巖土工程勘察智能信息化技術研究現狀

李伯瀟，蘭陽

（1.青島城市學院，山東 青島 266000；2.青島海川建設集團有限公司，山東 青島 266000）

0 引言

不斷增加的建設施工項目，會嚴重影響自然環境，為確保自然和人類之間可以和諧相處，有關單位需認真對待巖土勘察，全面掌握地質情況，進而降低自然災害針對社會造成的影響。將智能信息化技術、專業性技術應用于巖土工程勘察，為確保勘察的安全性，有關工作人員不僅要具備嚴謹認真地工作態度，還應采取智能信息化技術，才可以保證勘察結果的精確性，進而為建設工程提供正確的投資方向，保證工程項目安全與投資效益[1]。

1 巖土工程勘察概述

我國近些年不斷增多的建筑工程項目，在進行工程項目建設前，均會勘察項目所地，借助獲得的勘察了解建設場地的巖土種類及地質情況，進而可以為施工單位提供相應的參考。因為中國幅員遼闊，各地的地形存在較大差別，并且有很多種類特殊的巖土，在一定程度上加大了巖土工程的復雜程度。對此，進行展巖土工程勘察，可有效處理各種地質問題造成的不良影響，不僅能將隱患及時消除，而且能防止發生不必要的工程事故，保證工程安全、順利地進行。有關巖土工程勘察，主要對象是巖體與土體。因為地質在形成與演變的過程中，不同類型的巖體在不同地質作用下，會演變為復雜結構與具有復雜地應力場環境的巖體，加之位于的地區不同，所以存在一定的地質作用差異，進而不同地區巖體存在較大的特性差別。

2 簡析巖土工程勘察信息化發展方向

2.1 云計算

其主要指的是通過互聯網進行實時交互之后，調配和反饋動態處理資源。在以往外業工作中難以及時獲得計算技術的支持，需要通過內業判斷分析之后修正現場錯誤，或是重新布置外業工作。技術人員借助云計算技術，能根據外業工作實際需要，以手機、電腦、等方式使用互聯網和數據中心連接，依據需求遠程進行實時計算獲得虛擬結果，用于交互校對數據的正誤及質量，防止資源發生重復浪費[2]。

2.2 物聯網

以互聯網為基礎的“人—機—物”之間的信息交互。針對工程勘察而言，屬于融合專業設備、技術員，獲得、傳送、儲存及分析地質體信息的活動，通過物聯網技能通過復位實驗設備、鉆機狀態建立獲得數據、記錄外業數據、獲得實驗室土工數據等，避免手動二次輸入和人工干預，保證數據的客觀性和真實性，防止造價或是手誤問題。

2.3 人工智能

以計算機技術為基礎，擴展與延伸人的智能方法、理論、技術和使用的思維模式，而且能依據變化的環境因素予以科學具體反饋的一種技術。其專業性主要表現在專業技術員針對數據的分析和解讀，該項技術能通過自主學習、獨立判斷、自行修正等模式，依據設定的專家預案庫，解讀和錄入信息化數據，對生成的圖件、表格和報告等邏輯成果進行自動化處理。相關技術員僅需要在校驗時加以人工干預即可。

2.4 建筑信息模型

將工程項目整個周期中每個不同階段的資源、工程信息及過程集成于同一個模型，為工程參與各方提供使用便利。作為建筑工程前期重要階段的工程勘察，其數據能為施工監測、地基基礎、使用監測等階段提供所需數據，并成為主要工程信息應用于BIM系統[3]。

3 簡析巖土工程勘察智能化技術存在的主要問題

3.1 內業數據重復性錯誤

以往巖土工程勘察流程得到的紙質數據，在將其進行數字化的過程中很容易出現重復錄入工作，從而引發錄入錯誤問題。對此，應該完成一次錄入、避免紙質化工作。

3.2 外業數據的可靠性真實性

外業數據以及行為數據的可靠真實性，很容遭受人為因素帶來的影響，指派專門的工程師進行全程跟蹤需消耗較高勞動成本。應采取長期無人監控多鉆機勘察全過程的智能信息化技術。

