公路工程地质调绘软件的开发与应用

刘聪 刘伟 汪鹏

随着计算机软硬件技术的快速发展，各行业均能实现无纸化办公。而公路工程地质调绘仍然沿袭着近百年的老传统，基于罗盘、地质锤、图纸、皮尺、照相机等纸笔作业的模式，人员需求量大，工作效率低，技术手段急需升级。目前平板电脑在 GPS 差分定位技术的基础上已实现高精度的定位功能，并以其便携、智能、易于开发、用户操作体验好等特点，在调查精度、业务操作和调查信息獲取上有其独有优势，备受公路工程地质调绘行业的青睐，为科学、高效的地质调绘带来新的发展契机。

工程调绘;软件开发;Android平台;数字化;模块

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0 引言

传统的公路工程地质调绘包括野外地质调查、室内整理、总结分析、撰写报告、入库存档等过程，其资料主要通过野外记录本记录，调绘信息在野外使用铅笔记录，关键数据还需在室内用油笔描黑，地质图件依靠野外素描，报告编写时再利用Autocad软件进行矢量化、电子化。随着信息技术的发展，公路工程地质工作也开始趋于信息化，但目前仅局限于室内整理时将纸质的记录经人工转录为电子档。因此当前公路工程中野外调查仍以纸质的调查卡片或者记录本等进行手写记录为主，而后期在进行数字化录入的过程中无疑增加了图纸转绘的工作量，同时也增加了出错的可能性。鉴于此，以公路工程野外地质调查需求为基础，利用移动设备的功能模块，通过计算机、数据库、网络等技术，开发基于Android 平台的信息化调查软件。从公路工程调绘最初始的数据获取、记录出发，来实现电子化、信息化，力图减少公路工程地质调绘人员的数据整理入库工作量，提高公路工程地质调绘的工作效率，为公路工程地质调绘工作的信息化寻找发展方向。

1 公路工程地质调绘的重要性

近年来，我国基础设施建设迅猛发展，而大部分地区地质条件较为复杂，地质环境脆弱，加之人民生产活动范围的不断扩大，地质环境遭到严重破坏，致使地质灾害频发，严重威胁建设项目的安全性。公路工程地质调绘作为项目实施阶段的首要工作，对于公路工程地质选线环节尤为重要，如果选线不当，必将造成工程造价的大幅提升或诱发新的地质灾害。因此，公路工程地质调绘是必须开展的、不应忽视的、不可省略的工作。如果在地质调绘方面的工作做得不足则是一种机会错失及信息的浪费，而且通过公路工程地质调绘获取岩土工程地质信息也是一种简单、高效、经济、科学直观的行为。

2 公路工程地质调绘的内容和方法

公路工程地质调绘的目的在于利用工程地质手段和方法，通过地面的踏勘及量测工作，来查明场地及其附近的工程地质条件。工程地质条件即工程地质环境因素，是客观存在的，人们可以认识它、利用它、改造它，同时人类活动也可以反作用于它、影响它、改变它甚至恶化它。工程地质调绘是人们认识工程地质条件的重要方法之一，也是最基本的方法。

工程地质调绘是对工程地质条件的调查测绘，其主要内容包括以下关键点：

（1） 地形地貌调绘：调查地貌的成因类型及形态特征，标注、绘制地形地貌的界限，划分所属地貌单元。

（2） 地层岩性调绘：调查岩土体的类型、成因、时代、分布、产状和风化程度等野外特征。

（3） 地质构造调绘：调查各个地质构造的分布形态、规模、产状、性质、形成时代、活动特征等，分析评价其对项目的影响。

（4） 水文地质条件调绘：收集调查项目区水文、气象等资料，调查地表水和地下水的类型、补给、径流、排泄条件、含水层特征及地表水与地下水的关系。

（5） 不良地质现象及特殊性岩土调绘：调查项目区不良地质作用的成因、类型、分布、发育程度、影响范围及危害程度等，分析评价其对项目的影响程度。

（6） 天然建筑材料调绘：调查天然建筑材料类型、分布、质量、储量、开采运输条件等。

3 公路工程调绘软件的研究开发

目前公路工程地质调绘工作仍然停留在图纸调绘阶段。随着计算机软硬件技术的发展，各行业均能实现无纸化办公，而工程地质调绘仍然沿袭着近百年的老传统，基于罗盘、地质锤、图纸、皮尺、照相机等纸笔作业的模式，人员需求量大，工作效率低。目前野外调查仍然使用纸质的调查卡片或者记录本等进行手写记录，而后期在进行电子化录入的过程中无疑增加了地质工作者的工作量，同时也增加了出错的可能性。

目前平板电脑在 GPS 差分定位技术的基础上已实现高精度的定位功能，完全能够满足地质调绘中数据生产和服务的精度要求。基于平板电脑来实现地质调绘，不仅轻便、便携，在调查精度和调查信息获取上还具备独有优势。因此，基于平板电脑研发的地质调绘软件野外调查系统，实现信息快速准确地调查已是不可阻挡的趋势。

软件研发基于移动终端的工程地质调绘软件可以将外业调绘和现场数据编辑进行优化，并通过系统流程约定调绘工艺流程，细化调绘环节，标准化图示图例及各项标注，并通过即时通信系统将项目管理和外业现场、内业处理有机结合起来，形成调绘工作内、外业一体化及数据标准化的作业模式。

调绘软件主要有航测和地勘两个功能模块，工作界面友好，包含项目属性、数据管理、实景调绘、二维地图、数据导入、数据导出、工具、更新等八个模块，并支持调绘数据与国内主流测绘、地勘软件的对接。

