淺談數(shù)字水文地質(zhì)調(diào)查系統(tǒng)在水文地質(zhì)環(huán)境地質(zhì)調(diào)查中的應(yīng)用

袁成飛

摘? ?要：為了建立完善的調(diào)查區(qū)水文地質(zhì)環(huán)境地質(zhì)調(diào)查信息系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)調(diào)查數(shù)據(jù)采集和管理，切實(shí)服務(wù)于相關(guān)的專業(yè)機(jī)構(gòu)及項(xiàng)目。本文以客觀地角度，結(jié)合水文地質(zhì)環(huán)境地質(zhì)調(diào)查項(xiàng)目中綜合應(yīng)用數(shù)字水文地質(zhì)調(diào)查系統(tǒng)的實(shí)際情況，及時(shí)整理并歸納了數(shù)字調(diào)查系統(tǒng)的構(gòu)成組織、軟件實(shí)操步驟及其應(yīng)用的綜合評價(jià)。為詳細(xì)構(gòu)建數(shù)字水文地質(zhì)調(diào)查系統(tǒng)一體化的應(yīng)用步驟及工作各階段進(jìn)程提供了依據(jù)。

關(guān)鍵詞：數(shù)字水文地質(zhì)調(diào)查系統(tǒng)? 數(shù)據(jù)采集? 水文地質(zhì)環(huán)境地質(zhì)調(diào)查

中圖分類號：P641.7? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：1674-098X（2019）06（a）-0120-03

數(shù)字水文地質(zhì)調(diào)查系統(tǒng)以高效便捷的技術(shù)手段推進(jìn)了水文地質(zhì)環(huán)境地質(zhì)調(diào)查信息化進(jìn)程。該系統(tǒng)運(yùn)用于項(xiàng)目工作中，切實(shí)提升了1：5萬水文地質(zhì)調(diào)查的質(zhì)量和水平，達(dá)成“野外調(diào)查、編圖、數(shù)據(jù)庫”三位一體技術(shù)運(yùn)用創(chuàng)新，促進(jìn)并保障了水文地質(zhì)調(diào)查全過程、多方位科技創(chuàng)新的工作思路。展現(xiàn)了信息系統(tǒng)建設(shè)與水文地質(zhì)環(huán)境地質(zhì)調(diào)查工作形成了有機(jī)結(jié)合，為地質(zhì)資料及成果管理、信息輸出等調(diào)查工作創(chuàng)造了良好的社會化服務(wù)基礎(chǔ) 。

1? 數(shù)字水文地質(zhì)調(diào)查系統(tǒng)構(gòu)成

數(shù)字水文地質(zhì)調(diào)查系統(tǒng)由水文地質(zhì)調(diào)查野外數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、水文地質(zhì)調(diào)查數(shù)

據(jù)桌面系統(tǒng)、公共地圖（MapViewV2.2）輔助工具三部分組成。系統(tǒng)構(gòu)成軟件是中國地質(zhì)科學(xué)院水文地質(zhì)環(huán)境地質(zhì)研究所根據(jù)《水文地質(zhì)調(diào)查規(guī)范（1：50000）》組織研發(fā)。主要運(yùn)用于水文地質(zhì)環(huán)境地質(zhì)調(diào)查相關(guān)項(xiàng)目，服務(wù)貫穿了野外數(shù)據(jù)采集、調(diào)查數(shù)據(jù)輸出、數(shù)據(jù)庫分析建設(shè)管理、成果圖編制等分項(xiàng)工作。其中，野外數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)野外調(diào)查GPS定位、路線軌跡記錄、地質(zhì)界限圈定、實(shí)時(shí)景象拍攝、調(diào)查點(diǎn)綜合描述數(shù)據(jù)記錄等操作，管理野外調(diào)查實(shí)際材料數(shù)據(jù)文件。數(shù)據(jù)

桌面系統(tǒng)、公共地圖輔助工具重點(diǎn)運(yùn)用于數(shù)據(jù)庫管理和數(shù)據(jù)庫專業(yè)應(yīng)用分析評價(jià)，實(shí)現(xiàn)調(diào)查數(shù)據(jù)處理、原始資料統(tǒng)計(jì)輸出、水文地質(zhì)評價(jià)、專業(yè)圖件制作等具體功能。