3.3 難以分節點對項目管理過程審查

以往在進行勘察工程項目時缺少清楚的審查節點，需建立智能信息化系統，具備方面進行審查的功能，以跟進項目進程。

3.4 復雜的外業錄入和室內數據傳送流程

部分勘察軟件與設備中的外業及內業環節是彼此孤立的，在進行數據轉化時會涉及很繁雜的流程，需明確數據標準流程與格式，采取信息化、一體化系統技術。

3.5 總結勘察項目相對復雜

因為項目會涉及繁多的數據類型，在分析總結時應做到數據簡化分析。

3.6 宏觀統計數據難度大

勘察項目所涉及的實測數據、地勘數據較多，以此支撐分析區域地質條件，一方面要保證數據有效共享，另一方面還需分析挖掘數據。對此，可以通過人工智能算法同地質統計理論相結合提升分析工作的精準度和效率。

4 簡析巖土工程勘察智能信息化技術的具體應用

4.1 智能化視頻監控采集技術

該項技術在我國的起步相對較晚，比如，視頻智能監控系統現已運用到智能交通領域，和圖像處理技術、計算機視覺技術、人工智能等相結合，是一個綜合性系統工程。當前，我國部分學者就工程勘察現場特征，深入分析勘察外業現場視頻采集儀器需要滿足的各方面要求，對此常用的視頻采集設備，在此基礎上開發勘察外業現場智能化視頻采集系統[4]。

4.2 智能化勘測技術

第一，RTK。這是代表性的測量技術信息化，主要用于定位、定線，特別是進行斷面測量放樣可以達到厘米級定位，相比以往通過全站儀、控制點和水準儀等具有更快的測量速度。

第二，超站儀技術。其屬于以往使用的全站儀進行智能化測量的產物，通過安卓系統、測圖成圖軟件以及處理云平臺，匯聚電子測速儀，可以同時對水平角、距離以及高差等數據進行測量，依托移動網絡可以實時互通數據，及時傳回外業成果進行內業加工與處理。

4.3 數字圖像技術

這一項技術主是依托光學攝像頭拍攝工程勘察現場，進行相關數據分析。以勘察鉆孔電視技術為例，通過下入井內的電纜把攝像頭的后置光源，實現信號的采集，通過轉換光電信號，在顯示器上呈現實時鉆井圖像。除此之外，數字智能化圖像技術的代表——二維碼圖像識別技術，借助二維碼可以跟蹤管理錄入信息和進行土工試驗樣品的有效識別，現已廣泛應用于勘察工地。

4.4 地質數字建模技術

通常現場勘察采集到的鉆孔資料相對零散，為方便數據處理及整體分析，一些勘察單位會把獲得鉆孔資料，以計算機建模方式對巖土工程進行3D地質建模。

第一，三維巖土信息技術。現階段，數據進行二維分析和管理的技術已經基本成熟，而且人們也尤為關注三維巖土工程、三維地下空間以及數字工程等方面的研究院工作。例如,三維巖土工程信息系統，可以達到地層建模從剖面至三維、三維建筑物建模、柱狀顯示三維鉆孔、管理查詢數據、分析工程數值之間的有機融合[5]。

第二，地質建模。當前常見的建模方法主要分為不規則網格法、表面模型法等。針對數字表面模型。其主要是指借助測點的屬性及幾何特征數據，使用數據進行結構解釋并對地質體界面較重構，從而形成網狀曲面片。至于前者是指把區域范圍內相對有限的點，對區域實現相連的三角面網格進行劃分。任意的區域內部點會落于三角面的邊、三角形的頂點或是圖形內，且圖形內部的點進行插值處理，由此可見不規則網格法屬于一個三維空間分段線性模型[6]。

4.5 勘察資料信息化系統

關于勘察資料信息化系統，其屬于信息化呈現內業勘察工作的常見形式，大部分勘察單位將其用于處理勘察資料儲存、管理等工作。把紙質勘察資料進行統一掃描、錄入和數字化處理，進一步整合成信息化的電子數據庫。這樣能夠將項目作為單位，讓勘察檔案信息實現信息化，通常會基于商用檔案管理軟件結合實際需求進行二次開發，主要應用在檔案管理人員的日常業務工作，如檔案歸檔、審批及編目等，用戶還能實現瀏覽、查閱與借讀電子檔案。

5 結語

不斷進步的信息化技術，推動技術實現扁平化，促進信息快速傳播，突破傳統技術桎梏，針對組織靈活性、管理分權程度提出較高要求。基于互聯網的進一步發展，無論是數據共享程度還是范圍均有所提高，實現巖土工程勘察工作信息化，從本質上來講是廣泛使用與共享數據，以此提高巖土工程勘察水平，讓巖土工程勘察更智能化。