移動GIS在地質(zhì)鉆孔數(shù)據(jù)采集中的應(yīng)用

楊雨佳，黃遞全，向 娟，趙禮劍

（1.自然資源部重慶測繪院，重慶 401120）

隨著社會的進步和信息技術(shù)的革新發(fā)展，自然資源的采集、編錄與管理正朝著信息化、數(shù)字化的方向前進，移動GIS 技術(shù)在這個過程中扮演著重要的角色[1-2]。地質(zhì)鉆孔數(shù)據(jù)是重要的基礎(chǔ)性成果資料[3]，因此設(shè)計提高鉆孔原始數(shù)據(jù)的采集效率、把控勘察過程的真實性[4]、加強勘察成果管理[5]的應(yīng)用成為必然和趨勢。借助先進的移動GIS 技術(shù)，基于HTML5 開發(fā)[6]框架，結(jié)合原生開發(fā)技術(shù)進行跨平臺集成，實現(xiàn)地質(zhì)鉆孔數(shù)據(jù)的數(shù)字化存儲和管理[7]，對于提高勘察數(shù)據(jù)的真實性和利用率，減少重復(fù)工作和數(shù)據(jù)丟失[8]具有重要意義。一方面，基于鉆孔數(shù)據(jù)采集、裝載地圖和位置服務(wù)[9]，結(jié)合鉆孔路線文件，實現(xiàn)移動地質(zhì)鉆孔數(shù)據(jù)的采集和成果上傳；另一方面，基于成果數(shù)據(jù)管理，利用在線視頻技術(shù)，實現(xiàn)便攜的項目成果查詢以及采集過程監(jiān)管等，最終形成基于移動端的鉆探外業(yè)采集系統(tǒng)。

1 系統(tǒng)設(shè)計

1.1 總體架構(gòu)設(shè)計

基于移動GIS 的地質(zhì)鉆孔數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)采用HTML5 技術(shù)進行開發(fā)，采用SQLite 數(shù)據(jù)庫技術(shù)方案進行數(shù)據(jù)存儲和管理。系統(tǒng)由數(shù)據(jù)層、支撐層和應(yīng)用層3 個部分組成，數(shù)據(jù)層作為系統(tǒng)架構(gòu)的基礎(chǔ)，主要負責(zé)存儲地質(zhì)鉆孔空間數(shù)據(jù)、屬性數(shù)據(jù)及其相關(guān)文件；支撐層作為連接數(shù)據(jù)層和應(yīng)用層的橋梁，包括硬件服務(wù)器、數(shù)據(jù)庫服務(wù)器、文件服務(wù)器和應(yīng)用服務(wù)器；應(yīng)用層包括地質(zhì)鉆孔數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)和地質(zhì)鉆孔數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)，前者基于SQLite 數(shù)據(jù)庫技術(shù)、超圖技術(shù)和HTML5 技術(shù)開發(fā)，后者基于MongoDB 數(shù)據(jù)庫技術(shù)和超圖技術(shù)開發(fā)。系統(tǒng)總體架構(gòu)如圖1 所示。

圖1 系統(tǒng)總體架構(gòu)

1.2 數(shù)據(jù)庫設(shè)計

根據(jù)地質(zhì)鉆孔數(shù)據(jù)的特點及其相關(guān)數(shù)據(jù)類型，本文設(shè)計了規(guī)范化數(shù)據(jù)庫，以SQLite 數(shù)據(jù)庫為移動端地質(zhì)鉆孔外業(yè)采集數(shù)據(jù)庫，存儲和管理基礎(chǔ)數(shù)據(jù)、項目數(shù)據(jù)和鉆孔數(shù)據(jù)等。其中，基礎(chǔ)數(shù)據(jù)包括用戶信息、公司信息、系統(tǒng)信息和服務(wù)器信息；項目數(shù)據(jù)包括項目信息和項目相關(guān)文件；鉆孔數(shù)據(jù)包括機械鉆孔、簡易鉆孔和多媒體文件。數(shù)據(jù)庫設(shè)計如圖2所示。

圖2 系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫設(shè)計

1.3 主要功能模塊設(shè)計

基于移動GIS 的地質(zhì)鉆孔數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)主要包括電子地圖功能、項目數(shù)據(jù)下載、鉆孔信息采集、項目數(shù)據(jù)管理、采集成果上傳、在線視頻監(jiān)管和軟件版本更新等功能，其中電子地圖功能包括地圖瀏覽、導(dǎo)航，鉆孔數(shù)據(jù)展示等；鉆孔信息采集包括屬性信息采集、多媒體文件采集、位置信息采集等；在線視頻監(jiān)管包括移動端之間、移動端與Web 端之間的視頻通信等。系統(tǒng)詳細功能模塊設(shè)計如圖3 所示。

圖3 地質(zhì)鉆孔數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)功能模塊

1）電子地圖功能，負責(zé)實現(xiàn)地圖瀏覽、導(dǎo)航，鉆孔點以及鉆孔數(shù)據(jù)批量展示等。

2）項目數(shù)據(jù)下載。采集人員通過該功能下載項目任務(wù)數(shù)據(jù)和輔助文件，以此開展數(shù)據(jù)采集。監(jiān)管人員通過該功能下載項目進度、成果數(shù)據(jù)、成果文件、查看采集成果。

