巖土工程勘察信息化建設的思考

■ 中交第一航務工程勘察設計院有限公司 李安樂 孫成科

隨著經濟社會的發展、行業需求的轉變及信息技術的進步，為加快建筑業信息化建設，近年來，國家和地方政府紛紛出臺推動信息化發展的政策、文件，如國務院辦公廳《關于促進建筑業持續健康發展的意見》（國辦發〔2017〕19號），要求加快推進建筑信息模型（BIM）技術在規劃、勘察、設計、施工和運營維護全過程的集成應用，實現生產建設項目全生命周期數據共享和信息化管理；交通運輸部《關于推進公路水運工程BIM技術應用的指導意見》提出，在條件成熟的領域和專業優先應用BIM技術，逐步實現BIM技術在公路水運工程廣泛應用。《中華人民共和國國民經濟和社會發展第十四個五年規劃和2035年遠景目標綱要》提出，“加快數字化發展，建設數字中國”。要圍繞強化數字轉型、智能升級、融合創新支撐，布局建設信息基礎設施、融合基礎設施、創新基礎設施等新型基礎設施。加快交通、能源、市政等傳統基礎設施數字化改造。巖土工程勘察行業作為基礎設施建設的先鋒隊，加快推進信息化建設已迫在眉睫。目前，在BIM技術、互聯網+、大數據、云服務、物聯網等技術支持下，巖土工程正在實現勘察、設計、施工、檢測監測以及運營維護全過程數字化。本文分析全國勘察行業信息化現狀與勘察信息化建設中存在的問題，討論勘察信息化建設的方向和內容，并提出建設性的意見和建議，供行業同仁參考指正。

勘察信息化建設的意義

巖土工程全過程信息化包括數據庫建設、勘察數據采集、數據分析與處理、設計與咨詢、施工、檢測監測、運營與維護信息化等，其本質是提升勘察效率和數據智能，借助現代信息化技術手段，搭建勘察全過程生產協同平臺，將不同類型、不同結構、不同來源的數據（如鉆探數據、原位測試數據、室內試驗數據、測量數據及物探數據等）進行深度融合、關聯，甚至采用人工智能，通過深度學習行業標準、算法，高效解決巖土工程勘察從外業勘察與室內試驗數據采集、信息化監管，到數據分析處理及數字化成果交付與應用中的實際問題采用信息化手段，可以讓客戶更好地理解勘察成果，讓下游相關方更好地使用成果。勘察信息化建設的意義主要包括以下幾個方面：

提高勘察效率與降低勘察成本

將勘察外業傳統的紙質編錄改為電子編錄，使記錄程序化、智能化，編錄更加簡單、規范、精準、高效，從而避免了后期數據處理時的多次重復錄入帶來的數據錯誤和大量重復性工作。外業編錄期間，可隨時在線調取相鄰勘探點成果進行地質條件分析、剖面草圖繪制，還能自動檢查糾錯，如當出現相鄰持力層標高不滿足規范要求、相鄰鉆孔間地質異常等情況時，數據采集端可及時提醒增補鉆孔。

土工試驗人員可直接掃描樣品二維碼，實現樣品快速交接并獲取樣品檢測信息。土工試驗加荷、試驗數據采集自動化，使試驗結果更加精準。實現土工試驗數據實時共享，可提高勘察中間資料處理效率。

勘察信息化建設，有利于提高勘察數據分析與處理效率。勘察系統不能僅停留在簡單的錄入數據、生成圖表、簡單統計這一層面，更要實現深層次地分析、處理數據。通過構建工程地質勘察信息管理與應用系統，讓數據與數據之間聯系起來（多源數據的融合），實現“數字驅動”，并實現二維、三維一體化。系統除了能生成常規圖表外，還具有自動實現工作量統計、液化判別、應力歷史分析、巖土指標統計、環境水土腐蝕性評價、基坑突涌風險計算、邊坡穩定性分析、地基沉降量計算、單樁承載力計算、開挖方量計算等專項處理功能，可實現實時一鍵成圖、統計和更新，實時在線校對與審核，實現地質三維建模與巖土BIM設計的有機銜接，將看不見的地下巖土分布實現可視化，大大節省人力，提高出圖效率、準確性。

