朱 霞，馬全明，唐 超，胡曉飛，邢立軍，李芳凝

（北京城建勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院有限責(zé)任公司，北京 100101）

1 研究背景

近年來，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的廣泛應(yīng)用，國內(nèi)勘測(cè)設(shè)備制造企業(yè)和軟件開發(fā)企業(yè)緊密結(jié)合勘察設(shè)計(jì)單位 的需求，針對(duì)巖土工程勘察的各個(gè)環(huán)節(jié)，研發(fā)了外業(yè)數(shù)據(jù)采集、室內(nèi)土工試驗(yàn)數(shù)據(jù)采集和內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)處理軟件，提高了整個(gè)勘察設(shè)計(jì)行業(yè)裝備和應(yīng)用新技術(shù)的水 平，為巖土工程勘測(cè)工作提供了極大的便利。比如，上世紀(jì)90 年代初期，靜力觸探試驗(yàn)數(shù)據(jù)處理軟件包、工程地質(zhì)剖面圖繪制軟件、成圖數(shù)據(jù)編輯系統(tǒng)、場(chǎng)地類別計(jì)算工具包、巖土參數(shù)數(shù)理統(tǒng)計(jì)工具包等多項(xiàng)工具類產(chǎn)品陸續(xù)被開發(fā)，以程序化的方式，替代了繁瑣的手工計(jì)算[1]。2009—2014 年，黃河勘測(cè)規(guī)劃設(shè)計(jì)有限公司搭建了多屬性勘察數(shù)據(jù)采集與處理系統(tǒng)[2]。2015 年，馬蘇對(duì)通信勘察業(yè)務(wù)中的智能移動(dòng)終端應(yīng)用系統(tǒng)進(jìn)行了研究[3]。2016 年，劉文彬等利用Java 語言，設(shè)計(jì)開發(fā)了巖土工程勘察外業(yè)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)[4]。2017年，裴麗娜等研發(fā)了基于Android 的工程勘察數(shù)字采集系統(tǒng)[5]。2018 年，李進(jìn)敏等對(duì)工程地質(zhì)內(nèi)外業(yè)一體化平臺(tái)進(jìn)行了研究[6]。2019 年，齊菊梅等對(duì)蘭州市水源地建設(shè)工程的勘察數(shù)據(jù)進(jìn)行了數(shù)字化采集[7]。2020 年，張金平對(duì)公路工程地質(zhì)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)進(jìn)行了研究[8]。這些設(shè)備和軟件大部分是基于巖土工程勘察過程中單個(gè)環(huán)節(jié)設(shè)計(jì)的，雖然解決了某些數(shù)據(jù)采集、數(shù)值計(jì)算和繪制圖件的問題，但仍處于分散作業(yè)的狀態(tài)，各環(huán)節(jié)之間數(shù)據(jù)和信息不能順暢地流動(dòng)和傳輸，沒有體現(xiàn)巖土工程勘察全過程信息化的理念。2020 年，曹聚鳳等對(duì)貴州省巖土工程勘察內(nèi)外業(yè)一體化系統(tǒng)進(jìn)行了探討[9]。2020 年，王立等對(duì)內(nèi)外業(yè)一體化作業(yè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)要點(diǎn)進(jìn)行了深入分析[10]。綜上所述，勘察內(nèi)外業(yè)一體化系統(tǒng)確實(shí)是勘察行業(yè)未來的發(fā)展趨勢(shì)，但用于軌道交通工程的案例較少。

隨著軌道交通行業(yè)勘察設(shè)計(jì)市場(chǎng)環(huán)境的變化，質(zhì)量監(jiān)管部門對(duì)勘察單位的質(zhì)量要求越來越高，傳統(tǒng)的勘察企業(yè)迫切需要解決勘察生產(chǎn)各環(huán)節(jié)脫節(jié)和分散作業(yè)的問題。通過對(duì)現(xiàn)有勘察軟件進(jìn)行改造，或補(bǔ)充開發(fā)相應(yīng)軟件，把整個(gè)勘察設(shè)計(jì)過程有機(jī)地串聯(lián)起來，實(shí)現(xiàn)勘察生產(chǎn)全過程一體化作業(yè)，這將成為今后一段時(shí)間工程勘察行業(yè)發(fā)展的主要方向和工作目標(biāo)。

