“互联网+勘察”外业采集APP的设计与实现

姜灵芝 杨 帆

（广东省佛山地质局，广东 佛山 528000）

0 引言

在城乡规划建设管理、工程勘察、城市地质调查和地灾应急抢险中，需要用到大量的地质信息进行辅助决策，尤其是地质钻孔数据和基础图形数据，如基岩地质图、地质灾害易发性分区和分布图等，如何及时便捷地获取信息，并广泛地应用于城乡规划建设中，从而构建一个实时、便利的基础地质成果资料查询系统。

岩土工程勘察野外采集系统可在智能手机等移动终端上运行，使地质工作者、城市规划人员和社会大众可随时查询所需的地质资料，打破地质数据访问的时空限制，提供全方位、全天候的地质信息服务，从而实现4 个方面的效益。①支撑地质灾害应急抢险，保障城市运营安全。通过地质灾害隐患点分布图、地质灾害易发性分区图等数据来协助地质灾害调查与应急抢险，可迅速查明灾害和事故场地的地质条件、诱灾因素等。应急抢险人员可在灾害现场使用APP 的GPS 定位功能找到所处的地理位置，在移动终端查阅周围地质灾害的分布情况、基岩地质情况和地质钻孔柱状图，从而迅速掌握地质条件，对灾情作出判断，并制定救灾措施，保障城市安全。②高效服务于城乡规划建设管理。通过发布地质灾害易发性分区图、规划建设地质风险评价图等信息，辅助规划建设、重大工程选址、规划功能分区的制定。通过开发移动端APP，从专业规划的角度出发，依据地质环境质量、城乡用地评价、开发强度建议、主要地质风险等评价指标，将地质语言转化为规划专业语言，使规划专业人员能从地质图件中迅速获取所需的信息。③辅助工程地质勘察野外作业。通过开发外业数据采集APP，地质勘察技术人员遇到复杂情况时可通过查询钻探点的地质背景信息，来掌握附近的岩石、土层、断裂等的分布情况，从而辅助地层划分。④满足公众地质信息服务需求。当前，城市建设的各项工程是以地质勘察数据为基础，市场需求更加旺盛。本研究设计的系统有助于公众实时查询所需的基础地质信息，方便建设单位实时了解建设场地的基础地质情况，避免重复勘察投资。

1 总体目标

本研究对岩土工程勘察外业系统进行设计与开发［1］。该系统可对勘察行业内的各类原始数据、图像、图件和文字报告进行全面动态管理。能最大限度地发挥数据价值，实现信息资源的共享，为国家基础设施规划、建设、管理及城市地质研究提供基础信息，并为基础数据平台提供岩土工程信息决策支持［1］。作为区域工程勘察成果的数据平台，为便于用户使用该系统，对该系统提出以下要求。①提供系统权限管理。使不同用户具有不同的操作权限，从而保证数据的安全性。②提供版本管理功能。支持多个用户同时访问，且互不影响。③具备地理信息系统的地图浏览与操作功能，如地图放大、缩小、漫游、目标定位等功能。④具备完善的数据查询功能。系统可根据用户需求进行单项或组合的数据查询，也可双向查询空间数据和属性数据［2］。⑤具备良好的数据库逻辑结构。系统可对区域宏观或微观地质状况以数据的形式进行反映。⑥具有统计分析功能。便于系统对岩土参数进行统计分析。⑦具有制图功能。可绘制物理力学参数相关图、钻孔柱状图、地质剖面图等。⑧具备数据输出功能。输出用户所需的查询结果、统计分析结果、图件等。

2 技术路线

本研究按照系统调研分析、地质数据处理、系统设计与开发、系统试运行来完成系统的开发。

2.1 系统调研分析

通过对国内外相关的地质信息服务系统、手机APP 程序的开发和应用情况进行调研，全面了解各系统的架构体系和服务方式，根据调研结果对岩土工程勘察野外采集系统进行设计。

2.2 地质数据处理

收集地质调查成果数据，对数据进行规范化处理，建立系统数据库，并提供相关地图服务。收集常用的钻孔数据录入系统，如KT3000、理正等数据库格式，设计出能与本研究所设计的系统数据库相结合的模型，从而将外部系统中已录好的钻孔数据库直接导入到本研究设计的系统中。

2.3 系统设计与开发

按易用性、高可用性、灵活扩展性、安全性等要求，来完成岩土工程勘察野外采集系统的设计，包括系统架构、程序界面、交互方式、网络安全策略等，并采用合适的系统开发技术来完成开发和测试。

2.4 系统试运行

在开发完成后，要在一定范围内对系统进行试用，通过用户的实际使用情况，从而发现系统中存在的问题，并根据用户的反馈意见进行修改完善，最终达到公开上线的要求。

3 系统开发与实现

3.1 关键技术

3.1.1 多源数据的标准化。地质成果数据来自不同时期的地质调查工作，采用的数据格式、坐标系、比例尺等都不尽相同，必须按照国家或行业标准，采用特定的技术转换方案，将这些数据转化为标准格式。可构建多源异构数据的转换模型，实现对移动数据库、关系型数据库、文件数据库、理正CAD软件库等多源异构数据库的存储、转换与自动化处理。

3.1.2 应用配置的模块化。随着计算机和网络技术的发展，系统应用管理朝着模块化、集成化、智能化方向发展。在不重新进行软件开发的前提下，系统要最大程度地适应今后扩展的需要，做到数据、用户、角色和业务流程的灵活定制和扩展。

