劉聰 劉偉 汪鵬



隨著計算機軟硬件技術(shù)的快速發(fā)展,各行業(yè)均能實現(xiàn)無紙化辦公。而公路工程地質(zhì)調(diào)繪仍然沿襲著近百年的老傳統(tǒng),基于羅盤、地質(zhì)錘、圖紙、皮尺、照相機等紙筆作業(yè)的模式,人員需求量大,工作效率低,技術(shù)手段急需升級。目前平板電腦在 GPS 差分定位技術(shù)的基礎(chǔ)上已實現(xiàn)高精度的定位功能,并以其便攜、智能、易于開發(fā)、用戶操作體驗好等特點,在調(diào)查精度、業(yè)務操作和調(diào)查信息獲取上有其獨有優(yōu)勢,備受公路工程地質(zhì)調(diào)繪行業(yè)的青睞,為科學、高效的地質(zhì)調(diào)繪帶來新的發(fā)展契機。
工程調(diào)繪;軟件開發(fā);Android平臺;數(shù)字化;模塊
U416-A-44-157-5
0?引言
傳統(tǒng)的公路工程地質(zhì)調(diào)繪包括野外地質(zhì)調(diào)查、室內(nèi)整理、總結(jié)分析、撰寫報告、入庫存檔等過程,其資料主要通過野外記錄本記錄,調(diào)繪信息在野外使用鉛筆記錄,關(guān)鍵數(shù)據(jù)還需在室內(nèi)用油筆描黑,地質(zhì)圖件依靠野外素描,報告編寫時再利用Autocad軟件進行矢量化、電子化。隨著信息技術(shù)的發(fā)展,公路工程地質(zhì)工作也開始趨于信息化,但目前僅局限于室內(nèi)整理時將紙質(zhì)的記錄經(jīng)人工轉(zhuǎn)錄為電子檔。因此當前公路工程中野外調(diào)查仍以紙質(zhì)的調(diào)查卡片或者記錄本等進行手寫記錄為主,而后期在進行數(shù)字化錄入的過程中無疑增加了圖紙轉(zhuǎn)繪的工作量,同時也增加了出錯的可能性。鑒于此,以公路工程野外地質(zhì)調(diào)查需求為基礎(chǔ),利用移動設(shè)備的功能模塊,通過計算機、數(shù)據(jù)庫、網(wǎng)絡等技術(shù),開發(fā)基于Android 平臺的信息化調(diào)查軟件。從公路工程調(diào)繪最初始的數(shù)據(jù)獲取、記錄出發(fā),來實現(xiàn)電子化、信息化,力圖減少公路工程地質(zhì)調(diào)繪人員的數(shù)據(jù)整理入庫工作量,提高公路工程地質(zhì)調(diào)繪的工作效率,為公路工程地質(zhì)調(diào)繪工作的信息化尋找發(fā)展方向。
1?公路工程地質(zhì)調(diào)繪的重要性
近年來,我國基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)迅猛發(fā)展,而大部分地區(qū)地質(zhì)條件較為復雜,地質(zhì)環(huán)境脆弱,加之人民生產(chǎn)活動范圍的不斷擴大,地質(zhì)環(huán)境遭到嚴重破壞,致使地質(zhì)災害頻發(fā),嚴重威脅建設(shè)項目的安全性。公路工程地質(zhì)調(diào)繪作為項目實施階段的首要工作,對于公路工程地質(zhì)選線環(huán)節(jié)尤為重要,如果選線不當,必將造成工程造價的大幅提升或誘發(fā)新的地質(zhì)災害。因此,公路工程地質(zhì)調(diào)繪是必須開展的、不應忽視的、不可省略的工作。如果在地質(zhì)調(diào)繪方面的工作做得不足則是一種機會錯失及信息的浪費,而且通過公路工程地質(zhì)調(diào)繪獲取巖土工程地質(zhì)信息也是一種簡單、高效、經(jīng)濟、科學直觀的行為。
2?公路工程地質(zhì)調(diào)繪的內(nèi)容和方法
