勘察信息化管理系統的設計與實現

潘榮建 劉富 唐正輝

摘要：傳統作業方式下，巖土工程勘察的工作效率和成果質量嚴重受限于數據采集、錄入、傳輸與處理的技術手段，越來越難以滿足當前的需求。迅猛發展的信息化技術為勘察工作者突破這一瓶頸提供了重要技術支持。文章分析了傳統勘察工作弊病，結合勘察工作流程，提出勘察信息化管理系統的基本設計思路，并介紹了“交勘”勘察信息化管理系統的架構和特色。

關鍵詞：巖土工程勘察;信息化;勘察內外業;互聯網+勘察

文獻標識碼：U412.2-A-58-206-3

0 引言

自2000年以來，我國勘察設計行業的信息化發展經歷了從網絡建設到勘察設計“互聯網+”應用等多個階段[1]，部分勘察設計企業在政府指導下，利用“云大物智移”（云計算、大數據、物聯網、人工智能、移動互聯）等新一代信息技術提升勘察質量，加快信息化步伐[2-3]。任治軍等[4]關注勘察外業質量的管控，提出利用移動寬帶技術加強現場管控的方案;田玲等[5]參與打造“重慶市工程勘察項目信息管理系統”，實現了“過程留痕”“責任可溯”的勘察質量信息化監管;蘇立定等[6]總結分析了勘察信息化技術的主要特點;陳詩艾、熊鑫、劉磊等[7-9]均在勘察信息化關鍵技術研究上有所進展，為勘察信息化建設提供了有益參考。

當前，巖土工程勘察信息化的工作仍處于起步階段，存在功能簡單、操作復雜、模塊分散、偏向監管、推廣使用性不強等缺點。因此，深入剖析勘察行業痛點、梳理勘察內外業關系，在此基礎上科學搭建巖土工程勘察信息化管理系統框架，為工程勘察全過程信息化提供較為可靠的方案。

1 傳統勘察管理方式面臨的痛點

工程勘察過程持續時間短則數周，長則逾年，具有流程復雜、戰線漫長、相關方多、工作量大的特點。傳統勘察技術手段落后，越來越難以滿足現代生產需求，其面臨的痛點主要有：

（1）低效重復。傳統方式的現場編錄、巖芯牌、樣品標簽等均為“紙+筆”填寫，現場人員常常花費大量時間、精力進行低效重復的工作。

（2）難以協同。傳統方式的數據處理模式為“采集-傳輸-錄入-統計”，圖像處理模式為“拍攝-傳輸-歸類-重命名”，繁雜的過程致使資料重復錄入、多次傳輸、多方確認，數據傳輸不及時，難以共享與協同。

（3）標準不一。傳統方式的資料填寫主要以“紙+筆”記錄為主，各類記錄、描述受填寫人知識水平、技能差異、主觀判別等影響很大，資料版面、填寫內容五花八門，缺乏統一標準。

（4）檢索困難。傳統方式以紙質材料歸檔為主，電子文件歸檔為輔。經年累月之后，資料數量巨大，檢索難度呈指數級攀升，同時紙質材料和電子存儲介質也將面臨損壞、遺失等風險。

（5）管理混亂。企業同時開展多個勘察項目時，各項目各自為戰，信息不暢，項目負責人需向多方匯報，造成資源、時間的浪費，不利于決策層統籌規劃，做出合理的安排。

面對以上行業痛點，所幸的是，近年來現代信息化技術得到蓬勃發展，其數字化、網絡化、可視化、智能化等優勢受到各行各業的青睞，信息化技術與行業結合形成“互聯網+”概念。通信基站的建立、通信設備的普及、實時數據傳輸等便利條件，都為信息化技術與勘察結合提供了可能。當前，引入信息化技術、借助信息化手段改善傳統勘察弊病已勢在必行。

2 勘察信息化管理系統設計思路

2.1 勘察工作整體流程

建設巖土工程勘察信息化管理系統（簡稱“系統”），必須理清勘察工作流程，分析工程實際需求，以最有提效潛力的環節作為切入點，確定系統的基礎架構和功能模塊。

工程勘察分為4個階段，其主要的工作流程為：

（1）前期準備：下達勘察任務書、組建項目組、開展勘察策劃會、勞務隊伍招標、儀器與鉆機配置、技術準備等。

（2）外業勘察：安全技術交底、測量儀器校準與放樣、鉆孔、原位測試、編錄、取樣、量測地下水、巖芯拍照、照片歸檔等。

（3）內業整理：項目統計、勞務人信用評價、電子樣品標簽、送樣單、數據錄入勘察軟件、試驗參數統計、圖件與文字報告等。

（4）工程建檔：勘察報告出版與留存、原始資料歸檔、電子文件歸檔、過程管理資料歸檔等。

在外業勘察和內業整理過程中，存在大量低效、重復的環節，如“紙+筆”抄寫編錄表、現場制作填寫巖芯牌、用原始辦法統計數據等，同時存在協同滯后、標準各異的缺點。因此著重從外業、內業兩個階段設計信息化系統框架與功能，可以改變傳統勘察數據處理模式，極大提升數據處理效率。勘察內外業關系如圖1所示。

2.2 系統方案設計

依據勘察外業、內業的分工和聯系，結合系統的線上管理和線下應用特點，系統設計成服務器端

（WEB）和移動端（APP）兩個部分。系統設計方案兼具可靠穩定性、便捷實用性、安全性、可維護性以及高兼容可擴展性，采用互聯網運行，設計響應時間<10 s。系統方案具體設計如下：

