移動GIS在地質鉆孔數據采集中的應用

楊雨佳，黃遞全，向 娟，趙禮劍

（1.自然資源部重慶測繪院，重慶 401120）

隨著社會的進步和信息技術的革新發展，自然資源的采集、編錄與管理正朝著信息化、數字化的方向前進，移動GIS 技術在這個過程中扮演著重要的角色[1-2]。地質鉆孔數據是重要的基礎性成果資料[3]，因此設計提高鉆孔原始數據的采集效率、把控勘察過程的真實性[4]、加強勘察成果管理[5]的應用成為必然和趨勢。借助先進的移動GIS 技術，基于HTML5 開發[6]框架，結合原生開發技術進行跨平臺集成，實現地質鉆孔數據的數字化存儲和管理[7]，對于提高勘察數據的真實性和利用率，減少重復工作和數據丟失[8]具有重要意義。一方面，基于鉆孔數據采集、裝載地圖和位置服務[9]，結合鉆孔路線文件，實現移動地質鉆孔數據的采集和成果上傳；另一方面，基于成果數據管理，利用在線視頻技術，實現便攜的項目成果查詢以及采集過程監管等，最終形成基于移動端的鉆探外業采集系統。

1 系統設計

1.1 總體架構設計

基于移動GIS 的地質鉆孔數據采集系統采用HTML5 技術進行開發，采用SQLite 數據庫技術方案進行數據存儲和管理。系統由數據層、支撐層和應用層3 個部分組成，數據層作為系統架構的基礎，主要負責存儲地質鉆孔空間數據、屬性數據及其相關文件；支撐層作為連接數據層和應用層的橋梁，包括硬件服務器、數據庫服務器、文件服務器和應用服務器；應用層包括地質鉆孔數據采集系統和地質鉆孔數據管理系統，前者基于SQLite 數據庫技術、超圖技術和HTML5 技術開發，后者基于MongoDB 數據庫技術和超圖技術開發。系統總體架構如圖1 所示。

圖1 系統總體架構

1.2 數據庫設計

根據地質鉆孔數據的特點及其相關數據類型，本文設計了規范化數據庫，以SQLite 數據庫為移動端地質鉆孔外業采集數據庫，存儲和管理基礎數據、項目數據和鉆孔數據等。其中，基礎數據包括用戶信息、公司信息、系統信息和服務器信息；項目數據包括項目信息和項目相關文件；鉆孔數據包括機械鉆孔、簡易鉆孔和多媒體文件。數據庫設計如圖2所示。

圖2 系統數據庫設計

1.3 主要功能模塊設計

基于移動GIS 的地質鉆孔數據采集系統主要包括電子地圖功能、項目數據下載、鉆孔信息采集、項目數據管理、采集成果上傳、在線視頻監管和軟件版本更新等功能，其中電子地圖功能包括地圖瀏覽、導航，鉆孔數據展示等；鉆孔信息采集包括屬性信息采集、多媒體文件采集、位置信息采集等；在線視頻監管包括移動端之間、移動端與Web 端之間的視頻通信等。系統詳細功能模塊設計如圖3 所示。

圖3 地質鉆孔數據采集系統功能模塊

1）電子地圖功能，負責實現地圖瀏覽、導航，鉆孔點以及鉆孔數據批量展示等。

2）項目數據下載。采集人員通過該功能下載項目任務數據和輔助文件，以此開展數據采集。監管人員通過該功能下載項目進度、成果數據、成果文件、查看采集成果。

3）鉆孔信息采集。鉆探外業人員需采集鉆孔所在的空間位置信息、鉆孔的標準屬性信息，并通過拍照、錄音、錄像等方式采集多媒體資料。其中，錄像功能采用延時攝影技術對作業過程進行監管記錄，縮小視頻文件大小，降低后臺服務器負荷。

4）項目數據管理，負責瀏覽展示鉆孔數據以及多媒體采集文件，并對成果數據進行分類查詢、修改編輯。

5）采集成果上傳。采集人員通過該功能上傳鉆孔數據的位置信息、屬性信息以及多媒體文件資料。

6）在線視頻監管，負責移動終端用戶之間的在線視頻通信，實現移動端與Web 端的視頻通信。

7）軟件版本更新，負責查看軟件版本信息，下載安裝文件并實現軟件更新。

1.4 技術路線

本文采用SQLite 數據庫，根據數據庫設計方案，利用iOS/Android 系統開發移動鉆探采集軟件，搭建iOS/Android 開發環境及其相關插件包；根據系統功能模塊設計方案，進行軟件開發。系統主要開發環境：數據庫為SQLite；開發IDE 為Submit Edit；相關軟件包為AMap API、Ionic、HTML5；代碼管理為SmartSVN9.1、TortoiseSVN 2.0。

2 系統實現

本文根據系統總體框架設計，開發了地質鉆孔數據采集系統，實現了同步項目采集任務，采集標準鉆探類型位置信息、屬性信息、多媒體資料等數據；支持地圖展示數據、采集數據編輯與管理，并將數據上傳至后臺管理系統；支持與后臺管理系統、其他終端用戶之間在線視頻交流等。

1）系統實現了項目任務管理，可查看對應項目的任務信息，包括采集數據、多媒體資料詳情、當前狀態、位置信息等；還可新增、編輯對應的項目任務。項目任務管理界面如圖4 所示。

2）系統實現了外業鉆孔數據的采集，包括基本信息、回次記錄、巖性描述、試樣采集、參考信息等數據信息及其相關多媒體資料；實現了用戶當前位置的獲取以及用戶之間點對點在線視頻通信。數據采集界面如圖5 所示。

3）系統實現了項目相關數據的同步，包括基礎資料批量下載，項目采集位置、屬性信息和多媒體文件資料的批量上傳。數據管理界面如圖6 所示。

圖4 項目任務管理界面

圖5 數據采集界面

圖6 數據管理界面

3 系統關鍵技術

1）移動端跨平臺混合開發技術。系統采用跨平臺混合開發技術，集成應用HTML5 技術結合iOS、Android 原生開發技術，實現了跨平臺集成，提高了開發效率。

2）在線視頻通信技術。為實現勘察項目工作人員之間點對點的即時通信、文件傳輸等，需解決在線即時通信問題。系統采用基于Node.js 的框架技術，實現在線通信。

3）數據傳輸技術。該技術實現了項目數據的上傳、下載以及數據與服務器的同步更新。

4 結 語

地質鉆孔數據采集系統基于HTML5 開發框架，結合原生開發技術實現了跨平臺集成。該系統是移動端地質鉆孔數據的應用，為用戶提供了精確的項目相關基礎資料，實現了標準鉆孔類型位置信息、屬性信息、多媒體資料等數據的采集，以及采集過程的在線視頻監管和成果數據管理。系統將互聯網技術、GIS技術與勘察過程相結合，提高了勘察內外業工作的信息化和智能化水平，實現了地勘工作的全過程信息化管控，避免了偷工、瞞報、造假等風險，把控了成果的真實性和準確性，提高了勘察工作的質量水平和生產效率，并降低了生產成本。地質鉆孔數據采集系統的設計與實現，對于推廣數字化、信息化采集模式具有重要意義。