“互聯網+勘察”外業采集APP的設計與實現

姜靈芝 楊 帆

（廣東省佛山地質局，廣東 佛山 528000）

0 引言

在城鄉規劃建設管理、工程勘察、城市地質調查和地災應急搶險中，需要用到大量的地質信息進行輔助決策，尤其是地質鉆孔數據和基礎圖形數據，如基巖地質圖、地質災害易發性分區和分布圖等，如何及時便捷地獲取信息，并廣泛地應用于城鄉規劃建設中，從而構建一個實時、便利的基礎地質成果資料查詢系統。

巖土工程勘察野外采集系統可在智能手機等移動終端上運行，使地質工作者、城市規劃人員和社會大眾可隨時查詢所需的地質資料，打破地質數據訪問的時空限制，提供全方位、全天候的地質信息服務，從而實現4 個方面的效益。①支撐地質災害應急搶險，保障城市運營安全。通過地質災害隱患點分布圖、地質災害易發性分區圖等數據來協助地質災害調查與應急搶險，可迅速查明災害和事故場地的地質條件、誘災因素等。應急搶險人員可在災害現場使用APP 的GPS 定位功能找到所處的地理位置，在移動終端查閱周圍地質災害的分布情況、基巖地質情況和地質鉆孔柱狀圖，從而迅速掌握地質條件，對災情作出判斷，并制定救災措施，保障城市安全。②高效服務于城鄉規劃建設管理。通過發布地質災害易發性分區圖、規劃建設地質風險評價圖等信息，輔助規劃建設、重大工程選址、規劃功能分區的制定。通過開發移動端APP，從專業規劃的角度出發，依據地質環境質量、城鄉用地評價、開發強度建議、主要地質風險等評價指標，將地質語言轉化為規劃專業語言，使規劃專業人員能從地質圖件中迅速獲取所需的信息。③輔助工程地質勘察野外作業。通過開發外業數據采集APP，地質勘察技術人員遇到復雜情況時可通過查詢鉆探點的地質背景信息，來掌握附近的巖石、土層、斷裂等的分布情況，從而輔助地層劃分。④滿足公眾地質信息服務需求。當前，城市建設的各項工程是以地質勘察數據為基礎，市場需求更加旺盛。本研究設計的系統有助于公眾實時查詢所需的基礎地質信息，方便建設單位實時了解建設場地的基礎地質情況，避免重復勘察投資。

1 總體目標

本研究對巖土工程勘察外業系統進行設計與開發［1］。該系統可對勘察行業內的各類原始數據、圖像、圖件和文字報告進行全面動態管理。能最大限度地發揮數據價值，實現信息資源的共享，為國家基礎設施規劃、建設、管理及城市地質研究提供基礎信息，并為基礎數據平臺提供巖土工程信息決策支持［1］。作為區域工程勘察成果的數據平臺，為便于用戶使用該系統，對該系統提出以下要求。①提供系統權限管理。使不同用戶具有不同的操作權限，從而保證數據的安全性。②提供版本管理功能。支持多個用戶同時訪問，且互不影響。③具備地理信息系統的地圖瀏覽與操作功能，如地圖放大、縮小、漫游、目標定位等功能。④具備完善的數據查詢功能。系統可根據用戶需求進行單項或組合的數據查詢，也可雙向查詢空間數據和屬性數據［2］。⑤具備良好的數據庫邏輯結構。系統可對區域宏觀或微觀地質狀況以數據的形式進行反映。⑥具有統計分析功能。便于系統對巖土參數進行統計分析。⑦具有制圖功能?？衫L制物理力學參數相關圖、鉆孔柱狀圖、地質剖面圖等。⑧具備數據輸出功能。輸出用戶所需的查詢結果、統計分析結果、圖件等。

2 技術路線

本研究按照系統調研分析、地質數據處理、系統設計與開發、系統試運行來完成系統的開發。

2.1 系統調研分析

通過對國內外相關的地質信息服務系統、手機APP 程序的開發和應用情況進行調研，全面了解各系統的架構體系和服務方式，根據調研結果對巖土工程勘察野外采集系統進行設計。