2? 數(shù)字水文地質(zhì)調(diào)查系統(tǒng)在水文地質(zhì)環(huán)境地質(zhì)調(diào)查中的應(yīng)用

本文選擇以“貴州省打邦河流域沙子溝幅1∶5萬水文地質(zhì)環(huán)境地質(zhì)調(diào)查”項(xiàng)目為例，簡要說明數(shù)字水文地質(zhì)調(diào)查系統(tǒng)的具體應(yīng)用。根據(jù)實(shí)際調(diào)查的需要，確定每種調(diào)查點(diǎn)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，并將調(diào)查點(diǎn)數(shù)據(jù)表標(biāo)準(zhǔn)化，這是進(jìn)行野外數(shù)字填圖調(diào)查的支撐體系[1]。圖幅區(qū)水文地質(zhì)環(huán)境地質(zhì)調(diào)查工作重點(diǎn)一是查明區(qū)內(nèi)區(qū)域巖溶水文地質(zhì)條件，包括地下水系統(tǒng)邊界、系統(tǒng)內(nèi)不同巖性含水巖組分布及其相互間的地下水補(bǔ)徑排關(guān)系，巖溶地下水出露的分布、流量、水位動態(tài)、地下水資源量時(shí)空分布特征等;二是查明區(qū)內(nèi)主要環(huán)境地質(zhì)問題，如巖溶干旱、內(nèi)澇、石漠化、水環(huán)境問題等一系列地質(zhì)環(huán)境問題。在系統(tǒng)中則可以有目的、有方向、有針對性地找到相關(guān)水文地質(zhì)環(huán)境地質(zhì)調(diào)查的支撐體系。

2.1 應(yīng)用方法及步驟

2.1.1 公共地圖（MapViewV2.2）與手圖準(zhǔn)備

公共地圖（MapViewV2.2）輔助工具用于為使用野外數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)開展野外調(diào)查工作提供所需的底圖準(zhǔn)備。輔助工具囊括了地圖緩存、底圖配準(zhǔn)、提取子庫、拼接大圖、圖幅查詢及定位等功能。可通過標(biāo)準(zhǔn)圖幅、當(dāng)前窗口范圍、全國范圍和自定義等不同選項(xiàng)下載瓦片技術(shù)支持下所需的相關(guān)交通圖、地勢圖和衛(wèi)星圖。在水文地質(zhì)環(huán)境地質(zhì)調(diào)查工作準(zhǔn)備階段，需收集并整理工作區(qū)相關(guān)的地形、水文地質(zhì)資料。如區(qū)域的地形圖資料、以往區(qū)域工作的地質(zhì)背景、區(qū)域的地質(zhì)特征、地質(zhì)環(huán)境、地球物理、地球化學(xué)、遙感影像圖等。一般而言，地面調(diào)查底圖以收集最新的1：50000地形圖（CGCS2000坐標(biāo)系、1985國家高程基準(zhǔn)）為基礎(chǔ)，地質(zhì)部分以區(qū)內(nèi)地質(zhì)調(diào)查已完成的1：250000圖幅為基礎(chǔ)，進(jìn)行疊加后放大，分割為4幅1：25000地質(zhì)圖加入到數(shù)字水文地質(zhì)調(diào)查系統(tǒng)里作為野外調(diào)查手圖開展工作。

2.1.2 野外調(diào)查

野外地質(zhì)調(diào)查主要運(yùn)用平板或智能手機(jī)，利用野外數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)軟件完成野外導(dǎo)航、定點(diǎn)、定位等。鑒于水文地質(zhì)調(diào)查具有重復(fù)性的特點(diǎn)，需盡可能地將圖幅區(qū)的各種水文地質(zhì)資料收集整理出來。收集的數(shù)據(jù)可通過桌面系統(tǒng)按模板梳理，運(yùn)用系統(tǒng)工具將相關(guān)數(shù)據(jù)導(dǎo)入到野外數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中，在調(diào)查時(shí)即可調(diào)出相應(yīng)重復(fù)點(diǎn)。調(diào)查系統(tǒng)工具如圖2所示。野外調(diào)查采集系統(tǒng)使用步驟如下：