2 研究目標(biāo)

針對(duì)軌道交通線性工程線路長(zhǎng)、跨度大、地質(zhì)情況復(fù)雜、標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一等特點(diǎn)，基于統(tǒng)一的頂層架構(gòu)設(shè)計(jì)、統(tǒng)一的數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)和接口規(guī)范，針對(duì)勘察生產(chǎn)的各關(guān)鍵環(huán)節(jié)，開發(fā)相應(yīng)的信息化軟件，使勘察外業(yè)、內(nèi)業(yè)、試驗(yàn)等不同生產(chǎn)環(huán)節(jié)的信息得以關(guān)聯(lián)、流轉(zhuǎn)，相互之間產(chǎn)生協(xié)同交互，把整個(gè)勘測(cè)設(shè)計(jì)過程有機(jī)地串聯(lián)起來，做到各環(huán)節(jié)之間的數(shù)據(jù)和信息能夠互聯(lián)互通，進(jìn)而提高勘察生產(chǎn)效率，降低勞動(dòng)強(qiáng)度。

在實(shí)現(xiàn)勘察全過程信息化的基礎(chǔ)上，根據(jù)軌道交通業(yè)主對(duì)勘察單位的質(zhì)量監(jiān)管要求，定制化研發(fā)工程勘察質(zhì)量監(jiān)管平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)對(duì)勘察生產(chǎn)質(zhì)量、進(jìn)度、費(fèi)用、成果等的全過程、全方位的監(jiān)管，通過信息化方式提升工程勘察質(zhì)量監(jiān)管水平。

3 頂層設(shè)計(jì)

本信息化系統(tǒng)以巖土工程勘察作業(yè)過程為核心，以提高生產(chǎn)效率、優(yōu)化作業(yè)流程、規(guī)范數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)和提升專業(yè)能力為目標(biāo)，以多系統(tǒng)間協(xié)同交互、數(shù)據(jù)集成和共享為導(dǎo)向，構(gòu)架了工程勘察全過程一體化信息化建設(shè)的頂層設(shè)計(jì)方案，從系統(tǒng)架構(gòu)、邏輯架構(gòu)設(shè)計(jì)、數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)等多方面進(jìn)行綜合設(shè)計(jì)，兼顧安全性、穩(wěn)定性、通用性、靈活性等系統(tǒng)要求。

3.1 總體架構(gòu)設(shè)計(jì)

通過全面梳理勘察生產(chǎn)從任務(wù)接受、方案策劃、現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)、內(nèi)業(yè)整理、提交成品到最終資料歸檔和資料再利用的整個(gè)過程，確定以智勘云大數(shù)據(jù)中心為核心，形成了服務(wù)勘察業(yè)務(wù)全流程，同時(shí)又滿足業(yè)主、政府質(zhì)量監(jiān)管需求的總體架構(gòu)設(shè)計(jì)，如圖1 所示。

圖1 總體架構(gòu)設(shè)計(jì) Figure 1 Overall architecture design

針對(duì)勘察生產(chǎn)不同環(huán)節(jié)，研發(fā)相應(yīng)的支撐勘察專業(yè)作業(yè)的基礎(chǔ)性軟件，包括勘察外業(yè)采集子系統(tǒng)、勘察生產(chǎn)管理子系統(tǒng)、土工試驗(yàn)信息化子系統(tǒng)、三維地質(zhì)建模子系統(tǒng)等一系列軟件，最終形成覆蓋勘察生產(chǎn)全流程的勘察全過程一體化信息系統(tǒng)(以下簡(jiǎn)稱“勘察一體化系統(tǒng)”)，做到各環(huán)節(jié)之間的數(shù)據(jù)和信息能夠互聯(lián)互通，實(shí)現(xiàn)從勘察綱要策劃、外業(yè)采集、土工試驗(yàn)、內(nèi)業(yè)整理、成果審核、資料存檔全過程的信息化管理。

