公路工程地質調繪軟件的開發與應用

劉聰 劉偉 汪鵬

隨著計算機軟硬件技術的快速發展，各行業均能實現無紙化辦公。而公路工程地質調繪仍然沿襲著近百年的老傳統，基于羅盤、地質錘、圖紙、皮尺、照相機等紙筆作業的模式，人員需求量大，工作效率低，技術手段急需升級。目前平板電腦在 GPS 差分定位技術的基礎上已實現高精度的定位功能，并以其便攜、智能、易于開發、用戶操作體驗好等特點，在調查精度、業務操作和調查信息獲取上有其獨有優勢，備受公路工程地質調繪行業的青睞，為科學、高效的地質調繪帶來新的發展契機。

工程調繪;軟件開發;Android平臺;數字化;模塊

U416-A-44-157-5

0?引言

傳統的公路工程地質調繪包括野外地質調查、室內整理、總結分析、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，調繪信息在野外使用鉛筆記錄，關鍵數據還需在室內用油筆描黑，地質圖件依靠野外素描，報告編寫時再利用Autocad軟件進行矢量化、電子化。隨著信息技術的發展，公路工程地質工作也開始趨于信息化，但目前僅局限于室內整理時將紙質的記錄經人工轉錄為電子檔。因此當前公路工程中野外調查仍以紙質的調查卡片或者記錄本等進行手寫記錄為主，而后期在進行數字化錄入的過程中無疑增加了圖紙轉繪的工作量，同時也增加了出錯的可能性。鑒于此，以公路工程野外地質調查需求為基礎，利用移動設備的功能模塊，通過計算機、數據庫、網絡等技術，開發基于Android 平臺的信息化調查軟件。從公路工程調繪最初始的數據獲取、記錄出發，來實現電子化、信息化，力圖減少公路工程地質調繪人員的數據整理入庫工作量，提高公路工程地質調繪的工作效率，為公路工程地質調繪工作的信息化尋找發展方向。

1?公路工程地質調繪的重要性

近年來，我國基礎設施建設迅猛發展，而大部分地區地質條件較為復雜，地質環境脆弱，加之人民生產活動范圍的不斷擴大，地質環境遭到嚴重破壞，致使地質災害頻發，嚴重威脅建設項目的安全性。公路工程地質調繪作為項目實施階段的首要工作，對于公路工程地質選線環節尤為重要，如果選線不當，必將造成工程造價的大幅提升或誘發新的地質災害。因此，公路工程地質調繪是必須開展的、不應忽視的、不可省略的工作。如果在地質調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調繪獲取巖土工程地質信息也是一種簡單、高效、經濟、科學直觀的行為。

2?公路工程地質調繪的內容和方法

公路工程地質調繪的目的在于利用工程地質手段和方法，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條件。工程地質條件即工程地質環境因素，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。工程地質調繪是人們認識工程地質條件的重要方法之一，也是最基本的方法。

工程地質調繪是對工程地質條件的調查測繪，其主要內容包括以下關鍵點：

（1） 地形地貌調繪：調查地貌的成因類型及形態特征，標注、繪制地形地貌的界限，劃分所屬地貌單元。

（2） 地層巖性調繪：調查巖土體的類型、成因、時代、分布、產狀和風化程度等野外特征。

（3） 地質構造調繪：調查各個地質構造的分布形態、規模、產狀、性質、形成時代、活動特征等，分析評價其對項目的影響。

（4） 水文地質條件調繪：收集調查項目區水文、氣象等資料，調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系。

（5） 不良地質現象及特殊性巖土調繪：調查項目區不良地質作用的成因、類型、分布、發育程度、影響范圍及危害程度等，分析評價其對項目的影響程度。

（6） 天然建筑材料調繪：調查天然建筑材料類型、分布、質量、儲量、開采運輸條件等。

3?公路工程調繪軟件的研究開發

目前公路工程地質調繪工作仍然停留在圖紙調繪階段。隨著計算機軟硬件技術的發展，各行業均能實現無紙化辦公，而工程地質調繪仍然沿襲著近百年的老傳統，基于羅盤、地質錘、圖紙、皮尺、照相機等紙筆作業的模式，人員需求量大，工作效率低。目前野外調查仍然使用紙質的調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 差分定位技術的基礎上已實現高精度的定位功能，完全能夠滿足地質調繪中數據生產和服務的精度要求。基于平板電腦來實現地質調繪，不僅輕便、便攜，在調查精度和調查信息獲取上還具備獨有優勢。因此，基于平板電腦研發的地質調繪軟件野外調查系統，實現信息快速準確地調查已是不可阻擋的趨勢。

