地質(zhì)工程勘查管理信息化關(guān)鍵技術(shù)研究

劉 海

（安徽省化工地質(zhì)勘查總院，安徽 馬鞍山 243000）

當(dāng)前信息化技術(shù)發(fā)展非常迅速，特別是移動(dòng)應(yīng)用、自動(dòng)化、物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)以及云計(jì)算等為核心的信息技術(shù)手段不斷發(fā)展與革新，在引領(lǐng)時(shí)代變革過(guò)程當(dāng)中發(fā)揮著十分重要的作用。而在工程建設(shè)過(guò)程當(dāng)中，離不開地質(zhì)工程勘查工作，這是工程建設(shè)當(dāng)中非常重要的基礎(chǔ)環(huán)節(jié)。然而就當(dāng)前的地質(zhì)工程勘查技術(shù)與質(zhì)量管理而言，還有很多問(wèn)題存在。地質(zhì)工程勘查亟待通過(guò)先進(jìn)技術(shù)手段的應(yīng)用，來(lái)對(duì)傳統(tǒng)的管理方法進(jìn)行變革。在此背景下，通過(guò)信息化手段對(duì)地質(zhì)工程勘查信息進(jìn)行管理，成為重要的發(fā)展方向。依照信息技術(shù)層面進(jìn)行分析，地質(zhì)工程勘查工作，實(shí)質(zhì)上屬于一種獲取信息、理解信息和應(yīng)用信息的過(guò)程。因此這就需要在地質(zhì)工程勘察各個(gè)流程當(dāng)中推動(dòng)信息化管理[1]。

1 總體思路

為使地質(zhì)勘查管理工作得到進(jìn)一步提升，推動(dòng)其信息化管理，還需要深入的研究地質(zhì)工程勘查管理信息化的關(guān)鍵技術(shù)實(shí)現(xiàn)勘查流程的信息化，如外業(yè)采集信息數(shù)據(jù)，通過(guò)遠(yuǎn)程信息化來(lái)實(shí)現(xiàn)外業(yè)監(jiān)管，提升巖土試驗(yàn)信息化水平，加強(qiáng)關(guān)鍵環(huán)節(jié)信息化管理，對(duì)勘查流程有效重構(gòu)，有效分離勘查內(nèi)外業(yè)工序各種試驗(yàn)工序等。而這些都需要通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)化的勘查作業(yè)以及采集數(shù)據(jù)來(lái)完成，有效關(guān)聯(lián)各個(gè)環(huán)節(jié)信息，實(shí)現(xiàn)信息的有效流轉(zhuǎn)，增進(jìn)彼此的交互與協(xié)同，保證效率和質(zhì)量，避免大量的工期投入[2]。

2 關(guān)鍵技術(shù)方案研究

2.1 信息化手段在采集勘查外業(yè)數(shù)據(jù)中的應(yīng)用

過(guò)去在采集勘查外業(yè)信息數(shù)據(jù)過(guò)程當(dāng)中，主要通過(guò)紙和筆的人工手段來(lái)完成，而針對(duì)這種模式存在的不足，對(duì)相應(yīng)的軟件平臺(tái)app進(jìn)行研發(fā)，地質(zhì)編錄實(shí)現(xiàn)了電子化，可以電子檔采集現(xiàn)場(chǎng)拍攝和巖心照片，記錄錄入原位試驗(yàn)，科學(xué)合理地進(jìn)行采樣記錄樣品信息，通過(guò)GPS信息技術(shù)手段錄入資料，確保數(shù)據(jù)的真實(shí)性與可靠性。

圖1 勘查外業(yè)信息采集系統(tǒng)數(shù)據(jù)流程圖

2.1.1 設(shè)計(jì)采集外業(yè)數(shù)據(jù)的信息化流程

針對(duì)外業(yè)數(shù)據(jù)采集加強(qiáng)信息化管理系統(tǒng)構(gòu)建，并研發(fā)平板電腦、手機(jī)等終端移動(dòng)設(shè)備App軟件平臺(tái)，通過(guò)本地設(shè)備來(lái)保存APP上的信息數(shù)據(jù)，并利用移動(dòng)通信技術(shù)，向云平臺(tái)數(shù)據(jù)中心進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。具體流程如圖1所示。