勘察單位在使用勘察一體化系統(tǒng)的同時(shí)，通過統(tǒng)一數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)和接口標(biāo)準(zhǔn)，將外業(yè)原始數(shù)據(jù)和內(nèi)業(yè)成果數(shù)據(jù)提交到智勘云大數(shù)據(jù)中心，進(jìn)行統(tǒng)一的存儲(chǔ)和管理，再從智勘云數(shù)據(jù)中心抽取數(shù)據(jù)進(jìn)行展示和統(tǒng)計(jì)分析，通過工程勘察質(zhì)量監(jiān)管子系統(tǒng)，進(jìn)行企業(yè)管理、人員管理、項(xiàng)目管理、進(jìn)度展示、工作量統(tǒng)計(jì)、費(fèi)用核算、勘探現(xiàn)場(chǎng)視頻管理、異常狀態(tài)管理等，滿足軌道交通業(yè)主的質(zhì)量、進(jìn)度、費(fèi)用、成果、設(shè)計(jì)等生產(chǎn)全過程的質(zhì)量監(jiān)管。

3.2 邏輯架構(gòu)設(shè)計(jì)

勘察一體化系統(tǒng)的使用范圍涵蓋本單位全國40 多個(gè)城市的勘察分院及項(xiàng)目部，從系統(tǒng)運(yùn)行性能和開發(fā)周期等方面綜合考慮，采用 C/S 架構(gòu)的系統(tǒng)設(shè)計(jì)。C/S 架構(gòu)即客戶端/服務(wù)端架構(gòu)，具有性能強(qiáng)大、運(yùn)行效率高、支持離線工作等優(yōu)點(diǎn)。開發(fā)語言采用 C#語言。整體系統(tǒng)的邏輯架構(gòu)主要包括應(yīng)用層、業(yè)務(wù)層、數(shù)據(jù)層、基礎(chǔ)層4 個(gè)層次，如圖2 所示。

1) 應(yīng)用層。提供用戶面向的系統(tǒng)界面，是系統(tǒng)功能的載體，負(fù)責(zé)與用戶交互和數(shù)據(jù)展示，包括外業(yè)App數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)和勘察生產(chǎn)管理系統(tǒng)兩部分功能。

2) 業(yè)務(wù)層。形成模塊化的業(yè)務(wù)流程組織模塊，各部分通過接口或網(wǎng)絡(luò)協(xié)議連接，包括綜合信息展示模塊、數(shù)據(jù)處理模塊、基礎(chǔ)庫模塊、工程管理模塊、成果圖模塊和工程審核模塊，其中外業(yè)App 數(shù)據(jù)采集屬于數(shù)據(jù)處理模塊。

3) 數(shù)據(jù)層。負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)儲(chǔ)存和數(shù)據(jù)訪問，采用混合架構(gòu)模式，兼顧內(nèi)外業(yè)、離線在線一體化作業(yè)。其中，客戶端采用輕量級(jí)的SQLite 數(shù)據(jù)庫，外業(yè)App 采用MySQL 數(shù)據(jù)庫，服務(wù)端采用MySQL 數(shù)據(jù)庫。

4) 基礎(chǔ)層。它是系統(tǒng)硬件支撐，主要包括網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、存儲(chǔ)設(shè)備、安全設(shè)備、中間件、計(jì)算集群、云服務(wù)。

3.3 數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)

數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)的核心最主要還是要滿足勘察業(yè)務(wù)需求，從數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)的角度，對(duì)外業(yè)采集App、勘察生產(chǎn)管理子系統(tǒng)、土工試驗(yàn)信息化3 個(gè)業(yè)務(wù)系統(tǒng)進(jìn)行統(tǒng)一架構(gòu)設(shè)計(jì)。根據(jù)表的性質(zhì)和用戶類型，分為公共表和專用表兩類：專用表又分為外業(yè)表、內(nèi)業(yè)表和土工試驗(yàn)表3 個(gè)小類；公共表由外業(yè)、內(nèi)業(yè)和土工試驗(yàn)3個(gè)系統(tǒng)共用，其中外業(yè)表由外業(yè)采集App 單獨(dú)專用，內(nèi)業(yè)表由勘察生產(chǎn)系統(tǒng)專用，土工試驗(yàn)表由土工試驗(yàn)信息化系統(tǒng)專用(見圖3)。