公路工程地質(zhì)調(diào)繪的目的在于利用工程地質(zhì)手段和方法,通過地面的踏勘及量測工作,來查明場地及其附近的工程地質(zhì)條件。工程地質(zhì)條件即工程地質(zhì)環(huán)境因素,是客觀存在的,人們可以認識它、利用它、改造它,同時人類活動也可以反作用于它、影響它、改變它甚至惡化它。工程地質(zhì)調(diào)繪是人們認識工程地質(zhì)條件的重要方法之一,也是最基本的方法。
工程地質(zhì)調(diào)繪是對工程地質(zhì)條件的調(diào)查測繪,其主要內(nèi)容包括以下關(guān)鍵點:
(1) 地形地貌調(diào)繪:調(diào)查地貌的成因類型及形態(tài)特征,標注、繪制地形地貌的界限,劃分所屬地貌單元。
(2) 地層巖性調(diào)繪:調(diào)查巖土體的類型、成因、時代、分布、產(chǎn)狀和風化程度等野外特征。
(3) 地質(zhì)構(gòu)造調(diào)繪:調(diào)查各個地質(zhì)構(gòu)造的分布形態(tài)、規(guī)模、產(chǎn)狀、性質(zhì)、形成時代、活動特征等,分析評價其對項目的影響。
(4) 水文地質(zhì)條件調(diào)繪:收集調(diào)查項目區(qū)水文、氣象等資料,調(diào)查地表水和地下水的類型、補給、徑流、排泄條件、含水層特征及地表水與地下水的關(guān)系。
(5) 不良地質(zhì)現(xiàn)象及特殊性巖土調(diào)繪:調(diào)查項目區(qū)不良地質(zhì)作用的成因、類型、分布、發(fā)育程度、影響范圍及危害程度等,分析評價其對項目的影響程度。
(6) 天然建筑材料調(diào)繪:調(diào)查天然建筑材料類型、分布、質(zhì)量、儲量、開采運輸條件等。
3?公路工程調(diào)繪軟件的研究開發(fā)
目前公路工程地質(zhì)調(diào)繪工作仍然停留在圖紙調(diào)繪階段。隨著計算機軟硬件技術(shù)的發(fā)展,各行業(yè)均能實現(xiàn)無紙化辦公,而工程地質(zhì)調(diào)繪仍然沿襲著近百年的老傳統(tǒng),基于羅盤、地質(zhì)錘、圖紙、皮尺、照相機等紙筆作業(yè)的模式,人員需求量大,工作效率低。目前野外調(diào)查仍然使用紙質(zhì)的調(diào)查卡片或者記錄本等進行手寫記錄,而后期在進行電子化錄入的過程中無疑增加了地質(zhì)工作者的工作量,同時也增加了出錯的可能性。
目前平板電腦在 GPS 差分定位技術(shù)的基礎(chǔ)上已實現(xiàn)高精度的定位功能,完全能夠滿足地質(zhì)調(diào)繪中數(shù)據(jù)生產(chǎn)和服務的精度要求。基于平板電腦來實現(xiàn)地質(zhì)調(diào)繪,不僅輕便、便攜,在調(diào)查精度和調(diào)查信息獲取上還具備獨有優(yōu)勢。因此,基于平板電腦研發(fā)的地質(zhì)調(diào)繪軟件野外調(diào)查系統(tǒng),實現(xiàn)信息快速準確地調(diào)查已是不可阻擋的趨勢。
軟件研發(fā)基于移動終端的工程地質(zhì)調(diào)繪軟件可以將外業(yè)調(diào)繪和現(xiàn)場數(shù)據(jù)編輯進行優(yōu)化,并通過系統(tǒng)流程約定調(diào)繪工藝流程,細化調(diào)繪環(huán)節(jié),標準化圖示圖例及各項標注,并通過即時通信系統(tǒng)將項目管理和外業(yè)現(xiàn)場、內(nèi)業(yè)處理有機結(jié)合起來,形成調(diào)繪工作內(nèi)、外業(yè)一體化及數(shù)據(jù)標準化的作業(yè)模式。
調(diào)繪軟件主要有航測和地勘兩個功能模塊,工作界面友好,包含項目屬性、數(shù)據(jù)管理、實景調(diào)繪、二維地圖、數(shù)據(jù)導入、數(shù)據(jù)導出、工具、更新等八個模塊,并支持調(diào)繪數(shù)據(jù)與國內(nèi)主流測繪、地勘軟件的對接。