勘察全過程效率的提升，也將為企業帶來顯著的社會效益和經濟效益，降低成本。地質技術人員可以把更多的精力從疲于應付生產壓力，轉向提高全過程勘察質量管理和自身能力的提升。

提高勘察成果質量與應用水平

重大工程項目、地下空間建設項目及市政項目等地質條件、地下環境復雜，業主對勘察技術手段、過程監管、安全生產、勘察效率及質量、多方協作等方面的要求也越來越高，勘察人員需要處理的信息十分龐雜，常規勘察模式已無法滿足要求，地質三維模型、BIM技術應用、多方協作等將成為必然。

巖土BIM的可視化，不僅能直觀地反映地下三維空間巖土層的分布與屬性、特殊性土及不良地質體的空間分布，使巖土工程師對場地地質條件的分析、設計更加精準。各專業間協同辦公，也可以避免出現由于信息溝通不暢造成圖紙錯誤、返工等問題。地質三維建模是構建地下、地上一體化巖土BIM模型的基礎，地質三維數字化移交（模型+數據庫+文檔）也將成為必然。此外，勘察成果數據庫的建立，也將有利于提升勘察、設計等相關人員調取、利用數據的效率與安全性。

提升企業競爭力

勘察信息化建設旨在提升勘察技術手段，提高勘察成果質量及成果應用水平，為顧客提供更直觀、高效、優質的服務，提升企業競爭力。勘查信息化可以讓業主擺脫對技術壁壘的限制，同時對方案理解更加透徹，對BIM技術運用帶來的項目投資成本節約、施工安全與質量管理的高效等一目了然。在重大項目勘察設計招標、評獎中，越來越重視信息化技術的應用，一旦勘察企業信息化建設落后，項目中標、獲獎難度將大大增加。

提升勘察監管水平

巖土工程勘察具有隱蔽性特點，加之勘察門檻較低，不少企業通過低價搶占市場，弄虛作假，致使勘察行業亂象叢生。鑒于此，各地政府紛紛出臺嚴格的措施，要求對勘察企業的勘察過程實現信息化監管。

利用“互聯網+勘察”，有利于實現勘察全過程監管，達到全過程可溯源性，確保源數據的真實性與可靠性：采用勘察外業數據采集系統，使采集到的原始數據無法隨意更改；在勘察過程中對每個回次、每次取樣或原位測試環節進行時間記錄、空間記錄及影像記錄，對現場技術人員的資質、實時位置、影像進行采集；對室內試驗原始數據、試驗過程進行信息化監管等。

同時，勘察監管信息化建設的推進，可有效避免低價競爭、惡性競爭，實現勘察企業的優勝劣汰，促進勘察行業持續健康發展與技術創新。

降低海上勘察安全風險

氣象、海況是影響海上勘察作業率、海上作業安全的重要因素，尤其是重大項目、海況惡劣的海域，特定勘察海域的實時精準氣象預報也是實現勘察信息化不可或缺的一環。

勘察信息化建設的現狀與存在的問題

勘察信息化建設的現狀

近年來，隨著國家、行業協會對勘察信息化技術應用的重視和推廣，各勘察企業越來越重視自身信息化建設。有關調研顯示，電力、市政、地礦系統等行業中的大型企業以及科研院所，已經走在勘察設計信息化建設前列，有些單位基本實現了BIM技術在所有勘察設計項目中的成功應用，并獲得了可觀的經濟效益和社會效益，但大多數勘察企業信息化建設尚處于起步階段。此外，與美國貿易摩擦的升級，也對勘察信息化建設軟硬件的自主研發提出了更高的要求。