在數(shù)據(jù)庫整體架構(gòu)設(shè)計(jì)下，勘察數(shù)據(jù)的內(nèi)部流轉(zhuǎn)如下：一個(gè)新的機(jī)構(gòu)入駐之后，通過在公共表建完組織機(jī)構(gòu)、人員、工程、項(xiàng)目，再通過App 添加、后臺(tái)Excel導(dǎo)入、內(nèi)業(yè)CAD 布孔等方式增加設(shè)計(jì)孔，設(shè)計(jì)孔通過App 采集變成成果孔，或者直接通過數(shù)據(jù)導(dǎo)入等方式，新增成果孔，通過外業(yè)采集App 和土工試驗(yàn)信息化系統(tǒng)采集數(shù)據(jù)，外業(yè)和土工試驗(yàn)的原始數(shù)據(jù)最終都匯交到內(nèi)業(yè)表，同時(shí)這部分原始數(shù)據(jù)又在外業(yè)表和土工試驗(yàn)表上留有備份，以保證數(shù)據(jù)的安全性和可追溯性。

圖2 系統(tǒng)邏輯架構(gòu) Figure 2 System logic architecture

4 功能設(shè)計(jì)

勘察一體化系統(tǒng)功能設(shè)計(jì)以巖土工程勘察作業(yè)過程為核心，在對(duì)市場(chǎng)主流勘察軟件和本單位現(xiàn)有勘察系統(tǒng)進(jìn)行整合研究的基礎(chǔ)上，使本軟件在功能設(shè)計(jì)上著重體現(xiàn)對(duì)業(yè)務(wù)流程的全面支持，將方案策劃、外業(yè)采集、數(shù)據(jù)入庫、勘察分層、數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)、成果輸出、圖形繪制、報(bào)告生成、資料歸檔等功能點(diǎn)作為基本要求，涵蓋巖土工程勘察全業(yè)務(wù)范疇，著力打造平臺(tái)級(jí)專業(yè)支撐體系。同時(shí)，從功能設(shè)計(jì)、實(shí)現(xiàn)方式等方面體現(xiàn)專業(yè)性，既符合用戶的專業(yè)使用習(xí)慣，又要在業(yè)務(wù)流程設(shè)計(jì)中 具備一定的彈性，能適應(yīng)業(yè)務(wù)流程的變更。此外，軟件的穩(wěn)定性、通用性、友好性、兼容性、性能等各項(xiàng)指標(biāo)要在國內(nèi)同類軟件中處于領(lǐng)先地位。

下面以勘察一體化系統(tǒng)包含的3 個(gè)子系統(tǒng)(勘察外業(yè)采集子系統(tǒng)、勘察生產(chǎn)管理子系統(tǒng)、工程勘察質(zhì)量監(jiān)管子系統(tǒng))為例，說明系統(tǒng)的主要功能設(shè)計(jì)。

圖3 數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì) Figure 3 Database design

4.1 勘察外業(yè)采集子系統(tǒng)

勘察外業(yè)采集子系統(tǒng)主要解決勘察外業(yè)數(shù)據(jù)采集工作的信息化，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集的標(biāo)準(zhǔn)化、無紙化，數(shù)據(jù)采集后可實(shí)時(shí)傳遞給內(nèi)業(yè)勘察生產(chǎn)管理系統(tǒng)，再進(jìn)行后續(xù)的內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)處理和計(jì)算工作，從而簡(jiǎn)化內(nèi)、外業(yè)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換流程。同時(shí)，與工程勘察質(zhì)量監(jiān)管子系統(tǒng)對(duì)接，對(duì)異常信息進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，實(shí)現(xiàn)勘察外業(yè)質(zhì)量的實(shí)時(shí)監(jiān)管。

系統(tǒng)通過手機(jī)終端實(shí)時(shí)采集外業(yè)現(xiàn)場(chǎng)描述記錄，連同時(shí)間、位置、描述人、現(xiàn)場(chǎng)照片等信息一同上傳至質(zhì)量監(jiān)管平臺(tái)，保證現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)的真實(shí)可靠；通過外業(yè)鉆探過程的中間質(zhì)量檢查和外業(yè)驗(yàn)收在線化，項(xiàng)目工程師可以在手機(jī)終端對(duì)外業(yè)工作進(jìn)行終孔驗(yàn)收并在線簽字，做到數(shù)據(jù)可溯源、質(zhì)量責(zé)任可追溯；根據(jù)外業(yè)采集的描述數(shù)據(jù)，自動(dòng)生成野外鉆探記錄表，機(jī)長(zhǎng)、編錄員、技術(shù)員現(xiàn)場(chǎng)通過外業(yè)App 簽字，并插入到電子野外鉆探記錄表中，實(shí)現(xiàn)外業(yè)編錄過程數(shù)字化、無紙化。野外鉆探記錄表自動(dòng)生成的軟件界面如圖4 所示。

