交通工程地质数据库管理系统

　　工程地质数据具有数量庞大、结构复杂、邻近工程相关性高等特点，为了便于数据的存储、管理和共享，基于区域地质特征建立相应的数据库管理系统十分重要。该文基于B/S（浏览器/服务器）结构模型开发了福建省交通工程地质数据库管理系统。该系统依托GIS技术建立了福建省地理信息模型，运用数据库技术将地质数据信息化并上传至网络，实现了工程地质数据系统化、钻孔编录数字化的目的，具备实用性、先进性、高效性的特点，有较高的应用价值。

　　关键词：工程地质数据；管理系统；信息化工程

　　地质数据是勘察企业宝贵的数据资产。传统的数据资料管理模式以收集整理纸质档案为主，需要投入大量人力进行筛选和信息化处理，且常会遇到勘察设计数据资料的缺失、重复、归属不明确等问题，严重降低了各部门的工作效率。因此，如何有效地存储、管理工程地质数据，实现信息的高效流通，成为当下亟需解决的关键问题。随着计算机技术的不断发展，数据库技术的出现契合了工程地质数据管理的需求[1-4]。目前，不少勘察企业和软件公司设计研发了地方性的工程地质数据库管理平台[5-7]，实现了工程勘察设计数据的有效收集、共享与维护管理，提升了项目管理水平。本文开发建立的福建省交通工程地质数据库管理系统，以计算机网络设施为载体，空间数据库系统为基础，GIS软件为平台，历年来海量的交通工程地质及工程勘察资料为主要信息来源，整合了城市工程地质相关信息，实现了工程地质信息化、可视化，为城市交通规划、建设、管理提供直观、真实、可靠的工程地质信息服务，填补了福建省在工程地质数据信息化管理上的空白。

　　1系统的结构设计和功能设计

　　1.1结构设计根据工程地质数据库系统建设的实际需要，该系统综合运用GIS技术、数据库技术、网络技术，实现基于网络的工程地质数据管理和服务。系统设计采用以下技术路线：（1）系统的整体架构为B/S架构，采用NET、JAVA、MVC三层架构设计，基于SOA和微服务架构模式。（2）后台数据库采用SQLServer，具有较高的可靠性、可扩展性和读写性能。（3）数据存储基于MD5加密算法保证安全，网站基于SSL保证传输层安全。（4）数据交换及接口开发采用可靠的数据交换同步技术，通过数据交换同步，有效起到数据隔离的安全作用。系统的整体架构由数据层、业务层、展现层及安全体系构成（图1）。图1（1）数据层服务器数据库接入勘察数据，勘察资料文档数据，并可接入天地图提供的API。（2）业务层通过接口封装以及ASP.NET-MVC框架控制业务逻辑，对接数据接口，整合业务平台，以满足前后台业务系统需求。（3）展现层实现该项目业务需求，通过平台无缝接入浏览器来展示。（4）安全体系通过终端安全、传输安全、应用安全来保障整个架构的安全。1.2功能设计系统在功能上可分为4部分内容：GIS模块、数据管理、数据统计分析及权限管理（见图2），其中权限管理由系统管理员统一操作，用户不具备操作性。具体功能介绍如下。（1）基础操作：主要包括显示全图、地图拖动缩放、测量距离面积、切换地图或影像图等操作功能；（2）信息检索：支持关键字模糊查询地点与项目工程；（3）项目管理：包括项目添加、更新、删除，勘察成果数据入库，以及工程文档的上传下载管理；（4）项目查询：以GIS图来统一展现上传入库的项目信息与钻孔信息，并且可通过空间搜索及里程、桩号等信息来检索指定工程；（5）虚拟项目：将选取的钻孔组合成一个项目并保存入库，方便用户查询管理；（6）区域地质统计：根据选取的钻孔统计区域地质信息，原状土、扰动土参数统计信息，原位测试统计信息；（7）剖面分析：根据选取的剖面孔生成勘察剖面图；（8）内容导出：支持导出理正勘察软件数据格式；（9）菜单功能设置：实现对系统功能菜单的管理配置；（10）权限分配：实现角色的管理，不同角色被授予不同的菜单功能与数据访问权限；（11）用户管理：实现用户账号的注册管理，并分配相应的权限给用户。