(1)開發(fā)工具
AkpTool:用于APK的打包與編譯。
Ronaorex:Android自動化測試工具,提高代碼的性能以及減少BUG。
Android Developer:AndroidUI設(shè)計開發(fā)工具。
Cocorslite:顏色提取工具。
Navicat:用于數(shù)據(jù)庫的管理。
Monkey:用于測試軟件的穩(wěn)定性。
Android Studio3.0;arcgis10.5。
(2)使用的框架
Android Priority job Queue:簡化了Android后臺線程與服務的任務調(diào)度,避免后臺開辟過多線程池,使Activity或fregment調(diào)用生命周期時更加耦合。
Base Recycler View Adapter Helper:為實現(xiàn)方便使用RecycleView而開發(fā)的一個框架,能實現(xiàn)RecycleView的Item點擊事件和加載動畫,是一個功能十分強大的萬能適配器。
Robolectric:針對Android 系統(tǒng)類的單元測試框架,他通過實現(xiàn)一套JVM能運行的Android代碼用來脫離Android環(huán)境進行測試,以提高工作效率。
Leakcanary:用于開發(fā)過程中檢測Activity、Fragment等組件是否有內(nèi)存泄漏的現(xiàn)象。
此外,還有Arcgisforandroidsdk、baidumapsdk、aFileChooser、convenientbanner、jxl.jar、dom4j1.61.jar等。
4?公路工程調(diào)繪軟件的應用
該軟件可以解決傳統(tǒng)野外地形圖調(diào)繪和地質(zhì)調(diào)繪專業(yè)性強、工作效率慢、內(nèi)外業(yè)成果不統(tǒng)一、生產(chǎn)效率緩慢、數(shù)據(jù)格式不統(tǒng)一等關(guān)鍵問題,并可服務于工程勘測、設(shè)計多個工程領(lǐng)域。
該軟件有較好的系統(tǒng)兼容性,能夠在平板電腦、手機等Android平臺下運行。經(jīng)過數(shù)個調(diào)繪項目的試用,均取得良好的效果。主要功能有:
(1)調(diào)繪軟件分為航測和地勘兩個模塊,可以同時滿足地形圖的外業(yè)調(diào)繪和地質(zhì)勘查的地質(zhì)調(diào)繪工作,并且將外業(yè)需要調(diào)繪的內(nèi)容符號全部寫入軟件。航測中可快速在地形圖中標注出房屋屬性、電桿電塔、電線走向、溝渠流向、植被屬性、地類標志以及其他特殊注記,獨創(chuàng)縮檐算法,實現(xiàn)大比例尺地形圖批量縮檐功能,極大地提高了縮檐工作效率,對于房屋密集區(qū),內(nèi)業(yè)編輯工作量可減少70%以上。在地質(zhì)調(diào)繪中,可在底圖中快速標注出地調(diào)點、特殊性土、不良地質(zhì)現(xiàn)象、地質(zhì)時代、產(chǎn)狀、節(jié)理、斷層等地質(zhì)屬性描述及范圍的圈定,極大地方便了地質(zhì)調(diào)繪。此外勘察調(diào)繪可實現(xiàn)平板無紙作業(yè),統(tǒng)一流程和標準,圖面整潔,成果規(guī)范。詳見圖1~4。
(2)調(diào)繪軟件具有友好的工作界面,上手簡單。分為八個可操作模塊:項目屬性、數(shù)據(jù)管理、實景調(diào)繪、二維地圖、數(shù)據(jù)導入、數(shù)據(jù)導出、工具、更新等。支持調(diào)繪數(shù)據(jù)與南方Cassp與Autocad軟件對接,從而實現(xiàn)外業(yè)與內(nèi)業(yè)的無縫對接。詳見圖5~6。
(3)公路工程地質(zhì)調(diào)繪圖是由用于可視化描述調(diào)繪位置、產(chǎn)狀和影響范圍等信息的點、線要素組成的,每一個地質(zhì)調(diào)查點都要勾繪“點、線”要素。詳見圖7~8。