4.2 勘察生產(chǎn)管理子系統(tǒng)

勘察生產(chǎn)管理子系統(tǒng)主要是面向勘察生產(chǎn)，提供巖土工程勘測(cè)過程中工程和項(xiàng)目管理、綱要管理、標(biāo)準(zhǔn)地層、數(shù)據(jù)導(dǎo)入、GIS地圖管理、成果表生成、成果圖生成、報(bào)告生成、坐標(biāo)參數(shù)轉(zhuǎn)換、基礎(chǔ)庫管理等全部功能，用于輔助勘察工程師進(jìn)行數(shù)據(jù)處理、計(jì)算、成圖以及報(bào)告生成等內(nèi)業(yè)工作，是工程勘察支撐性作業(yè)平臺(tái)。

系統(tǒng)在吸取理正、勘察之星等勘察軟件優(yōu)點(diǎn)的基礎(chǔ)上，通過一體化的設(shè)計(jì)思路、各環(huán)節(jié)互聯(lián)互通的理念，將勘察外業(yè)數(shù)據(jù)與內(nèi)業(yè)工作進(jìn)行無縫對(duì)接，實(shí)現(xiàn)勘察生產(chǎn)各環(huán)節(jié)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)更新和共享，更能體現(xiàn)專業(yè)技術(shù)人員業(yè)務(wù)流程的優(yōu)化，適應(yīng)勘察單位的長(zhǎng)遠(yuǎn)需求。

圖4 野外鉆探記錄表自動(dòng)生成界面 Figure 4 Interface of automatically generated field drilling records

系統(tǒng)基于GIS 技術(shù)使工程管理可視化，將所有項(xiàng)目和鉆孔在地圖上分層級(jí)顯示，項(xiàng)目管理和數(shù)據(jù)管理合一，所有項(xiàng)目、鉆孔、分層數(shù)據(jù)、成果資料等在地圖界面可查可用，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)和資料的可視化管理；實(shí)現(xiàn)勘察大綱和成果資料的線上審核，并保留審核意見、審核過程版本和審核最終版本，做到質(zhì)量可追溯；實(shí)現(xiàn)輔助勘察專業(yè)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理、成果輸出、報(bào)告生成等環(huán)節(jié)的生產(chǎn)半自動(dòng)化，優(yōu)化原有傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)加工和產(chǎn)品生產(chǎn)方式；研發(fā)以鉆孔為基礎(chǔ)，構(gòu)建含復(fù)雜構(gòu)造的地質(zhì)剖面圖自動(dòng)繪制算法，提高地質(zhì)剖面圖自動(dòng)繪制的可靠性與實(shí)用性；基于AutoCAD 二次開發(fā)模式，開發(fā)了交互式繪圖系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)鉆孔任意點(diǎn)選位置批量布置、沿線路批量布置、沿線路走向自動(dòng)分圖等功能；研發(fā)勘察生產(chǎn)計(jì)算工具集，實(shí)現(xiàn)液化判別、樁基荷載計(jì)算、樁長(zhǎng)估算、水和土的腐蝕性分析等自動(dòng)計(jì)算，提升計(jì)算分析效率及精度；以國家、行業(yè)現(xiàn)行規(guī)范為依據(jù)，建立勘察采集、內(nèi)業(yè)全過程的數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)，規(guī)范勘察數(shù)據(jù)中的描述、巖土定名、地質(zhì)成因、時(shí)代、鉆孔圖例等通用字典；兼容市場(chǎng)上主流的勘察軟件，支持主流勘察軟件數(shù)據(jù)的快捷導(dǎo)入導(dǎo)出，打通軟件之間的數(shù)據(jù)接口，實(shí)現(xiàn)勘察數(shù)據(jù)的無損傳遞，并按統(tǒng)一的數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)和接口，將數(shù)據(jù)匯交到工程勘察質(zhì)量監(jiān)管子系統(tǒng)。系統(tǒng)地圖可視化展示、成果表生成、成果圖生成、綱要審核及成果審核軟件界面如圖5～8 所示。