（1）進(jìn)入水文地質(zhì)環(huán)境地質(zhì)調(diào)查野外采集系統(tǒng)時(shí)，可按計(jì)劃新建調(diào)查路線或選擇繼續(xù)當(dāng)前路線。

（2）在調(diào)查點(diǎn)處，等待GPS位置點(diǎn)位穩(wěn)定且準(zhǔn)確有效時(shí)，進(jìn)行定點(diǎn)。

（3）在掌機(jī)野外數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中逐項(xiàng)錄入并保存水文地質(zhì)點(diǎn)的各種信息，如點(diǎn)號、點(diǎn)性、地層、相應(yīng)地質(zhì)現(xiàn)象描述、成因分析、流量數(shù)據(jù)觀測、水化學(xué)實(shí)驗(yàn)測試、樣品采集等詳細(xì)內(nèi)容。

（4）及時(shí)記錄訪問信息，截取平面位置示意圖、繪制信手剖面示意圖及素描圖，拍攝數(shù)碼照片等。

這樣循序漸進(jìn)，由點(diǎn)到線、由線到面，完成整條路線調(diào)查的任務(wù)，即而推進(jìn)到整個(gè)工作區(qū)。

2.1.3 室內(nèi)資料整理

野外調(diào)查采集了完整的數(shù)據(jù)后，通過安卓掌上機(jī)的水文地質(zhì)野外采集系統(tǒng)與PC電腦形成USB端口連接，直接將數(shù)據(jù)導(dǎo)入備份到桌面系統(tǒng)。明確各類數(shù)據(jù)表所包含的字段類型和長度以及相互的表間關(guān)系后，利用SQL Server建立能夠存儲關(guān)系型的調(diào)查數(shù)據(jù)[3]。在桌面系統(tǒng)上進(jìn)行野外調(diào)查數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)建立、導(dǎo)入、瀏覽、存儲備份、數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)及導(dǎo)出等工作。這種模型簡單、容易實(shí)現(xiàn)，目前采用較為廣泛[4]。數(shù)據(jù)導(dǎo)入及瀏覽時(shí)，及時(shí)對野外數(shù)據(jù)記錄的信息進(jìn)行補(bǔ)充完善。與此同時(shí)，對調(diào)查錄入項(xiàng)、原始資料記錄、系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫等每項(xiàng)每節(jié)信息做好各級質(zhì)量檢查（自檢、互檢、抽檢），并詳細(xì)記錄修改情況。在此基礎(chǔ)上撰寫路線工作小結(jié)、巖溶水系統(tǒng)總結(jié)等。最后，則是根據(jù)調(diào)查任務(wù)要求，通過詳細(xì)分析與評價(jià)，編制相應(yīng)調(diào)查實(shí)際材料圖、水文地質(zhì)圖及其他各種專題成果圖件。

繪制專業(yè)圖件時(shí)，DGSGIS平臺兼容Mapgis格式的點(diǎn)、線、面文件及系統(tǒng)庫SLib數(shù)據(jù)，使用DGSGIS平臺轉(zhuǎn)換Mapgis6.x數(shù)據(jù)后直接在桌面系統(tǒng)中使用。值得一提的是，選用DGSGIS平臺簡易轉(zhuǎn)換自己的Slib系統(tǒng)庫文件。在Mapgis軟件狗相關(guān)服務(wù)運(yùn)行下，啟動DGSGIS數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換工具，設(shè)置Mapgis轉(zhuǎn)換環(huán)境的Slib。單擊菜單項(xiàng)“MAPGIS->DGSGIS”下的“轉(zhuǎn)換 Mapgis 系統(tǒng)庫”，保存路徑指向桌面系統(tǒng)的DGSGIS目錄即可。其中，DGSGIS轉(zhuǎn)換工具能運(yùn)用于Mapgis、DGSGIS、Shp等文件格式相互轉(zhuǎn)換。此外，掌機(jī)的野外調(diào)查數(shù)據(jù)庫在桌面系統(tǒng)中能迅捷創(chuàng)建實(shí)際材料圖草圖，點(diǎn)擊菜單項(xiàng)“生成實(shí)際材料草圖（DGSGIS）”一鍵便可調(diào)用DGSGIS平臺的相關(guān)接口數(shù)據(jù)，系統(tǒng)即自動完成圖件初稿，能具體反映野外調(diào)查路線、各類調(diào)查點(diǎn)和采樣點(diǎn)等水文地質(zhì)環(huán)境地質(zhì)測繪工作位置及工作量。