（1）开发工具

AkpTool：用于APK的打包与编译。

Ronaorex：Android自动化测试工具，提高代码的性能以及减少BUG。

Android Developer：AndroidUI设计开发工具。

Cocorslite：颜色提取工具。

Navicat：用于数据库的管理。

Monkey：用于测试软件的稳定性。

Android Studio3.0;arcgis10.5。

（2）使用的框架

Android Priority job Queue：简化了Android后台线程与服务的任务调度，避免后台开辟过多线程池，使Activity或fregment调用生命周期时更加耦合。

Base Recycler View Adapter Helper：为实现方便使用RecycleView而开发的一个框架，能实现RecycleView的Item點击事件和加载动画，是一个功能十分强大的万能适配器。

Robolectric：针对Android 系统类的单元测试框架，他通过实现一套JVM能运行的Android代码用来脱离Android环境进行测试，以提高工作效率。

Leakcanary：用于开发过程中检测Activity、Fragment等组件是否有内存泄漏的现象。

此外，还有Arcgisforandroidsdk、baidumapsdk、aFileChooser、convenientbanner、jxl.jar、dom4j1.61.jar等。

4 公路工程调绘软件的应用

该软件可以解决传统野外地形图调绘和地质调绘专业性强、工作效率慢、内外业成果不统一、生产效率缓慢、数据格式不统一等关键问题，并可服务于工程勘测、设计多个工程领域。

该软件有较好的系统兼容性，能够在平板电脑、手机等Android平台下运行。经过数个调绘项目的试用，均取得良好的效果。主要功能有：

（1）调绘软件分为航测和地勘两个模块，可以同时满足地形图的外业调绘和地质勘查的地质调绘工作，并且将外业需要调绘的内容符号全部写入软件。航测中可快速在地形图中标注出房屋属性、电杆电塔、电线走向、沟渠流向、植被属性、地类标志以及其他特殊注记，独创缩檐算法，实现大比例尺地形图批量缩檐功能，极大地提高了缩檐工作效率，对于房屋密集区，内业编辑工作量可减少70%以上。在地质调绘中，可在底图中快速标注出地调点、特殊性土、不良地质现象、地质时代、产状、节理、断层等地质属性描述及范围的圈定，极大地方便了地质调绘。此外勘察调绘可实现平板无纸作业，统一流程和标准，图面整洁，成果规范。详见图1～4。

（2）调绘软件具有友好的工作界面，上手简单。分为八个可操作模块：项目属性、数据管理、实景调绘、二维地图、数据导入、数据导出、工具、更新等。支持调绘数据与南方Cassp与Autocad软件对接，从而实现外业与内业的无缝对接。详见图5～6。

（3）公路工程地质调绘图是由用于可视化描述调绘位置、产状和影响范围等信息的点、线要素组成的，每一个地质调查点都要勾绘“点、线”要素。详见图7～8。

“点”指的是观测点。用于标识地质调绘图中的观测的位置，其属性记录有野外编号、名称、坐标信息等，并可上传当前观测点的照片资料。其中点编号是唯一标识，且为一系列针对地质调绘信息表关联的基础。观测点编号可以根据调绘点属性任意修改，一个不良地质点可以对应多个观测点，实现多方位观测，并可量取当前观测点产状信息。

“线”是指用一系列线要素来标识不同区域的边界、运动方向等特征。对于滑坡而言，可以用线要素来标识滑坡边界、滑动方向和地面裂缝等特征。对于崩塌，可以用线要素来描述崩塌边界、崩塌方向和地面裂缝等特征。对于泥石流，线要素可以用来标识泥石流边界和流动方向等区域特征。不同的属性点可用不同颜色的线条加以区分，并可对不良地质体等进行统一的编号。

（4）地质调绘成果的管理

该软件可实现对调查记录的增、删、改、查的管理和调查任务的统计，可一键查询该地质调绘图区域内各不良地质的个数。详见图9～10。

（5）导航及轨迹记录

导航功能可以实现目的地位置在地图上的标识和调查设备位置的适时定位和路线显示。可以对调查设备的行动轨迹做记录，以便调查工作的监督和位置的核实。

（6）地图量测工具

软件提供长度量测和面积量测、地图上指定位置坐标点的地理位置和高程数据的提取、视图中心位置锁定等常用功能。

公路工程地质调绘软件具有以下特点：

（1）固化流程，预定义标准，通过程序预定义作业步骤，可有效降低人为操作疏漏，并与信息技术发展接轨，利用先进的电子工具和标准化的APP，可持续升级改进，不断进化。

（2）将“涂鸦”功能和拍照功能融入勘察工作中，可利用软件自定义绘图功能，绘制较为规范的示意图，配以实际定位数据和拍照取证，获得规范和信息全面的调绘成果。

（3）利用即时通信技术，信息共享，便于工作协调和工作边界的确定，并有利于技术支持、技术指导、远程协助和监督检查。而信息的互联互通，利于后台及时掌握各调绘员的工作状况、成果情况和工作效率，提升项目管理质量。

5 结语

（1）后台系统通过勘察调绘软件进行工作任务分发、工作情况监督检查、远程技术支持与指导、团体协作、成果实时收集和内业处理、绩效考核等工作，提升调绘工作项目管理水平。

（2）随着北斗导航系统的发展以及各省CORS网络的建设，今后手持GNSS定位设备通过差分系统可达到分米级乃至厘米级精度，将更大程度地拓展调绘平板软件的使用空间。

（3）调绘工作除地形图调绘和地质调绘以外，还可服务于各类调查任务，包括农经权调查、地名普查、地理国情普查、变更调查、执法监察现场取证调查任务等。此外，根据其他各类调查任务的需求，可对软件进行升级，具有广阔的市场前景。

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