2.1.2 信息化管理勘查外業(yè)數(shù)據(jù)系統(tǒng)的功能

（1）標(biāo)準(zhǔn)地層定制。依照實(shí)際情況以及勘查經(jīng)驗(yàn)構(gòu)建地區(qū)標(biāo)準(zhǔn)地層系統(tǒng)，根據(jù)地質(zhì)時(shí)代以及成因，來(lái)對(duì)巖土層號(hào)主層號(hào)進(jìn)行確定，充分考慮巖土層名稱，并根據(jù)上下地層次序?qū)唽?、次亞層?hào)進(jìn)行確定，基于地區(qū)標(biāo)準(zhǔn)地層系統(tǒng)，完成編錄測(cè)試，確保勘查成果的統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，促進(jìn)地區(qū)標(biāo)準(zhǔn)勘查成果庫(kù)。利用標(biāo)準(zhǔn)地層，可以有效的對(duì)比一個(gè)地區(qū)當(dāng)中各種勘查項(xiàng)目數(shù)據(jù)，對(duì)該區(qū)的地史發(fā)展情況有個(gè)更加充分全面的了解，掌握其共性和異性，才能更好地利用這些數(shù)據(jù)。

（2）勘查外業(yè)數(shù)據(jù)采集信息化。地質(zhì)編錄以及巖心照片拍攝，獲得現(xiàn)場(chǎng)勘查照片，記錄錄入原位測(cè)試，開展樣品取樣記錄樣品信息等這些都可以。利用軟件平臺(tái)APP來(lái)實(shí)現(xiàn)。通過(guò)GPS定位技術(shù)保證資料信息的真實(shí)性與可靠性，提供充足的數(shù)據(jù)支撐保證勘查質(zhì)量[3]。

在采集地質(zhì)工程勘察信息過(guò)程當(dāng)中，系統(tǒng)組成主要包括，編錄鉆孔信息，拍攝巖心照片并進(jìn)行上傳，收集原位測(cè)試數(shù)據(jù)，采集巖石試樣，并收集有關(guān)人員信息[4]。

