基于數(shù)字化的巖土工程勘察技術及實現(xiàn)

孔凡猛

（山東省地質測繪院山東濟南250002）

隨著工程技術的發(fā)展，巖土工程中信息、水位，各種物資的勘察變得越來越重要，這些在巖土工程勘查中測量的數(shù)據(jù)均是由勘察工作人員實時跟蹤整個項目，經過多次測量而來。但是一旦項目完成之后，這些數(shù)據(jù)就會被丟棄，對于日后工作不能較好地起到參考的作用，勘察人員也希望將其進行統(tǒng)計整理，但由于數(shù)據(jù)量較大且復雜，僅依靠人工的力量難以生成清晰的圖表或文檔進行收藏[1]。因此，如何能較好地利用工程中的測量數(shù)據(jù)，將勘察數(shù)據(jù)利用數(shù)字化技術[2]進行一個自動分析和批量管理，成為了巖土勘察科研人員致力于研究的問題。

為了能實現(xiàn)巖土工程數(shù)字化的勘察技術，近年來研究人員也做出了不懈的努力，并給出了在未來能夠在巖土工程勘察行業(yè)中實現(xiàn)集勘察數(shù)據(jù)整合、計算、更新與保存為一體的設計目標，為未來即將踏入巖土工程勘察領域的學者提供前端支撐，也為已經踏入該行業(yè)的研究人員積累經驗值，同時該過程最具意義的是降低了運營的成本，提高了工作效率。因此，本文提出了基于數(shù)字化的巖土工程勘察技術，其利用現(xiàn)有的數(shù)據(jù)庫技術[3]，并使用辦公軟件office[4]，以及能夠對勘察數(shù)據(jù)進行精細化處理的計算分析軟件AutoCAD[5]，為我國的巖土勘察技術發(fā)展提供幫助。

1 系統(tǒng)開發(fā)技術基礎

1.1 Net技術框架

Net技術核心是Web Services[6]，應用程序和Internet網(wǎng)絡之間進行通信均在Web services的允許之下，該種允許可跨平臺實現(xiàn)，不分操作系統(tǒng)、設備和編程語言的需求。如圖1所示為Net技術架構層次圖，該技術架構層次圖從上到下分為幾個層級結構，最上端代表著以c#，c++，VB，Jscript[7]等語言實現(xiàn)的應用程序，該應用程序能直觀展現(xiàn)給用戶操作過程等數(shù)據(jù)，勘測數(shù)據(jù)均可在這些可視化應用程序下進行分析計算。中間層為業(yè)務邏輯層，對于系統(tǒng)邏輯業(yè)務的功能均在此層次被封裝起來，之后提供了一個能夠被外部訪問的接口，包括基于WCF[8]的對外暴露的Service服務，對于不同的外部請求，對外提供暴露的方式和策略也不相同。圖1中最下端的底層結構即為架構的核心技術，該底層核心技術中的CLR[9]類似于一個引擎，能夠驅動其他上層關鍵功能。

圖1 技術架構層次圖

1.2 勘察系統(tǒng)三層架構的實現(xiàn)

如圖2所示為實現(xiàn)數(shù)字化的巖土勘察系統(tǒng)的三層架構圖，該三層體系架構在實現(xiàn)任何軟件開發(fā)中均被視為經典的體系。對于分層體系架構的出現(xiàn)是隨軟件開發(fā)技術不斷地發(fā)展而產生的，并隨著算法技術的不斷優(yōu)化而提高得來的。對于代碼的應用效率和重用率在不斷地被提高，因此多層次的體系結構在邏輯功能上要求被實現(xiàn)，該實現(xiàn)能具體分離出事物邏輯，從而實現(xiàn)了高效穩(wěn)定的企業(yè)級應用系統(tǒng)。

圖2 勘察系統(tǒng)三層架構圖

1.3 基于.NET的AutoCAD開發(fā)