2.2 地質數據處理

收集地質調查成果數據，對數據進行規范化處理，建立系統數據庫，并提供相關地圖服務。收集常用的鉆孔數據錄入系統，如KT3000、理正等數據庫格式，設計出能與本研究所設計的系統數據庫相結合的模型，從而將外部系統中已錄好的鉆孔數據庫直接導入到本研究設計的系統中。

2.3 系統設計與開發

按易用性、高可用性、靈活擴展性、安全性等要求，來完成巖土工程勘察野外采集系統的設計，包括系統架構、程序界面、交互方式、網絡安全策略等，并采用合適的系統開發技術來完成開發和測試。

2.4 系統試運行

在開發完成后，要在一定范圍內對系統進行試用，通過用戶的實際使用情況，從而發現系統中存在的問題，并根據用戶的反饋意見進行修改完善，最終達到公開上線的要求。

3 系統開發與實現

3.1 關鍵技術

3.1.1 多源數據的標準化。地質成果數據來自不同時期的地質調查工作，采用的數據格式、坐標系、比例尺等都不盡相同，必須按照國家或行業標準，采用特定的技術轉換方案，將這些數據轉化為標準格式。可構建多源異構數據的轉換模型，實現對移動數據庫、關系型數據庫、文件數據庫、理正CAD軟件庫等多源異構數據庫的存儲、轉換與自動化處理。

3.1.2 應用配置的模塊化。隨著計算機和網絡技術的發展，系統應用管理朝著模塊化、集成化、智能化方向發展。在不重新進行軟件開發的前提下，系統要最大程度地適應今后擴展的需要，做到數據、用戶、角色和業務流程的靈活定制和擴展。

3.1.3 系統服務集成化。系統建設必須基于面向服務（SOA）的架構模式，采用服務接口總線的方式為終端用戶提供服務。

3.1.4 網絡適應智能化。解決移動網絡不穩定時可能發生的情況，系統采用瓦片緩存技術，從而最大限度地使用在線網絡資源［3］，同時也可提高地圖數據的展示速度。在不穩定網絡通信環境中實現在線和離線模式的無縫切換。

3.2 系統功能實現

勘察外業數據采集系統是一款輔助勘察外業編錄的“互聯網+勘察”外業采集APP，通過信息技術來提高外業編錄數據生成效率，包括人員登錄、項目列表、鉆孔列表、開孔記錄、巖性描述、取樣與測試、現場拍照、單孔報驗、鉆孔柱狀圖等，從而提高勘察外業的編錄效率和質量。

3.2.1 系統登錄。用戶在打開APP 后，系統會提示需要輸入用戶名和密碼，驗證通過后即可進入該系統，不同權限的人員獲得的權限不同。

3.2.2 項目列表。用戶登錄該系統后，系統會自動列出用戶所參與的全部項目清單及相關信息，包括項目編號、項目名稱、勘察類型和項目地點。用戶可通過此列表快速進入到項目中，并進行編錄工作，如果無法在表格中找到所需的項目名稱，也可進行搜索。

3.2.3 鉆孔列表。用戶在進入項目界面后，左側會顯示鉆孔列表，該列表分為“我的”和“全部”兩欄（見圖1）。其中，“我的”列表是當前用戶負責編錄的全部鉆孔列表，“全部”列表則是項目所包含的全部鉆孔數據列表。在“我的”列表中，點擊任意鉆孔后會在右側顯示其可操作的功能，包括開孔記錄、巖土描述、取樣與測試錄入、拍照功能、單孔報驗和鉆孔柱狀圖查詢。

圖1 鉆孔列表

3.2.4 開孔記錄。用戶點擊開孔記錄后，會進入到開孔記錄編輯界面中（見圖2），可填寫機長、技術員、編號、檢查人等信息，也可對圍蔽及管線安全、技術準備、封孔準備、總體備注等表格進行編輯，填寫完成后系統將自動保存。