3）鉆孔信息采集。鉆探外業(yè)人員需采集鉆孔所在的空間位置信息、鉆孔的標(biāo)準(zhǔn)屬性信息，并通過拍照、錄音、錄像等方式采集多媒體資料。其中，錄像功能采用延時攝影技術(shù)對作業(yè)過程進行監(jiān)管記錄，縮小視頻文件大小，降低后臺服務(wù)器負荷。

4）項目數(shù)據(jù)管理，負責(zé)瀏覽展示鉆孔數(shù)據(jù)以及多媒體采集文件，并對成果數(shù)據(jù)進行分類查詢、修改編輯。

5）采集成果上傳。采集人員通過該功能上傳鉆孔數(shù)據(jù)的位置信息、屬性信息以及多媒體文件資料。

6）在線視頻監(jiān)管，負責(zé)移動終端用戶之間的在線視頻通信，實現(xiàn)移動端與Web 端的視頻通信。

7）軟件版本更新，負責(zé)查看軟件版本信息，下載安裝文件并實現(xiàn)軟件更新。

1.4 技術(shù)路線

本文采用SQLite 數(shù)據(jù)庫，根據(jù)數(shù)據(jù)庫設(shè)計方案，利用iOS/Android 系統(tǒng)開發(fā)移動鉆探采集軟件，搭建iOS/Android 開發(fā)環(huán)境及其相關(guān)插件包；根據(jù)系統(tǒng)功能模塊設(shè)計方案，進行軟件開發(fā)。系統(tǒng)主要開發(fā)環(huán)境：數(shù)據(jù)庫為SQLite；開發(fā)IDE 為Submit Edit；相關(guān)軟件包為AMap API、Ionic、HTML5；代碼管理為SmartSVN9.1、TortoiseSVN 2.0。

2 系統(tǒng)實現(xiàn)

本文根據(jù)系統(tǒng)總體框架設(shè)計，開發(fā)了地質(zhì)鉆孔數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，實現(xiàn)了同步項目采集任務(wù)，采集標(biāo)準(zhǔn)鉆探類型位置信息、屬性信息、多媒體資料等數(shù)據(jù)；支持地圖展示數(shù)據(jù)、采集數(shù)據(jù)編輯與管理，并將數(shù)據(jù)上傳至后臺管理系統(tǒng)；支持與后臺管理系統(tǒng)、其他終端用戶之間在線視頻交流等。

1）系統(tǒng)實現(xiàn)了項目任務(wù)管理，可查看對應(yīng)項目的任務(wù)信息，包括采集數(shù)據(jù)、多媒體資料詳情、當(dāng)前狀態(tài)、位置信息等；還可新增、編輯對應(yīng)的項目任務(wù)。項目任務(wù)管理界面如圖4 所示。

2）系統(tǒng)實現(xiàn)了外業(yè)鉆孔數(shù)據(jù)的采集，包括基本信息、回次記錄、巖性描述、試樣采集、參考信息等數(shù)據(jù)信息及其相關(guān)多媒體資料；實現(xiàn)了用戶當(dāng)前位置的獲取以及用戶之間點對點在線視頻通信。數(shù)據(jù)采集界面如圖5 所示。

3）系統(tǒng)實現(xiàn)了項目相關(guān)數(shù)據(jù)的同步，包括基礎(chǔ)資料批量下載，項目采集位置、屬性信息和多媒體文件資料的批量上傳。數(shù)據(jù)管理界面如圖6 所示。

圖4 項目任務(wù)管理界面

圖5 數(shù)據(jù)采集界面

圖6 數(shù)據(jù)管理界面

3 系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)

1）移動端跨平臺混合開發(fā)技術(shù)。系統(tǒng)采用跨平臺混合開發(fā)技術(shù)，集成應(yīng)用HTML5 技術(shù)結(jié)合iOS、Android 原生開發(fā)技術(shù)，實現(xiàn)了跨平臺集成，提高了開發(fā)效率。

2）在線視頻通信技術(shù)。為實現(xiàn)勘察項目工作人員之間點對點的即時通信、文件傳輸?shù)龋杞鉀Q在線即時通信問題。系統(tǒng)采用基于Node.js 的框架技術(shù)，實現(xiàn)在線通信。

3）數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)。該技術(shù)實現(xiàn)了項目數(shù)據(jù)的上傳、下載以及數(shù)據(jù)與服務(wù)器的同步更新。

4 結(jié) 語

地質(zhì)鉆孔數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)基于HTML5 開發(fā)框架，結(jié)合原生開發(fā)技術(shù)實現(xiàn)了跨平臺集成。該系統(tǒng)是移動端地質(zhì)鉆孔數(shù)據(jù)的應(yīng)用，為用戶提供了精確的項目相關(guān)基礎(chǔ)資料，實現(xiàn)了標(biāo)準(zhǔn)鉆孔類型位置信息、屬性信息、多媒體資料等數(shù)據(jù)的采集，以及采集過程的在線視頻監(jiān)管和成果數(shù)據(jù)管理。系統(tǒng)將互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、GIS技術(shù)與勘察過程相結(jié)合，提高了勘察內(nèi)外業(yè)工作的信息化和智能化水平，實現(xiàn)了地勘工作的全過程信息化管控，避免了偷工、瞞報、造假等風(fēng)險，把控了成果的真實性和準(zhǔn)確性，提高了勘察工作的質(zhì)量水平和生產(chǎn)效率，并降低了生產(chǎn)成本。地質(zhì)鉆孔數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)，對于推廣數(shù)字化、信息化采集模式具有重要意義。