AutoCAD[10]是一款目前廣為流行的計算機輔助設計軟件，該軟件能為用戶提供良好地操作界面，使得在工程中難以想象的三維畫面均可在該軟件的繪圖中得以實現(xiàn)。此外，其能夠將各種格式的圖片信息進行相互轉換，對于數(shù)據(jù)之間的交互[11]有較強的功能，且還能在多種平臺下進行操作，為各類用戶在工程實踐中提供了強大的工具。如圖3所示為AutoCAD開發(fā)層次圖，由于AutoCAD功能的可擴展性，根據(jù)下圖中的開發(fā)層次圖，便可擴展出開發(fā)者想要的功能。

圖3 AutoCAD開發(fā)層次圖

2 數(shù)字化系統(tǒng)總體設計

2.1 數(shù)字化系統(tǒng)功能模塊設計

為了實現(xiàn)數(shù)字化的巖土工程勘察系統(tǒng)，需要該行業(yè)各個部門的共同協(xié)作才能順利完成，如圖4所示為數(shù)字化系統(tǒng)的總體模塊設計圖，在該模塊清晰合理的劃分下，巖土勘察工作才能確保高效率、智能化[12]的處理。如圖4中的數(shù)字化勘察系統(tǒng)分兩個層次實現(xiàn)，中間模塊的數(shù)據(jù)編輯[13]和數(shù)據(jù)統(tǒng)計等模塊中又有了眾多更細致的功能實現(xiàn)。本文數(shù)字化的巖土勘察系統(tǒng)的實現(xiàn)就是按照這一功能模塊進行的設計。

圖4 系統(tǒng)功能架構圖

2.2 數(shù)字化的巖土勘察系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫設計

根據(jù)上文中勘察系統(tǒng)架構的分析及討論，顯然數(shù)據(jù)庫的設計占重要地位。在工程勘察中由系統(tǒng)統(tǒng)計分析得來的數(shù)據(jù)均要進行存儲，因此必須要對數(shù)據(jù)進行安全、可靠、穩(wěn)定的存儲。本文在綜合考慮兼容性[14]等條件下，選擇了功能強大的Sql server[15]數(shù)據(jù)庫。當在發(fā)生異常情況時，要保證數(shù)據(jù)庫可以恢復到發(fā)生異常之前的正常工作狀態(tài)，這樣才能確保其穩(wěn)定性。如下表1中所示為巖土工程勘察中的基本信息表，表中包含了巖土工程編號、名稱、單位等與工程相關的描述信息，該信息表確定之后就能在數(shù)據(jù)庫中利用GUID（全局標示符）建立與之對應的關系，該數(shù)據(jù)庫的建立就是根據(jù)這些關系層次逐步進行的實現(xiàn)。

表1 工程基本信息表

3 數(shù)字化巖土勘察實現(xiàn)結果

在系統(tǒng)搭建以及數(shù)據(jù)庫的實現(xiàn)之后，如圖5所示為該系統(tǒng)對一個勘察項目文檔管理的子目錄列表圖，在對勘察項目的文件在數(shù)據(jù)庫服務器上建立根目錄后，才能對該項目中的內容進行批量化管理。圖5中在系統(tǒng)實現(xiàn)的項目列表中可清楚的看到文件的存放位置及文件名稱，由此可方便的為數(shù)據(jù)再次使用時提供信息。

圖5 子目錄列表

如圖6所示為用戶權限管理實現(xiàn)界面的截圖。在該系統(tǒng)頁面下，管理員有權限進行用戶的增加、刪除和更改，從而保證了職能的持續(xù)化管理。

4 結束語

文中從巖土勘察中出現(xiàn)的測量數(shù)據(jù)利用性低，人工處理數(shù)據(jù)不清晰，勘察圖形的繪制不易實現(xiàn)等難題出發(fā)，開發(fā)了基于數(shù)字化的巖土勘察系統(tǒng)，并在Net架構及MySQL數(shù)據(jù)庫下順利實現(xiàn)。該系統(tǒng)能為勘察人員提供一個運行速度快，穩(wěn)定性能強，界面友好，且操作簡單快速的業(yè)務系統(tǒng)。因此，其在未來巖土勘察中有著廣闊的應用前景。

圖6 用戶權限管理

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