圖5 地圖可視化展示 Figure 5 Map visualization

圖6 成果表生成 Figure 6 Achievement table generation

4.3 工程勘察質(zhì)量監(jiān)管子系統(tǒng)

工程勘察質(zhì)量監(jiān)管子系統(tǒng)為業(yè)主對(duì)勘察單位的質(zhì)量監(jiān)管提供信息化手段。通過勘察外業(yè)數(shù)據(jù)傳輸實(shí)時(shí)化、視頻可視化等方式，實(shí)現(xiàn)軌道交通業(yè)主對(duì)勘察質(zhì)量、進(jìn)度、費(fèi)用、成果等勘察生產(chǎn)全過程的信息化管理。

圖7 成果圖生成 Figure 7 Achievement map generation

圖8 綱要審核及成果審核 Figure 8 Outline review and achievement review

系統(tǒng)對(duì)所有正在實(shí)施和已完成項(xiàng)目建立鉆孔數(shù)據(jù)庫，管理人員可通過列表和GIS 界面相結(jié)合的方式，查看勘探點(diǎn)的鉆探進(jìn)度、異常情況、外業(yè)描述記錄和鉆孔柱狀圖；系統(tǒng)根據(jù)業(yè)主制定的異常判斷規(guī)則和異常處理機(jī)制，通過外業(yè)采集的時(shí)間、位置等參數(shù)，判斷數(shù)據(jù)是否異常，對(duì)外業(yè)鉆探數(shù)據(jù)的異常進(jìn)行提醒，以便于主管部門進(jìn)行核查；系統(tǒng)通過視頻監(jiān)控設(shè)備與鉆探現(xiàn)場(chǎng)勘探點(diǎn)關(guān)聯(lián)，利用4G 技術(shù)對(duì)鉆孔野外鉆探過程實(shí)行遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)視頻監(jiān)管，實(shí)現(xiàn)視頻監(jiān)控設(shè)備影像的實(shí)時(shí)查看和歷史回訪等功能；系統(tǒng)內(nèi)置勘察計(jì)費(fèi)標(biāo)準(zhǔn)，用戶針對(duì)不同鉆孔類型自由定義單價(jià)后，自動(dòng)統(tǒng)計(jì)匯總勘察工作量，并基于單價(jià)、工作量、算法自動(dòng)計(jì)算支付費(fèi)用。系統(tǒng)視頻監(jiān)控查看、費(fèi)用結(jié)算管理軟件界面如圖9、10 所示。

圖9 視頻監(jiān)控查看 Figure 9 Video surveillance view

圖10 費(fèi)用結(jié)算管理 Figure 10 Cost settlement management

5 關(guān)鍵技術(shù)

為滿足以上功能設(shè)計(jì)，本系統(tǒng)主要采用了地理信息系統(tǒng)(GIS)、全球定位系統(tǒng)(GPS)、計(jì)算機(jī)圖形學(xué)(CAD)、數(shù)據(jù)同步、word 在線編輯等作為主要技術(shù)支撐，從而實(shí)現(xiàn)覆蓋工程勘察專業(yè)內(nèi)、外業(yè)各種工作需求的軌道交通巖土工程勘察全過程一體化。下面以數(shù)據(jù)同步技術(shù)、全線統(tǒng)一分層管理技術(shù)為例，說明關(guān)鍵技術(shù)的實(shí)現(xiàn)過程。

5.1 數(shù)據(jù)同步技術(shù)

軌道交通工程多處于地下、山洞、山區(qū)等，勘察工程師所處的工作環(huán)境難以保證都具備網(wǎng)絡(luò)通信條件，因此勘察一體化系統(tǒng)的開發(fā)應(yīng)考慮離線使用的實(shí)際需求。