①鉆孔編錄。鉆孔編錄過(guò)程當(dāng)中，主要涉及地層名稱與其深度，地層編號(hào)，鉆孔的開始與結(jié)束時(shí)間，鉆孔的水位，地質(zhì)時(shí)代與成因及其顏色與密實(shí)度和描述地層等，確定標(biāo)準(zhǔn)地層之后，便能依照巖層特性，對(duì)相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)層進(jìn)行選擇，及時(shí)的完成邊路，同時(shí)在具體情況下根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)層屬性做出相應(yīng)的修改。在本地保存編錄信息，利用通信網(wǎng)絡(luò)向云服務(wù)器進(jìn)行上傳，在云計(jì)算技術(shù)下，描述巖土層時(shí)，可以依照地區(qū)跨項(xiàng)目，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)搜索與匹配，對(duì)若干條描述進(jìn)行推薦，便于對(duì)比分析該區(qū)地層，保證編錄效率與質(zhì)量。②巖芯照片拍攝和上傳。自動(dòng)識(shí)別巖心照片深度。在巖芯箱（標(biāo)準(zhǔn)長(zhǎng)度1.0m），通過(guò)信息化采集外業(yè)數(shù)據(jù)過(guò)程中，可以對(duì)巖心行數(shù)進(jìn)行設(shè)置，到自動(dòng)深度識(shí)別的效果，外業(yè)工作者出現(xiàn)人為誤差，保證工作效率與質(zhì)量。自動(dòng)拼接巖心照片。通過(guò)自動(dòng)拼接巖心照片形成長(zhǎng)圖，對(duì)鉆孔編號(hào)以及項(xiàng)目名稱詳細(xì)編注，避免大量的人工投入，增強(qiáng)工作效率。上傳巖心照片。通過(guò)直接拍攝巖芯照片并向云服務(wù)器進(jìn)行上傳，如果遇到通信信號(hào)不強(qiáng)時(shí)，極易導(dǎo)致照片無(wú)法上傳還可引起上傳過(guò)程當(dāng)中丟包現(xiàn)象的發(fā)生。系統(tǒng)當(dāng)中具有本地照片上傳功能，可以將拍攝的照片在本地系統(tǒng)中進(jìn)行保存，并對(duì)照片進(jìn)行上傳，這些方案可以確保不同工況條件下都能順利地開展勘查作業(yè)。③原位測(cè)試信息采集。通過(guò)采集標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)，波速試驗(yàn)以及電阻率測(cè)試和圓錐動(dòng)力觸探試驗(yàn)等有關(guān)信息數(shù)據(jù)，能夠有效錄入試驗(yàn)數(shù)據(jù)試驗(yàn)的桿長(zhǎng)以及深度。依照規(guī)范要求對(duì)圓錐動(dòng)力觸探試驗(yàn)以及標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)將相應(yīng)的試驗(yàn)長(zhǎng)度提供出來(lái)，便于開展人工修改，針對(duì)試驗(yàn)反彈現(xiàn)象，自動(dòng)完成擊數(shù)換算。④采集巖土試驗(yàn)信息。采集試驗(yàn)樣品信息過(guò)程當(dāng)中，主要包括不同樣品的采集，實(shí)際取樣過(guò)程當(dāng)中的底深度，取樣的編碼以及長(zhǎng)度。⑤采集人員設(shè)備信息。項(xiàng)目成員管理通過(guò)后臺(tái)來(lái)完成，對(duì)系統(tǒng)注冊(cè)成員進(jìn)行勾選或者取消勾選，添加或者刪除注冊(cè)成員，實(shí)際外業(yè)勘察過(guò)程當(dāng)中，可以將鉆機(jī)機(jī)長(zhǎng)以及設(shè)備編號(hào)于勞務(wù)分包商等相關(guān)信息全部輸入其中。對(duì)登錄賬號(hào)的邊路人員自動(dòng)的開展識(shí)別，不可進(jìn)行修改，可以有效追溯勘查外業(yè)原始數(shù)據(jù)。

（4）勘查外業(yè)數(shù)據(jù)自檢。對(duì)于漏填重要項(xiàng)和一些深度矛盾，可以通過(guò)數(shù)據(jù)自檢功能來(lái)實(shí)現(xiàn)，并標(biāo)紅數(shù)據(jù)項(xiàng)進(jìn)行核查，做出相應(yīng)的修改。

（5）勘查外業(yè)管理信息化。能夠?qū)Ｌ絾挝粰C(jī)組以及現(xiàn)場(chǎng)技術(shù)和負(fù)責(zé)人員和專探開工已經(jīng)完成時(shí)間等相關(guān)信息錄入到外業(yè)信息化管理系統(tǒng)當(dāng)中，同時(shí)向云服務(wù)器進(jìn)行上傳，可以更好的分類統(tǒng)計(jì)有關(guān)工作量，達(dá)到深度利用數(shù)據(jù)效果。

2.1.3 系統(tǒng)創(chuàng)新點(diǎn)

（1）在云服務(wù)技術(shù)下協(xié)同管理信息數(shù)據(jù)。在云儲(chǔ)存技術(shù)上完成數(shù)據(jù)儲(chǔ)存及時(shí)更新，統(tǒng)一各設(shè)備數(shù)據(jù)源，信息數(shù)據(jù)更加的可靠安全，具有異地多人通過(guò)app以及PPC和平板電腦等來(lái)合理的修改同一項(xiàng)目，通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)庫(kù)存儲(chǔ)數(shù)據(jù)，控制和減少一個(gè)項(xiàng)目出現(xiàn)多個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)的情況，更減少數(shù)據(jù)交互時(shí)產(chǎn)生的沖突。

（2）智能輔助功能。能夠更好的判斷，為編錄工作提供決策，如描述巖土層過(guò)程當(dāng)中，通過(guò)云計(jì)算技術(shù)應(yīng)用，根據(jù)地區(qū)跨項(xiàng)目自動(dòng)的進(jìn)行搜索與匹配，將多條描述提供出來(lái)，有利于實(shí)現(xiàn)地層對(duì)比，保證編錄效率與質(zhì)量，在標(biāo)準(zhǔn)巖芯箱基礎(chǔ)上完成自動(dòng)識(shí)別深度作用，可以在巖心照片上完成分層以及原位測(cè)試和巖土測(cè)試工作等，利于更好地校對(duì)，避免工作人員人為邊路造成的誤差，使工作效率和質(zhì)量得到了有效保障。

