，除了基本的准确之外，还要求成果美观、信息量大和易读等。俗话说“工欲善其事，必先利其器”，计算机软件的智能化使得计算机辅助设计成为工程设计优质化、自动化的重要手段。

红河州水勘设计院一直以来对计算机技术非常重视，自2000年抓住计算机在工程领域兴起的机遇，院部领导大力发展计算机辅助设计。这10余年的时间里，地勘队在勘察工作中，将计算机理论知识和总结的工作经验相结合，一步步开发完成了一套几乎涵盖所有水利水电工程地质勘察专业的CAD软件（简称HhGiCAD）。

HhGiCAD软件从根本上改变了延续多年的水利水电工程地质勘察行业的工作程序和工作思路，以国家水利水电工程行业现行勘察规范、标准为依托，以先进的计算机技术为手段，利用Visual Lisp、Visual Basic和Visual C 等开发语言作为工具，彻底解决了红河州水勘院地质工程师在绘制工程图件和计算方面的一些重要问题。

（二）HhGiCAD软件主要功能及优点

其主要功能如下：1.工程地质平面图：布产状、钻孔、探坑、平硐、泉水点、指北针、一般的地质线型（地层分界线、分水岭、正常蓄水位线）以及各种图幅图框；2.钻孔柱状图；3.工程地质剖面图（包括用地形图切地质剖面）；4.探坑展视图；5.平硐展视图；6.水利水电灌浆综合剖面图；7.节理玫瑰花图；8.极射赤平投影图；9.岩层视倾角计算。

与国内外其他相关的软件或程序相比，HhGiCAD软件具有明显的优点：功能集成、界面图形化、结果直观、操作简便、运算精度和效率高等。我院所有一线人员都可以使用计算机进行数据录入、存档和出图，大大提高了图纸和计算的精度，且准确率达100%，不但减轻了人力物力，还提高了工作效率，并促进我院水利水电研究从半手工化绘制图形发展为全数据化绘制图形，对其他工程勘察或相关领域也有一定的帮助和借鉴作用。

（三）HhGiCAD发展历程

2001～2006年，在院部领导的大力支持下，地勘队全体专业人员提供技术支持，讨论软件需要达到的总体功能，结合先进的计算机功能，形成初步的软件构思，并初步尝试设计。至2006年完成了大部分设计，实现了全体地勘队地质人员计算机数字化绘图，并与其他兄弟院进行交流互动。

2007年03月05日，申请获得国家颁发著作权证书。

2008年08月27日，获得红河州科技进步三等奖。

2008年12月08日，获得云南省优秀勘察设计计算机软件三等奖。

2018年05月，总结我院设计软件的基础上，出版了专著《水利水电工程地质CAD（HhGiCAD）程序设计及工程实例》。