3.1.3 系统服务集成化。系统建设必须基于面向服务（SOA）的架构模式，采用服务接口总线的方式为终端用户提供服务。

3.1.4 网络适应智能化。解决移动网络不稳定时可能发生的情况，系统采用瓦片缓存技术，从而最大限度地使用在线网络资源［3］，同时也可提高地图数据的展示速度。在不稳定网络通信环境中实现在线和离线模式的无缝切换。

3.2 系统功能实现

勘察外业数据采集系统是一款辅助勘察外业编录的“互联网+勘察”外业采集APP，通过信息技术来提高外业编录数据生成效率，包括人员登录、项目列表、钻孔列表、开孔记录、岩性描述、取样与测试、现场拍照、单孔报验、钻孔柱状图等，从而提高勘察外业的编录效率和质量。

3.2.1 系统登录。用户在打开APP 后，系统会提示需要输入用户名和密码，验证通过后即可进入该系统，不同权限的人员获得的权限不同。

3.2.2 项目列表。用户登录该系统后，系统会自动列出用户所参与的全部项目清单及相关信息，包括项目编号、项目名称、勘察类型和项目地点。用户可通过此列表快速进入到项目中，并进行编录工作，如果无法在表格中找到所需的项目名称，也可进行搜索。

3.2.3 钻孔列表。用户在进入项目界面后，左侧会显示钻孔列表，该列表分为“我的”和“全部”两栏（见图1）。其中，“我的”列表是当前用户负责编录的全部钻孔列表，“全部”列表则是项目所包含的全部钻孔数据列表。在“我的”列表中，点击任意钻孔后会在右侧显示其可操作的功能，包括开孔记录、岩土描述、取样与测试录入、拍照功能、单孔报验和钻孔柱状图查询。

图1 钻孔列表

3.2.4 开孔记录。用户点击开孔记录后，会进入到开孔记录编辑界面中（见图2），可填写机长、技术员、编号、检查人等信息，也可对围蔽及管线安全、技术准备、封孔准备、总体备注等表格进行编辑，填写完成后系统将自动保存。

图2 开孔记录

3.2.5 岩性描述。用户点击岩性描述按钮可进入单孔岩性描述界面（见图3），用户首次进入该界面会自动下载项目模板，通过点击“新增”按钮来添加一行新的描述记录，在记录完成后，点击保存即可保存在本地，点击右上角的上传数据按钮即可将其上传到服务器中，由后续内业工作进行处理。通过点击快速跳转按钮可跳转至取样与测试录入、拍照、柱状图等界面中。

图3 岩性描述

3.2.6 取样及测试。点击单个钻孔界面或岩性描述界面中的“取样及测试”按钮，即可进入取样及测试录入界面中，该界面分为3 部分，分别为取样记录、标贯试验记录和动（锥）探试验记录。①取样记录。该界面可记录现场岩芯取样的信息，包括原状土、扰动土、软土、腐蚀土、岩样和水样。用户可通过该界面选择所要进行的试验项目。②标贯试验记录。用户通过该界面记录现场标贯数据，填写起始深度、结束深度、实际击数、杆长及修正击数。③动（锥）探试验记录。用户可通过该界面来记录现场动（锥）探数据，填写起始深度、结束深度、实际击数、杆长以及修正击数。在完成上述3 个记录后点击保存即可，点击拍照按钮会提示需要进行拍照。点击右上角的上传数据按钮，会将数据上传至服务器中。

3.2.7 现场拍照。在单个钻孔界面或岩性描述界面中，点击“拍照”按钮即可进入现场拍照界面中，现场拍照分为开孔拍照、终孔拍照、现场拍照、岩芯拍照、整孔岩芯拍照5 类。其中，现场拍照、岩芯拍照、整孔岩芯拍照需要进一步选择并输入相关的业务数据，在完成拍照后，点击保存照片按钮即可。现场拍照可对编录员、司钻员、描述员、项目负责人、工程师、钻机设备、场景及其他情况进行拍照。在进入现场拍照功能界面后，点击拍摄照片按钮，会要求用户选择其所拍照的类型。岩芯拍照/整孔岩芯拍照可按不同深度对岩芯或整个钻孔进行拍照，点击拍摄照片按钮，会要求用户填写当前拍照岩芯的起始深度和结束深度。

3.2.8 钻孔柱状图。在单个钻孔界面或岩性描述界面中点击“柱状图”按钮即可进入钻孔柱状图界面（见图4），在该界面中可查询该钻孔每个土层/水位的名称及深度，并标识出取样的深度和原位测试的深度。

图4 钻孔柱状图

3.2.9 单孔报验。在单个钻孔界面或岩性描述界面中点击“单孔报验”按钮，即可进入单孔报验界面，基本信息、取样数量、原位测试中的部分数据将自动从服务器中进行对接。同时，可对自检意见等表格进行编辑，完成填写后系统将自动保存。

4 结语

本研究通过对岩土勘察野外采集系统实现的关键技术进行研究，开发了“互联网+勘察”的外业手持移动端APP系统，给野外采集各环节提供便捷的录入、查询及导出数据的界面。能够随时定位查询给定范围内的地质成果数据，包括基岩地质信息、地质灾害信息、工程地质钻孔信息、历年规划用地地质环境质量评价成果信息、规划建设地质风险区划图等。通过移动互联网和手持移动端APP 来满足随身携带、移动办公的需求，在日常办公、实地考察或突发事件中，可大大提高工作效率。岩土工程勘察野外采集系统可广泛应用于地质灾害防治、规划编制管理、重大项目选址及可行性研究、建设工程事故处理等领域［2］，进而充分发挥基础地质成果对国土规划建设的技术支撑作用，具有重要的社会应用价值和现实意义。