為更好地適應(yīng)不同工作環(huán)境的需求，針對(duì)具體業(yè)務(wù)場(chǎng)景進(jìn)行分析，最終確定數(shù)據(jù)采集、繪圖、編輯和運(yùn)算等內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)處理功能，需支持用戶在離線狀態(tài)下操作本地?cái)?shù)據(jù)庫，新建工程、綱要審核、地圖查詢及展示、人員庫、系統(tǒng)管理等功能對(duì)數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)性要求較高，必須聯(lián)網(wǎng)才能使用。

為滿足以上功能需求，系統(tǒng)的技術(shù)實(shí)現(xiàn)路線如下：采用CS 開發(fā)模式，分離線和在線兩種方式，客戶端和服務(wù)端各有一個(gè)數(shù)據(jù)庫，服務(wù)端的在線數(shù)據(jù)選自MySQL、SQLServer 數(shù)據(jù)庫，客戶端的離線數(shù)據(jù)選自SQLite 數(shù)據(jù)庫，客戶端與服務(wù)端通過網(wǎng)絡(luò)通信進(jìn)行數(shù)據(jù)的上傳和下載。下載時(shí)，系統(tǒng)自動(dòng)判斷客戶端數(shù)據(jù)庫：如果本地沒數(shù)據(jù)，系統(tǒng)從服務(wù)端下載最新的數(shù)據(jù)；如果本地有數(shù)據(jù)，系統(tǒng)進(jìn)行客服端和服務(wù)端數(shù)據(jù)版本的比較，自動(dòng)確定最終版本。同樣，上傳時(shí)，用戶對(duì)各版本進(jìn)行判斷，最終確定服務(wù)端上保留的版本，從而保證服務(wù)器的數(shù)據(jù)庫和本地的數(shù)據(jù)庫同步。多臺(tái)客戶端之間的數(shù)據(jù)同步和共享，需在有網(wǎng)狀態(tài)下將一臺(tái)電腦上的數(shù)據(jù)同步更新到服務(wù)器上，其他電腦從服務(wù)器端下載數(shù)據(jù)到本地，從而保證客戶端獲取的是最新數(shù)據(jù)。這樣的數(shù)據(jù)管理方式既保證各個(gè)勘察工程師工作的獨(dú)立性，同時(shí)又保證服務(wù)端和客戶端數(shù)據(jù)的統(tǒng)一性。

5.2 全線統(tǒng)一分層管理

由于勘察行業(yè)的歷史原因，工程勘察領(lǐng)域往往對(duì)同一地區(qū)的地層劃分有不同的見解，特別是不同專業(yè)的勘察單位對(duì)同一地區(qū)的地層劃分分歧會(huì)更大。當(dāng)多家勘察單位共同參與一項(xiàng)軌道交通線性工程時(shí)，采用信息化手段對(duì)工程進(jìn)行整體把控，形成統(tǒng)一的工程標(biāo)準(zhǔn)地層，就成為本領(lǐng)域技術(shù)人員急需解決的技術(shù)問題。為了解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，通過本系統(tǒng)研究了一種新的基于全線管理模式的標(biāo)準(zhǔn)地層服務(wù)方法，具體實(shí)現(xiàn)步驟如下：

第一步，獲取工程信息建立工程，新建工程時(shí)即配置一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)地層數(shù)據(jù)表，一個(gè)工程對(duì)應(yīng)一個(gè)工程標(biāo)準(zhǔn)地層表，工程下的每一個(gè)項(xiàng)目都可以引用這個(gè)工程的標(biāo)準(zhǔn)地層表；在對(duì)工程下的標(biāo)準(zhǔn)地層表進(jìn)行修改時(shí)，項(xiàng)目的標(biāo)準(zhǔn)地層表同步更新。

第二步，獲取項(xiàng)目信息，在對(duì)應(yīng)的工程下建立項(xiàng)目，并建立空的項(xiàng)目標(biāo)準(zhǔn)地層表；項(xiàng)目標(biāo)準(zhǔn)地層表用來繼承工程標(biāo)準(zhǔn)地層表的地層數(shù)據(jù)，需要修改則返回工程標(biāo)準(zhǔn)地層表進(jìn)行。