2.2 勘查外業(yè)監(jiān)控系統(tǒng)研究

現(xiàn)場(chǎng)勘查過(guò)程當(dāng)中，基于移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，實(shí)時(shí)的上傳監(jiān)控影像數(shù)據(jù)，記錄影像數(shù)據(jù)過(guò)程當(dāng)中，可以依照需要合適保留，動(dòng)態(tài)化的監(jiān)控，關(guān)鍵項(xiàng)目以及關(guān)鍵環(huán)節(jié)，并對(duì)影像記錄進(jìn)行保留以便查對(duì)。

2.2.1 勘查外業(yè)監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)

該系統(tǒng)主要包括三個(gè)部分，如實(shí)時(shí)監(jiān)控、歷史監(jiān)控移動(dòng)無(wú)線視頻采集等幾個(gè)模塊，借助移動(dòng)通信技術(shù)手段向云端服務(wù)器進(jìn)行上傳，用戶可以在云端上登錄，對(duì)項(xiàng)目監(jiān)控情況實(shí)時(shí)的查看，并可以在本地硬盤中對(duì)相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行下載，還能進(jìn)行數(shù)據(jù)回放查看與管理。

2.2.2 系統(tǒng)優(yōu)點(diǎn)

（1）移動(dòng)無(wú)線視頻采集組件適應(yīng)勘察外業(yè)特點(diǎn)。監(jiān)控設(shè)備輕便能夠靈活移動(dòng)，在短期勘察作業(yè)過(guò)程當(dāng)中發(fā)揮著重要作用，采集影像的組件具有耐高溫和難水的特點(diǎn)，可以長(zhǎng)時(shí)間暴露于施工環(huán)境當(dāng)中，在沒有電力條件供應(yīng)下，可以通過(guò)蓄電池確保持續(xù)供電。監(jiān)控視頻數(shù)據(jù)信息基于通信網(wǎng)絡(luò)，可以及時(shí)回傳到云服務(wù)器。

（2）監(jiān)控影像可回放可追溯。為了達(dá)到追溯管理信息資料的效果，通過(guò)本地對(duì)監(jiān)控視頻資料進(jìn)行保存與管理。并借助監(jiān)控影像管理系統(tǒng)，完成查詢和回放影像等相關(guān)操作，對(duì)于監(jiān)管外業(yè)勘察質(zhì)量，有效追溯勘察作業(yè)過(guò)程，提高工作人員責(zé)任感，更加規(guī)范勘查行為。

（3）監(jiān)控影像統(tǒng)一管理，確保安全。利用管理系統(tǒng)來(lái)統(tǒng)一管理監(jiān)控影像并進(jìn)行存儲(chǔ)，利用系統(tǒng)密級(jí)來(lái)控制用戶權(quán)限，保證監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)的安全性，避免發(fā)生惡意篡改行為。

2.3 巖土試驗(yàn)信息化研究

2.3.1 巖土試驗(yàn)信息化系統(tǒng)設(shè)計(jì)