2.2 桌面系統(tǒng)在應(yīng)用中的評價(jià)

數(shù)字地質(zhì)調(diào)查系統(tǒng)將整個(gè)地質(zhì)工作業(yè)務(wù)流程緊密結(jié)合在一起[5]。其優(yōu)點(diǎn)在于通過改變調(diào)查手段及成果表現(xiàn)形式的技術(shù)層面著手，基于Android平臺實(shí)現(xiàn)野外數(shù)據(jù)采集、室內(nèi)資料綜合整理全程數(shù)字化。工作導(dǎo)向在于將信息管理、成果圖編制、集中建立數(shù)據(jù)庫等流程的信息化，極大程度地提高水文地質(zhì)調(diào)查工作的質(zhì)量和效率。

在“貴州省打邦河流域沙子溝幅1∶5萬水文地質(zhì)環(huán)境地質(zhì)調(diào)查”項(xiàng)目中，圖幅區(qū)調(diào)查面積463.21km2，各類型調(diào)查點(diǎn)454個(gè)。調(diào)查時(shí)野外定點(diǎn)均采用平板采集系統(tǒng)工作，并取得了翔實(shí)、可靠、精確的調(diào)查數(shù)據(jù)。在資料整理過程中，編制了各分項(xiàng)類型調(diào)查點(diǎn)完善的附表集，運(yùn)用桌面管理系統(tǒng)導(dǎo)入了所有調(diào)查點(diǎn)影像數(shù)據(jù)。結(jié)果表明，系統(tǒng)工作運(yùn)行良好，基本上涵蓋了水文地質(zhì)環(huán)境地質(zhì)調(diào)查的全部內(nèi)容，攜帶方便，大大減少了室內(nèi)工作量，具有很高的推廣價(jià)值[6]。總體而言，數(shù)字地質(zhì)調(diào)查系統(tǒng)在項(xiàng)目工作中優(yōu)化了信息的存儲、瀏覽、交流、承載、傳播、使用和擴(kuò)展。

3? 結(jié)語與討論

（1）水文地質(zhì)環(huán)境地質(zhì)調(diào)查工作涉及的信息紛繁復(fù)雜，從收集資料、野外手圖整理、野外調(diào)查直至輸出成果等階段，包含了文字記錄、信手剖面圖、位置示意圖、數(shù)碼影像、采樣等工作，數(shù)據(jù)量巨大。數(shù)字水文地質(zhì)調(diào)查系統(tǒng)的應(yīng)用推進(jìn)，有效地代替了所有數(shù)據(jù)采集需依靠手工完成的傳統(tǒng)調(diào)查模式，為現(xiàn)代化數(shù)字信息化數(shù)據(jù)管理、數(shù)據(jù)共享、空間數(shù)據(jù)庫統(tǒng)一奠定了基石。

（2）系統(tǒng)在運(yùn)用中存在一些常見問題，例如信手剖面圖一般在野外手繪完成，鑒于野外工作環(huán)境及工作時(shí)間影響，平板系統(tǒng)電子繪制反應(yīng)不靈敏，曲線表達(dá)不精確，導(dǎo)致剖面圖需后期在室內(nèi)完成。系統(tǒng)卡片導(dǎo)出時(shí)因模塊化固定窗格導(dǎo)致少量描述文字大小不一，參差不齊，打印需針對性進(jìn)行模塊調(diào)整等。針對這些問題，建議系統(tǒng)開發(fā)及維護(hù)者在努力工作的同時(shí)建立完善、優(yōu)化的水文地質(zhì)調(diào)查系統(tǒng)。

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