　　2系统模块的基本操作

　　系统管理员及用户通过web浏览器接入操作系统，正确输入由管理员创建的用户名和密码后，即可登录系统主界面（图3）。系统由主页、项目管理、标准地层管理、专家分析系统、地质剖面生成和权限管理6个模块组成，每个模块内包含数量不等的子模块，在页面设计上服从实际地质工作流程。2.1主页用户可在主页地图上查询已入库的工程项目信息。地图上每一个“★”图标代表一个项目工程，点击图标可显示该项目的具体信息。用户也可通过点击地图左上角“操作”按钮，以工程编号、工程名称、工程负责人和工程类型为关键词模糊匹配筛选查询相关的项目工程。在项目信息卡（图4）上，用户可点击“查看钻孔列表”查询该项目所属的钻孔空间位置信息与地层分层信息；“进入工程文档”供用户下载浏览该项目的文档资料；“进入项目统计”统计该项目的钻孔统计信息与土工、原位测试统计信息。2.2项目管理该模块包含数据录入和项目统计2个子模块。数据录入子模块允许用户添加新项目。用户可点击“添加项目信息”按钮，在弹出的子页面右侧地图上点击定位项目的坐标信息，并填写该项目的工程编号、名称等相关内容，最终保存入库。用户可选择上传华宁数据或理正数据，将勘察成果数据解析并导入系统数据库中。用户需选取坐标采用类型，系统会对备份数据库中的信息做预检，对不符合入库规则的数据做出提示，标明异常描述。上传成功后的项目会在项目列表中列出（图5），用户可点击表头以自定义排序显示项目信息。每个项目工程都提供编辑、更新、删除功能，另外“工程文档”功能可供用户将该项目相关的文档资料上传到服务器，以在线文档管理形式在不同终端下载浏览。项目统计子模块可统计已导入数据库中的项目总数、钻孔总数和标准钻孔总数等信息，还会自动对钻孔深度、钻孔标准化比例进行分类统计，给出钻孔深度直方图和钻孔标准化比例示意图。2.3标准地层管理该模块共包含标准地层修改、标准化审核和标准地层比对3个子模块，可自定义标准地层，并与上传至系统的勘察数据进行比对。2.4专家分析系统与地质剖面生成钻孔入库后可以在地图模块上统一集成展示。用户可点击地图左上角“搜索钻孔”按钮搜索目标钻孔，也可任意选择钻孔组成一个项目并标定入库（见图6）。点选每个钻孔可查看该标准孔的概要信息与分层信息，并可生成钻孔柱状图。通过连线选孔的方式可查看地质剖面，生成剖面之前可先根据成图效果合并岩土层。用户可根据所选取的钻孔统计结果分析该区域内的物理力学参数统计信息，并对该区域内的场地进行液化判别与类别评价分析。这些统计分析内容可保存到后台Word文档中，用户在标定项目列表中可点击“下载报告”按钮生成咨询报告并下载浏览。2.5权限管理系统管理员可在该模块中进行地图配置、权限分配、用户信息、单位信息和坐标管理等操作。

　　3项目效益分析

　　地质勘察成果作为土建工程的基础数据，不仅在所属工程的设计、施工、管养全生命周期中具有非常重要的作用，还可以作为同一地区或类似工程的参考资料。大数据时代的到来，为地质数据信息化、高效化提供了可能。本系统在设计容量上，可同时支持2000个以上勘察项目、100000个以上勘探钻孔级别的数据。随着数据库中数据的不断扩充和完善，该系统可逐步覆盖研究规划区域，既实现了工程地质数据的科学、高效管理，又可为交通行业的发展、建设与管理服务，包括城市规划、抗震规划、地下管网布局、工程选线、地质灾害评估及前期立项等提供基础地质数据与咨询服务，节约工期与资源，实现地质数据的二次经济效益。同时，这也有利于贯彻落实国家“十三五”勘察信息化工作的战略方针，方便交通规划部门结合地下地质条件科学规划、合理布局。

　　4结语

　　（1）福建省交通工程地质数据库管理系统将GIS技术和数据库技术结合起来，以计算机网络设施为载体，实现了工程地质数据的信息化存储；将福建省近年来海量的交通工程地质及工程勘察资料高效地管理起来，并建立了标准地层库可供对比。系统各模块的划分合理准确，用户可通过项目搜索框快速查找所需资料，实现了工程勘察资料的共享，获得最大工程效益。（2）本系统的开发和研制，克服了传统数据资料管理模式下，地质资料难整理、易丢失、烦调用的缺点，是一次技术上的革新。未来，随着系统中勘察项目和钻孔数据的增多，可以进一步对多源数据进行统一，并扩大系统应用的地理区域范围。

　　参考文献

　　[1]高霄军，崔年治，高晓军，等.工程地质数据管理系统（GDM）及其应用[J].工程勘察，2010，38（4）：75-79.

　　[2]王国光，唐海涛，王金锋.基于面向服务架构的工程地质数据管理系统研究及应用[J].水力发电，2014，40（8）：28-32.

　　[3]王秀琦.基于计算机应用技术和信息管理的优化整合[J].电脑知识与技术，2020，16（4）：3-4，6.

　　[4]田浩，朱培民，万健.基于GeoDatabase的工程地质信息管理系统设计[J].工程地球物理学报，2009，6（1）：88-92.

　　[5]张春峰，王小兵，贾新会.水电工程地质信息管理系统研究[J].西北水电，2016（1）：14-17.

　　[6]刘润，闫澍旺，张美燕，等.天津港工程地质数据管理系统的开发与研制[J].中国港湾建设，2002（5）：14-18.

　　[7]罗美芳，方琼，唐仲华，等.浙江省江山市岩溶地质环境信息管理系统建设[J].地球与环境，2006（4）：66-70.

　　作者：林琛 王坛华 王忠 郭志杏

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