移动GIS在地质钻孔数据采集中的应用

杨雨佳，黄递全，向 娟，赵礼剑

（1.自然资源部重庆测绘院，重庆 401120）

随着社会的进步和信息技术的革新发展，自然资源的采集、编录与管理正朝着信息化、数字化的方向前进，移动GIS 技术在这个过程中扮演着重要的角色[1-2]。地质钻孔数据是重要的基础性成果资料[3]，因此设计提高钻孔原始数据的采集效率、把控勘察过程的真实性[4]、加强勘察成果管理[5]的应用成为必然和趋势。借助先进的移动GIS 技术，基于HTML5 开发[6]框架，结合原生开发技术进行跨平台集成，实现地质钻孔数据的数字化存储和管理[7]，对于提高勘察数据的真实性和利用率，减少重复工作和数据丢失[8]具有重要意义。一方面，基于钻孔数据采集、装载地图和位置服务[9]，结合钻孔路线文件，实现移动地质钻孔数据的采集和成果上传；另一方面，基于成果数据管理，利用在线视频技术，实现便携的项目成果查询以及采集过程监管等，最终形成基于移动端的钻探外业采集系统。

1 系统设计

1.1 总体架构设计

基于移动GIS 的地质钻孔数据采集系统采用HTML5 技术进行开发，采用SQLite 数据库技术方案进行数据存储和管理。系统由数据层、支撑层和应用层3 个部分组成，数据层作为系统架构的基础，主要负责存储地质钻孔空间数据、属性数据及其相关文件；支撑层作为连接数据层和应用层的桥梁，包括硬件服务器、数据库服务器、文件服务器和应用服务器；应用层包括地质钻孔数据采集系统和地质钻孔数据管理系统，前者基于SQLite 数据库技术、超图技术和HTML5 技术开发，后者基于MongoDB 数据库技术和超图技术开发。系统总体架构如图1 所示。

图1 系统总体架构

1.2 数据库设计

根据地质钻孔数据的特点及其相关数据类型，本文设计了规范化数据库，以SQLite 数据库为移动端地质钻孔外业采集数据库，存储和管理基础数据、项目数据和钻孔数据等。其中，基础数据包括用户信息、公司信息、系统信息和服务器信息；项目数据包括项目信息和项目相关文件；钻孔数据包括机械钻孔、简易钻孔和多媒体文件。数据库设计如图2所示。

图2 系统数据库设计

1.3 主要功能模块设计

基于移动GIS 的地质钻孔数据采集系统主要包括电子地图功能、项目数据下载、钻孔信息采集、项目数据管理、采集成果上传、在线视频监管和软件版本更新等功能，其中电子地图功能包括地图浏览、导航，钻孔数据展示等；钻孔信息采集包括属性信息采集、多媒体文件采集、位置信息采集等；在线视频监管包括移动端之间、移动端与Web 端之间的视频通信等。系统详细功能模块设计如图3 所示。

图3 地质钻孔数据采集系统功能模块

1）电子地图功能，负责实现地图浏览、导航，钻孔点以及钻孔数据批量展示等。

2）项目数据下载。采集人员通过该功能下载项目任务数据和辅助文件，以此开展数据采集。监管人员通过该功能下载项目进度、成果数据、成果文件、查看采集成果。

3）钻孔信息采集。钻探外业人员需采集钻孔所在的空间位置信息、钻孔的标准属性信息，并通过拍照、录音、录像等方式采集多媒体资料。其中，录像功能采用延时摄影技术对作业过程进行监管记录，缩小视频文件大小，降低后台服务器负荷。

4）项目数据管理，负责浏览展示钻孔数据以及多媒体采集文件，并对成果数据进行分类查询、修改编辑。

5）采集成果上传。采集人员通过该功能上传钻孔数据的位置信息、属性信息以及多媒体文件资料。

6）在线视频监管，负责移动终端用户之间的在线视频通信，实现移动端与Web 端的视频通信。

7）软件版本更新，负责查看软件版本信息，下载安装文件并实现软件更新。

1.4 技术路线

本文采用SQLite 数据库，根据数据库设计方案，利用iOS/Android 系统开发移动钻探采集软件，搭建iOS/Android 开发环境及其相关插件包；根据系统功能模块设计方案，进行软件开发。系统主要开发环境：数据库为SQLite；开发IDE 为Submit Edit；相关软件包为AMap API、Ionic、HTML5；代码管理为SmartSVN9.1、TortoiseSVN 2.0。

2 系统实现

本文根据系统总体框架设计，开发了地质钻孔数据采集系统，实现了同步项目采集任务，采集标准钻探类型位置信息、属性信息、多媒体资料等数据；支持地图展示数据、采集数据编辑与管理，并将数据上传至后台管理系统；支持与后台管理系统、其他终端用户之间在线视频交流等。

1）系统实现了项目任务管理，可查看对应项目的任务信息，包括采集数据、多媒体资料详情、当前状态、位置信息等；还可新增、编辑对应的项目任务。项目任务管理界面如图4 所示。

2）系统实现了外业钻孔数据的采集，包括基本信息、回次记录、岩性描述、试样采集、参考信息等数据信息及其相关多媒体资料；实现了用户当前位置的获取以及用户之间点对点在线视频通信。数据采集界面如图5 所示。

3）系统实现了项目相关数据的同步，包括基础资料批量下载，项目采集位置、属性信息和多媒体文件资料的批量上传。数据管理界面如图6 所示。

图4 项目任务管理界面

图5 数据采集界面

图6 数据管理界面

3 系统关键技术

1）移动端跨平台混合开发技术。系统采用跨平台混合开发技术，集成应用HTML5 技术结合iOS、Android 原生开发技术，实现了跨平台集成，提高了开发效率。

2）在线视频通信技术。为实现勘察项目工作人员之间点对点的即时通信、文件传输等，需解决在线即时通信问题。系统采用基于Node.js 的框架技术，实现在线通信。

3）数据传输技术。该技术实现了项目数据的上传、下载以及数据与服务器的同步更新。

4 结 语

地质钻孔数据采集系统基于HTML5 开发框架，结合原生开发技术实现了跨平台集成。该系统是移动端地质钻孔数据的应用，为用户提供了精确的项目相关基础资料，实现了标准钻孔类型位置信息、属性信息、多媒体资料等数据的采集，以及采集过程的在线视频监管和成果数据管理。系统将互联网技术、GIS技术与勘察过程相结合，提高了勘察内外业工作的信息化和智能化水平，实现了地勘工作的全过程信息化管控，避免了偷工、瞒报、造假等风险，把控了成果的真实性和准确性，提高了勘察工作的质量水平和生产效率，并降低了生产成本。地质钻孔数据采集系统的设计与实现，对于推广数字化、信息化采集模式具有重要意义。