軟件研發基于移動終端的工程地質調繪軟件可以將外業調繪和現場數據編輯進行優化，并通過系統流程約定調繪工藝流程，細化調繪環節，標準化圖示圖例及各項標注，并通過即時通信系統將項目管理和外業現場、內業處理有機結合起來，形成調繪工作內、外業一體化及數據標準化的作業模式。

調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、數據管理、實景調繪、二維地圖、數據導入、數據導出、工具、更新等八個模塊，并支持調繪數據與國內主流測繪、地勘軟件的對接。

（1）開發工具

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設計開發工具。

Cocorslite：顏色提取工具。

Navicat：用于數據庫的管理。

Monkey：用于測試軟件的穩定性。

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度，避免后臺開辟過多線程池，使Activity或fregment調用生命周期時更加耦合。

Base Recycler View Adapter Helper：為實現方便使用RecycleView而開發的一個框架，能實現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 系統類的單元測試框架，他通過實現一套JVM能運行的Android代碼用來脫離Android環境進行測試，以提高工作效率。

Leakcanary：用于開發過程中檢測Activity、Fragment等組件是否有內存泄漏的現象。

此外，還有Arcgisforandroidsdk、baidumapsdk、aFileChooser、convenientbanner、jxl.jar、dom4j1.61.jar等。

4?公路工程調繪軟件的應用

該軟件可以解決傳統野外地形圖調繪和地質調繪專業性強、工作效率慢、內外業成果不統一、生產效率緩慢、數據格式不統一等關鍵問題，并可服務于工程勘測、設計多個工程領域。

該軟件有較好的系統兼容性，能夠在平板電腦、手機等Android平臺下運行。經過數個調繪項目的試用，均取得良好的效果。主要功能有：

（1）調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調繪和地質勘查的地質調繪工作，并且將外業需要調繪的內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，獨創縮檐算法，實現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，內業編輯工作量可減少70%以上。在地質調繪中，可在底圖中快速標注出地調點、特殊性土、不良地質現象、地質時代、產狀、節理、斷層等地質屬性描述及范圍的圈定，極大地方便了地質調繪。此外勘察調繪可實現平板無紙作業，統一流程和標準，圖面整潔，成果規范。詳見圖1～4。

（2）調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、數據管理、實景調繪、二維地圖、數據導入、數據導出、工具、更新等。支持調繪數據與南方Cassp與Autocad軟件對接，從而實現外業與內業的無縫對接。詳見圖5～6。

（3）公路工程地質調繪圖是由用于可視化描述調繪位置、產狀和影響范圍等信息的點、線要素組成的，每一個地質調查點都要勾繪“點、線”要素。詳見圖7～8。

“點”指的是觀測點。用于標識地質調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調繪信息表關聯的基礎。觀測點編號可以根據調繪點屬性任意修改，一個不良地質點可以對應多個觀測點，實現多方位觀測，并可量取當前觀測點產狀信息。

“線”是指用一系列線要素來標識不同區域的邊界、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域特征。不同的屬性點可用不同顏色的線條加以區分，并可對不良地質體等進行統一的編號。

（4）地質調繪成果的管理

該軟件可實現對調查記錄的增、刪、改、查的管理和調查任務的統計，可一鍵查詢該地質調繪圖區域內各不良地質的個數。詳見圖9～10。

（5）導航及軌跡記錄

導航功能可以實現目的地位置在地圖上的標識和調查設備位置的適時定位和路線顯示。可以對調查設備的行動軌跡做記錄，以便調查工作的監督和位置的核實。

（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據的提取、視圖中心位置鎖定等常用功能。

公路工程地質調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步驟，可有效降低人為操作疏漏，并與信息技術發展接軌，利用先進的電子工具和標準化的APP，可持續升級改進，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，繪制較為規范的示意圖，配以實際定位數據和拍照取證，獲得規范和信息全面的調繪成果。

（3）利用即時通信技術，信息共享，便于工作協調和工作邊界的確定，并有利于技術支持、技術指導、遠程協助和監督檢查。而信息的互聯互通，利于后臺及時掌握各調繪員的工作狀況、成果情況和工作效率，提升項目管理質量。

5?結語

（1）后臺系統通過勘察調繪軟件進行工作任務分發、工作情況監督檢查、遠程技術支持與指導、團體協作、成果實時收集和內業處理、績效考核等工作，提升調繪工作項目管理水平。

（2）隨著北斗導航系統的發展以及各省CORS網絡的建設，今后手持GNSS定位設備通過差分系統可達到分米級乃至厘米級精度，將更大程度地拓展調繪平板軟件的使用空間。

（3）調繪工作除地形圖調繪和地質調繪以外，還可服務于各類調查任務，包括農經權調查、地名普查、地理國情普查、變更調查、執法監察現場取證調查任務等。此外，根據其他各類調查任務的需求，可對軟件進行升級，具有廣闊的市場前景。

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