勘察信息化建設存在的問題

目前，采用勘察外業數據采集系統，有助于提高外業編錄效率，但尚未全面普及，其主要原因包括兩個方面：一是需要大量購置采集端設備，編錄人員必須經過專門培訓才能掌握其具體操作，而勘察人員流動性大，導致培訓難度大；二是軟件尚不夠成熟，在云端存儲、實時共享與監管、智能化程度等方面還有待改進。

室內試驗方面信息化建設較早，部分試驗早已實現試驗過程的自動加荷與自動數據采集，這主要得益于儀器廠商的儀器自動化水平。但試驗數據在實時共享、信息化監管方面，仍存在較大的短板。在數據分析、處理方面，目前還主要依靠人工，工序繁瑣、重復工作量大、智能化程度低。在軟件兼容性方面，勘察數據采集軟件、勘察數據處理軟件及設計BIM軟件往往由不同軟件公司提供，各平臺之間的數據難以達到無縫交接。在軟件安全性方面，各平臺在提供數據采集、傳輸、處理及存儲過程中是否存在安全漏洞、泄密，目前國家尚未出臺相關安全監測評估標準、監管標準及有效措施。在信息化資料歸檔方面，尚缺乏相關標準與方法。

勘察信息化建設需要采取的措施

做好頂層設計

信息化建設不僅是某個企業、某個行業的信息化要求，而且是國家戰略層面的要求。企業信息化建設能否成功，首先取決于企業領導者的決心。國務院國資委頒布的《關于加快推進國有企業數字化轉型工作的通知》提出：要實行數字化轉型一把手負責制。信息化建設離不開頂層設計，需要一把手重視，結合企業實際，制定數字化升級專項規劃，明確信息化發展方向、目標和重點，建立與企業營業收入、經營成本、員工數量、行業特點等相匹配的數字化轉型升級的專項資金投入機制，加大軟件、人才、資金等方面的投入。

加強與勘察技術設備制造企業的合作

目前，勘察裝備信息化、自動化程度普遍不高，一臺鉆機一般需要一名機長、一名土檢員及5到6名鉆探工人共同作業，勞動強度大、人力成本高、生產效率低下，安全風險大、經濟效益也低。企業可以根據自身作業特點，就勘察設備自動化升級改造與設備制造企業聯合研發，如研發數字化鉆機、自動化勘察設備與試驗儀器，提高進尺、加桿、取樣、原位測試及室內試驗等環節的自動化水平。

加強與勘察軟件研發公司的合作

目前，市場上從外業勘察數據采集、勘察數據庫建設、數據處理等方面都已有大量軟件，但還或多或少存在一些不足，如軟件在多方協作、與外部跨平臺的互聯互通、云端存儲、數據兼容（跨專業接口）、安全性、數據分析處理、模型建立等方面還不夠完善。軟件研發專業性強、投入大、耗時長，勘察企業一般無力獨自研發，可先少量購買主流勘察軟件，進行階段性試用，提出修改意見，使軟件逐步完善，待完善后再大量引進。

加快人才隊伍建設

企業要加快高水平、創新型、復合型數字化人才隊伍建設，健全薪酬等激勵機制，完善配套政策。信息化時代，地質專業人才要向復合型人才轉型，不僅要精通專業知識，還要能熟練使用掌握互聯網、大數據、BIM等技術手段，才能更好地獲取勘察設計項目，更高效地解決問題。

結語

綜上所述，勘察信息化能實現從數據采集，到深層次分析、處理數據，即“數字驅動”，有利于提升勘察各環節效率，提高勘察成果質量與應用水平，解決巖土工程實際問題，效益顯著，需持續大力推進。勘察信息化是社會與行業發展的需要，是企業生存發展的必由之路，是推動勘察企業可持續發展、數字化升級與轉型的關鍵。工程勘察企業信息化建設能否成功，首先取決于企業領導者的決心。當前，勘察信息化建設已迫在眉睫，雖然還存在技術、標準不夠完善，人才缺乏等問題，但時不我待，勘察企業現階段可根據實際需求進行階段性應用。