“點”指的是觀測點。用于標識地質(zhì)調(diào)繪圖中的觀測的位置,其屬性記錄有野外編號、名稱、坐標信息等,并可上傳當前觀測點的照片資料。其中點編號是唯一標識,且為一系列針對地質(zhì)調(diào)繪信息表關(guān)聯(lián)的基礎(chǔ)。觀測點編號可以根據(jù)調(diào)繪點屬性任意修改,一個不良地質(zhì)點可以對應多個觀測點,實現(xiàn)多方位觀測,并可量取當前觀測點產(chǎn)狀信息。
“線”是指用一系列線要素來標識不同區(qū)域的邊界、運動方向等特征。對于滑坡而言,可以用線要素來標識滑坡邊界、滑動方向和地面裂縫等特征。對于崩塌,可以用線要素來描述崩塌邊界、崩塌方向和地面裂縫等特征。對于泥石流,線要素可以用來標識泥石流邊界和流動方向等區(qū)域特征。不同的屬性點可用不同顏色的線條加以區(qū)分,并可對不良地質(zhì)體等進行統(tǒng)一的編號。
(4)地質(zhì)調(diào)繪成果的管理
該軟件可實現(xiàn)對調(diào)查記錄的增、刪、改、查的管理和調(diào)查任務的統(tǒng)計,可一鍵查詢該地質(zhì)調(diào)繪圖區(qū)域內(nèi)各不良地質(zhì)的個數(shù)。詳見圖9~10。
(5)導航及軌跡記錄
導航功能可以實現(xiàn)目的地位置在地圖上的標識和調(diào)查設(shè)備位置的適時定位和路線顯示。可以對調(diào)查設(shè)備的行動軌跡做記錄,以便調(diào)查工作的監(jiān)督和位置的核實。
(6)地圖量測工具
軟件提供長度量測和面積量測、地圖上指定位置坐標點的地理位置和高程數(shù)據(jù)的提取、視圖中心位置鎖定等常用功能。
公路工程地質(zhì)調(diào)繪軟件具有以下特點:
(1)固化流程,預定義標準,通過程序預定義作業(yè)步驟,可有效降低人為操作疏漏,并與信息技術(shù)發(fā)展接軌,利用先進的電子工具和標準化的APP,可持續(xù)升級改進,不斷進化。
(2)將“涂鴉”功能和拍照功能融入勘察工作中,可利用軟件自定義繪圖功能,繪制較為規(guī)范的示意圖,配以實際定位數(shù)據(jù)和拍照取證,獲得規(guī)范和信息全面的調(diào)繪成果。
(3)利用即時通信技術(shù),信息共享,便于工作協(xié)調(diào)和工作邊界的確定,并有利于技術(shù)支持、技術(shù)指導、遠程協(xié)助和監(jiān)督檢查。而信息的互聯(lián)互通,利于后臺及時掌握各調(diào)繪員的工作狀況、成果情況和工作效率,提升項目管理質(zhì)量。
5?結(jié)語
(1)后臺系統(tǒng)通過勘察調(diào)繪軟件進行工作任務分發(fā)、工作情況監(jiān)督檢查、遠程技術(shù)支持與指導、團體協(xié)作、成果實時收集和內(nèi)業(yè)處理、績效考核等工作,提升調(diào)繪工作項目管理水平。
(2)隨著北斗導航系統(tǒng)的發(fā)展以及各省CORS網(wǎng)絡的建設(shè),今后手持GNSS定位設(shè)備通過差分系統(tǒng)可達到分米級乃至厘米級精度,將更大程度地拓展調(diào)繪平板軟件的使用空間。
(3)調(diào)繪工作除地形圖調(diào)繪和地質(zhì)調(diào)繪以外,還可服務于各類調(diào)查任務,包括農(nóng)經(jīng)權(quán)調(diào)查、地名普查、地理國情普查、變更調(diào)查、執(zhí)法監(jiān)察現(xiàn)場取證調(diào)查任務等。此外,根據(jù)其他各類調(diào)查任務的需求,可對軟件進行升級,具有廣闊的市場前景。
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