（1）系統整體構架采用B/S構架，使用了NET、JAVA、JavaScript等編程語言，采用MVC與三層架構設計，同時基于DDD架構，采用事件驅動模型架構的開發方式進行系統開發，運用移動應用構建技術，運用通用業務數據總線，使系統在各個層次的二次開發能夠在各個層次模型的框架之下進行數據交換和操作。采用基于HTML5和CSS3的UI展現技術，使系統使用方便，具有良好的人機體驗。

（2）移動APP開發基于AndroidSDK、iOSSDK和百度地圖API，利用離線技術和定位技術實現外業、內業的實時協同。

（3）后臺數據庫采用SQLServer，具有較高的可靠性、可擴展性;數據存儲基于MD5與3DES加密算法保證安全，網站基于SSL保證傳輸層安全;系統可以在內獨立運行和部署，并可以進行遠程維護和備份。系統框架設計方案如圖2所示。

3 “交勘”系統組成與特色

3.1 系統組成

目前已研發出的“交勘”勘察信息化管理系統，主要分為勘察信息化云平臺（WEB）和“交勘”APP。

勘察信息化云平臺（WEB）是生產管理指導的“智慧云大腦”，設計17個主要功能模塊：項目看板、項目地圖、項目管理、項目統計、人員管理、企業管理、權限管理、參數配置、預警列表、項目詳情、項目成員管理、勘探點列表、項目工作量統計、勘察成果管理、土試管理、權限管理及打印導出。

“交勘”APP是勘察數據采集的“移動數據庫”，設計13個主要功能模塊：項目列表、項目信息、踏勘列表、勘探列表、鉆孔分布、項目成員、項目進度、項目統計、勘察文檔、勞務登記、企業通訊錄、系統設置及數據上傳。

3.2 應用流程

系統的功能設置與勘察環節緊密相連，服務對象涵蓋勘察外業、內業全過程。應用流程主要分為使用準備、外業應用、內業應用3個階段，如圖3所示。

3.3 功能特色

3.3.1 統籌管理

系統建立層級管理機制，通過賦予角色權限，進行勘察項目的企業級、項目級、工點級、鉆孔級管理。角色通過列表查詢或字段查詢方式，在權限范圍內查閱歷史項目、編輯在勘項目，實現過程留痕、在線協同和多人統籌。

3.3.2 標準地層

在系統WEB端編輯標準地層，錄入地層編號、地質時代、地質成因、巖土分類、巖土名稱、可塑性、密實度、風化程度、描述等信息。在APP端讀取調用標準地層，根據鉆孔實際情況進行內容微調，可以快速完成鉆孔的電子編錄，工作高效簡潔。

3.3.3 標準成果

系統采用信息化技術，通過軟件配合、定制化處理等方式，實現部分勘察成果標準化，主要包括：勞務電子登記、標準現場編錄表、標準拍攝框、標準電子巖芯牌、樣簽二維碼等，促進勘察成果電子交付和勘察標準化、規范化。

4 結語

勘察信息化管理系統深度融合多種信息技術方法，充分利用基礎通信設施優勢，將會引起巖土工程勘察領域作業模式的新變革，其優勢主要體現在以下幾個方面：

（1）高效性。系統通過電子編錄等方式實現勘察外業數據的采集、傳輸、錄入、統計一體化。

（2）實時性。利用移動數據實時互聯的特點，可定位追蹤編錄人員位置，實時查閱勘察數據。

（3）標準化。系統支持按項目需求定制個性化表單和多種導出樣式。

（4）統籌性。系統可實現分層級管理歷史項目，同時服務在勘項目，簡化檢索過程、優化管理模式，有利于勘察工作的統籌安排。

勘察信息化管理的推廣，將會推動工程勘察行業的健康發展。同時，作為一個近年發展起來的新生事物，在技術方面、管理方面都存在諸多問題有待研究與解決，如數據標準的統一、勘察過程多方協同管理機制的建立、成果交付標準等。

參考文獻

[1]劉益江，江 明.勘察設計行業信息化發展歷程與展望[J].數智經緯，2019（2）：60-65.

[2]中國人民共和國住房和城鄉建設部.2016-2020建筑業信息化發展綱要[Z].建質函〔2016〕183號，2016-08-23.

[3]中國勘察設計協會.“十三五”工程勘察設計行業信息化工作指導意見[Z].中設協字〔2016〕83號，2016-12-01.

[4]任治軍，任亞群，葛海明.信息化條件下的勘察外業質量管控模式研究[J].電力勘測設計，2016（1）：21-24.

[5]田 玲，周長安，李 圣，等.“互聯網+工程勘察質量監管”的探索與實踐[J].工程勘察，2018（4）：23-27.

[6]蘇定立，胡賀松，謝小榮.巖土工程勘察智能信息化技術研究現狀[J].廣州建筑，2019（47）：10-18.

[7]陳詩艾.工程勘察管理信息化關鍵技術研究[J].廣東土木與建筑，2020（27）：42-56.

[8]熊 鑫，馬樂民，李平虎，等.工程勘察外業質量監管信息化平臺的設計與實現[J].施工技術，2020（49）：457-460.

[9]劉 磊，張大續.企業級勘察信息化平臺建立與應用[J].中華建設，2020（S1）：8-12.

收稿日期：2021-03-18

作者簡介：

潘榮建（1970—），高級工程師，主要從事高速公路建設的技術管理工作。