圖2 開孔記錄

3.2.5 巖性描述。用戶點擊巖性描述按鈕可進入單孔巖性描述界面（見圖3），用戶首次進入該界面會自動下載項目模板，通過點擊“新增”按鈕來添加一行新的描述記錄，在記錄完成后，點擊保存即可保存在本地，點擊右上角的上傳數據按鈕即可將其上傳到服務器中，由后續內業工作進行處理。通過點擊快速跳轉按鈕可跳轉至取樣與測試錄入、拍照、柱狀圖等界面中。

圖3 巖性描述

3.2.6 取樣及測試。點擊單個鉆孔界面或巖性描述界面中的“取樣及測試”按鈕，即可進入取樣及測試錄入界面中，該界面分為3 部分，分別為取樣記錄、標貫試驗記錄和動（錐）探試驗記錄。①取樣記錄。該界面可記錄現場巖芯取樣的信息，包括原狀土、擾動土、軟土、腐蝕土、巖樣和水樣。用戶可通過該界面選擇所要進行的試驗項目。②標貫試驗記錄。用戶通過該界面記錄現場標貫數據，填寫起始深度、結束深度、實際擊數、桿長及修正擊數。③動（錐）探試驗記錄。用戶可通過該界面來記錄現場動（錐）探數據，填寫起始深度、結束深度、實際擊數、桿長以及修正擊數。在完成上述3 個記錄后點擊保存即可，點擊拍照按鈕會提示需要進行拍照。點擊右上角的上傳數據按鈕，會將數據上傳至服務器中。

3.2.7 現場拍照。在單個鉆孔界面或巖性描述界面中，點擊“拍照”按鈕即可進入現場拍照界面中，現場拍照分為開孔拍照、終孔拍照、現場拍照、巖芯拍照、整孔巖芯拍照5 類。其中，現場拍照、巖芯拍照、整孔巖芯拍照需要進一步選擇并輸入相關的業務數據，在完成拍照后，點擊保存照片按鈕即可?，F場拍照可對編錄員、司鉆員、描述員、項目負責人、工程師、鉆機設備、場景及其他情況進行拍照。在進入現場拍照功能界面后，點擊拍攝照片按鈕，會要求用戶選擇其所拍照的類型。巖芯拍照/整孔巖芯拍照可按不同深度對巖芯或整個鉆孔進行拍照，點擊拍攝照片按鈕，會要求用戶填寫當前拍照巖芯的起始深度和結束深度。

3.2.8 鉆孔柱狀圖。在單個鉆孔界面或巖性描述界面中點擊“柱狀圖”按鈕即可進入鉆孔柱狀圖界面（見圖4），在該界面中可查詢該鉆孔每個土層/水位的名稱及深度，并標識出取樣的深度和原位測試的深度。

圖4 鉆孔柱狀圖

3.2.9 單孔報驗。在單個鉆孔界面或巖性描述界面中點擊“單孔報驗”按鈕，即可進入單孔報驗界面，基本信息、取樣數量、原位測試中的部分數據將自動從服務器中進行對接。同時，可對自檢意見等表格進行編輯，完成填寫后系統將自動保存。

4 結語

本研究通過對巖土勘察野外采集系統實現的關鍵技術進行研究，開發了“互聯網+勘察”的外業手持移動端APP系統，給野外采集各環節提供便捷的錄入、查詢及導出數據的界面。能夠隨時定位查詢給定范圍內的地質成果數據，包括基巖地質信息、地質災害信息、工程地質鉆孔信息、歷年規劃用地地質環境質量評價成果信息、規劃建設地質風險區劃圖等。通過移動互聯網和手持移動端APP 來滿足隨身攜帶、移動辦公的需求，在日常辦公、實地考察或突發事件中，可大大提高工作效率。巖土工程勘察野外采集系統可廣泛應用于地質災害防治、規劃編制管理、重大項目選址及可行性研究、建設工程事故處理等領域［2］，進而充分發揮基礎地質成果對國土規劃建設的技術支撐作用，具有重要的社會應用價值和現實意義。