第三步，在項(xiàng)目下進(jìn)行鉆孔的錄入，獲取鉆孔分層數(shù)據(jù)，并遍歷鉆孔的每一個(gè)分層，判斷鉆孔相應(yīng)分層的地層數(shù)據(jù)是否存在工程標(biāo)準(zhǔn)地層表中；若有則將數(shù)據(jù)存儲(chǔ)到項(xiàng)目標(biāo)準(zhǔn)地層表中，若沒有則將項(xiàng)目標(biāo)準(zhǔn)地層表鎖定；在工程標(biāo)準(zhǔn)地層表中建立新的地層后，將項(xiàng)目標(biāo)準(zhǔn)地層表解鎖，并存入相應(yīng)地層的數(shù)據(jù)。

基于全線管理模式的標(biāo)準(zhǔn)地層服務(wù)方法可以使一個(gè)工程下所有項(xiàng)目的分層(相同層號(hào)的巖土定名、分類、地質(zhì)成因和年代)保持一致，但各項(xiàng)目之間的描述可以有區(qū)別。這樣既保證了一個(gè)軌道交通工程地質(zhì)分層的統(tǒng)一性和標(biāo)準(zhǔn)化，也兼顧了項(xiàng)目之間描述差異的個(gè)性化需求。

6 應(yīng)用推廣

該系統(tǒng)為本單位的內(nèi)部科研項(xiàng)目，于2018 年12 月31 日開發(fā)完成，并通過勘測(cè)院內(nèi)部專家驗(yàn)收。系統(tǒng)經(jīng)過一段時(shí)間的試運(yùn)行，本單位所有涉及勘察專業(yè)的專業(yè)院和各外埠分院均減少了重復(fù)性工作，個(gè)別項(xiàng)目的工作效率提升達(dá)30%～50%，降低生產(chǎn)成本達(dá)20%～30%。截至目前，本單位32 個(gè)部門、597 個(gè)用戶，共計(jì)新增283 個(gè)項(xiàng)目、14 594 個(gè)鉆孔。

本項(xiàng)目面向勘察生產(chǎn)流程，開發(fā)了一套輔助勘察專業(yè)的生產(chǎn)工具，實(shí)現(xiàn)了從勘察綱要策劃、外業(yè)采集、土工試驗(yàn)、內(nèi)業(yè)整理、成果審核、資料存檔全過程的一體化管理，打破了勘察生產(chǎn)各環(huán)節(jié)之間的數(shù)據(jù)壁壘和信息孤島，減少了重復(fù)性工作和中間環(huán)節(jié)，提升了勘察專業(yè)生產(chǎn)的作業(yè)效率，提高了勘察成果的管理和應(yīng)用水平。

同時(shí)，通過統(tǒng)一的數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)和接口標(biāo)準(zhǔn)，幫助各勘察單位向軌道交通業(yè)主進(jìn)行外業(yè)原始數(shù)據(jù)和內(nèi)業(yè)成果數(shù)據(jù)的匯交，保證業(yè)主通過工程質(zhì)量監(jiān)管平臺(tái)對(duì)勘察生產(chǎn)全過程進(jìn)行質(zhì)量監(jiān)管。該系統(tǒng)已在北京、佛山、深圳等地的多個(gè)軌道交通業(yè)主和勘察單位中得到應(yīng)用，形成了對(duì)上服務(wù)業(yè)主、對(duì)下滿足勘察生產(chǎn)需求的全方位一體化的勘察信息化解決方案，并取得了較好的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益，研發(fā)成果有望向北京市乃至全國的勘察企業(yè)和工程勘察質(zhì)量監(jiān)管部門推廣。

7 結(jié)語

采用軌道交通巖土工程勘察全過程一體化信息系統(tǒng)，從本質(zhì)上解決了數(shù)據(jù)溝通成本的問題；基于全流程一體化的設(shè)計(jì)思路，打通了全部生產(chǎn)環(huán)節(jié)。從短期看，可以提升作業(yè)效率，規(guī)范作業(yè)流程，有效提升勘察質(zhì)量監(jiān)管水平；從長(zhǎng)期看，可以積累勘察行業(yè)的大數(shù)據(jù)，逐漸構(gòu)建城市勘察大數(shù)據(jù)系統(tǒng)，做到勘察數(shù)據(jù)可共享、可復(fù)用，為后續(xù)工程建設(shè)提供經(jīng)驗(yàn)借鑒和數(shù)據(jù)參考。