在巖土樣品信息化管理系統(tǒng)中，勘查項(xiàng)目負(fù)責(zé)人，將新增項(xiàng)目的信息，工點(diǎn)信息、鉆孔信息全部錄入其中，并在相關(guān)規(guī)則下形成唯一編碼的條碼，同時(shí)進(jìn)行打印形成標(biāo)簽，將這些條碼帶到施工現(xiàn)場(chǎng)。通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)借助手持端系統(tǒng)采集樣品信息，實(shí)現(xiàn)在線更新等。實(shí)施外業(yè)過(guò)程當(dāng)中，工作人員在樣品上貼上條碼，同時(shí)針對(duì)這些條碼進(jìn)行賦值，這些信息可以在手持端設(shè)備中離線儲(chǔ)存，與互聯(lián)網(wǎng)連接之后，可以實(shí)現(xiàn)線上更新，或者通過(guò)云服務(wù)器來(lái)對(duì)巖土樣品實(shí)現(xiàn)信息化管理，借助巖土樣品信息化管理系統(tǒng)，工作人員可以勾選樣品開展試驗(yàn)，并賦值補(bǔ)充條碼。之后將樣品送至試驗(yàn)室，試驗(yàn)工作人員通過(guò)掃碼對(duì)樣品識(shí)別，依照樣品類別合理的保存管理，不需要排序樣品與核對(duì)樣品，樣品通過(guò)試驗(yàn)室接收之后，通過(guò)試驗(yàn)類別，二次分發(fā)樣品，匹配樣品通過(guò)自動(dòng)識(shí)別技術(shù)來(lái)完成，到分類試驗(yàn)的效果。通過(guò)對(duì)條碼進(jìn)行掃描，對(duì)完成試驗(yàn)的數(shù)據(jù)自動(dòng)歸集，并向數(shù)據(jù)中心上傳，自動(dòng)計(jì)算統(tǒng)計(jì)試驗(yàn)成果。

2.3.2 系統(tǒng)優(yōu)點(diǎn)

（1）在地質(zhì)工程勘查行業(yè)當(dāng)中運(yùn)用自動(dòng)識(shí)別技術(shù)，是地質(zhì)勘查工作流程有效簡(jiǎn)化，同時(shí)避免了過(guò)多的手寫工作，減少了重復(fù)錄入情況，也避免了工作當(dāng)中的錯(cuò)誤發(fā)生率，工作效率大幅增強(qiáng)，對(duì)提高勘查水平效率以及質(zhì)量發(fā)揮了重要作用。

（2）樣品數(shù)據(jù)采集通過(guò)自動(dòng)化識(shí)別技術(shù)來(lái)完成，并向管理系統(tǒng)自動(dòng)傳輸，生成各種電子表格，工作程序大幅簡(jiǎn)化。

（3）能夠確保信息數(shù)據(jù)在內(nèi)外業(yè)以及試驗(yàn)室各個(gè)環(huán)節(jié)中精準(zhǔn)可靠的傳遞。

（4）借助后臺(tái)管理系統(tǒng)以及自動(dòng)識(shí)別技術(shù)，還具有較好的導(dǎo)出功能，能夠減少樣品排序以及核對(duì)時(shí)間投入，使工作效率大幅增強(qiáng)。

（5）項(xiàng)目負(fù)責(zé)人員可以對(duì)相關(guān)信息數(shù)據(jù)及時(shí)的進(jìn)行查看，并對(duì)采集樣品的準(zhǔn)確性科學(xué)判斷，借助統(tǒng)計(jì)分析，來(lái)合理的控制，取樣的類型與數(shù)量，并向外業(yè)技術(shù)人員及時(shí)反饋，避免出現(xiàn)不合格取樣情況。

（6）樣品經(jīng)由試驗(yàn)室接收之后，匹配樣品通過(guò)自動(dòng)識(shí)別技術(shù)來(lái)完成，大大提高了分類試驗(yàn)效率[5,6]。

（7）采集數(shù)據(jù)分類儲(chǔ)存，可以結(jié)合工程以及樣本類型，分類查詢以及統(tǒng)計(jì)效果，實(shí)現(xiàn)信息化，系統(tǒng)化管理樣品的作用。

3 結(jié)語(yǔ)

現(xiàn)代信息技術(shù)手段的高速發(fā)展，以及互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的快速推進(jìn)，為地質(zhì)工程勘查管理信息化提供了強(qiáng)大的技術(shù)支撐，大大提高了地質(zhì)工程勘查效率和質(zhì)量，為了進(jìn)一步提高地質(zhì)工程勘查管理信息化水平，文中對(duì)地質(zhì)工程勘查管理信息化的關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行深入研究與分析，但還有一些不足存在今后還應(yīng)當(dāng)擴(kuò)大此方面的研究工作，實(shí)現(xiàn)地質(zhì)工程勘查信息化的高速發(fā)展，創(chuàng)造更大的效益。