中美岩土工程土壤分类标准转换装置及方法
【专利摘要】本发明公开了中美岩土工程土壤分类标准转换装置及方法，其中：该装置包括信息配置、导入接口、计算、转换、导出接口等5大模块，通过人-机交互界面系统而集成。本发明提供的方案能够实现中美两套标准之间自动转换，且其转换的准确性高、转换的效率高；通过本发明提供的装置能够有效突破由于中美标准不同所形成的障碍。
【专利说明】中美岩土工程土壤分类标准转换装置及方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及数据自动化处理【技术领域】，具体而言，涉及岩土工程土壤分类标准转 换技术。
【背景技术】
[0002] Casagrande 20世纪40年代所提出统一土质分类方法（USCS)是一种服务于工 程目的土分类简明方法，1952年被美国陆军工程兵团所采纳。此后，美国统一建筑规范 (uniform building code)将其纳入并作了补充与完善，形成了ASTM(D2487)统一土质分类 方法（简称：美标或ASTM)，用于现场和室内土的分类标准，为工程地基基础设计提供客观 实际的依据。世界上除美国外，包括非洲、东南亚及南美洲等许多国家采用该方法，从而形 成事实上的国际标准。
[0003] 中国针对土的工程分类标准存在着国家、行业及地方3大类约几十种规范（简称： 中国规范或CC)，不同规范之间分类标准存在着差别。中国规范与美标对土的分类方法和分 类标准差别很大，如国家标准《土的工程分类标准》GB/T 50145-2007,砾砂土的分类组符共 10项，组名达10项，而ASTM砾砂土的分类组符共18项，组名达36项；又如细类土的组符 4项，组名仅10项左右，而ASTM细类土的组符5项，组名达35项等；在行业、地方规范标准 中也涉及类似情况。随着中国经济高速发展及国家海外战略进一步实施，中国公司中标及 承揽海外工程机遇大增，若采用中国规范实施土的工程分类往往不被国际咨询公司、业主 及外方设计所认可；故工程中需要花费大量时间和精力进行中国规范与美标转换，以适应 中或外方审查，对工程的顺利推进造成了很大影响。因此，如何建立一套既适应国情习惯， 又满足国际标准的中美土的工程分类转换体系，是中国开拓海外市场工程勘察和设计中必 须迫切解决的问题。
[0004] 在现有的技术中，比如"KTG全自动系统在土工试验中的应用"（水运工程， 2008 (10))，详细表述了土质分类土的物理指标（含水率、密度、比重等）和力学指标（压缩 系数、压缩模量、抗剪强度等）的采集处理原理和分类方法，略提到通过"计算"、"保存"模 块实现上海规范与港工规范转换，但未提到其他规范及ASTM规范之内容。
[0005] 另外，"KTG 土工试验自动化采集系统的数据格式转换"（上海地质，2004 (2))，仅 涉及一种KTG自动化控制系统数据采集和数据转换，实现数据共享和DBF格式输出，也未涉 及中国规范和ASTM规范标准转换之内容。
[0006] 再者，"英美土工试验标准与国标的主要区别"（广东土木与建筑，2010(10))阐述 国标与美标定名体系的部分差别，提出境外工程按中国标准土工试验分类，再将结果转化 成美标供外方监理审核的设想，但未涉及土的分类不同标准之间转换模型及方法。
[0007] 现有的岩土工程土壤分类标准转换技术除了存在上述的问题：无法进行完整的岩 土工程土壤分类标准转换外，其还存在现有的转换技术无法实现自动化转换，且转换的准 确度和转换的效率都非常的低，这将大大影响工程的顺利进行。
【发明内容】
[0008] 针对现有岩土工程土壤分类标准转换技术所存在的功能不全面、无法自动转换、 转换的准确度不高以及转换效率低等一些列问题，本发明的目的在于提供一种中美岩土工 程土壤分类标准转换方案，该方案包括中美岩土工程土壤分类标准转换装置以及基于该装 置实施的转换方法。本方案能够实现中美两套标准之间自动转换，且其转换的准确性高、转 换的效率高。
[0009] 为了达到上述目的，本发明采用如下的技术方案：
[0010] 方案之一，中美岩土工程土壤分类标准转换装置，该转换装置包括：
[0011] 数据库，用于存储转换装置运行所需的数据；
[0012] 信息配置模块，用于根据工程设计要求确定相应的规范模型，并以此来设定计算 依据；同时根据确定的规范模块录入本次转换所需的基本信息到数据库中；
[0013] 导入接口模块，根据信息配置模块配置的信息识别对应的导入接口类型，再基于 识别的导入接口类型，导入实施土的物理、力学等试验数据至数据库；
[0014] 计算模块，根据数据库中信息配置模块配置确定的规范模型和配置的基本信息， 对数据库中导入接口模块导入的实验数据进行土的物理、力学值计算；对巨粒类、砾粒类、 砂粒类、细粒类土的相对含量分类及划分计算，并存入数据库中；
[0015] 转换模块，用于对计算模型的计算结果进行中国土壤分类各标准之间转换或中美 土壤分类标准之间的转换、项目归类或合并、中英互译；
[0016] 导出接口模块，用于针对各类高级应用的数据库访问的接口类型，将转换模块转 换结果导出成对应的数据格式。
[0017] 在该转换装置的优选方案中，所述信息配置模块中还包括：规范改版、升版或更新 所涉及的各类规范库模型数据维护模块。
[0018] 进一步的，所述导入接口模块主要包括：
[0019] 标识符号识别子模块，用于导入接口类型识别；
[0020] 数据写入子模块，用于根据标识符号识别子模块识别的接口类型，将外部对应试 验数据文件导入到当前的数据库中。
[0021] 再进一步的，所述导入接口模块还包括导入接口路径保存子模块、数据结构类型 转换子模块、导入过程出错判别子模块、纠错性维护处理子模块以及数据库读入规则设计 子模块。
[0022] 进一步的，所述计算模块包括：
[0023] 用于土颗粒级配特征值不均匀系数Cu计算子模块；
[0024] 用于土颗粒级配特征值曲率系数C。计算子模块；
[0025] 土的归纳分类定名判定树计算子模块；
[0026] 以及用于孔号或深度排序子模块。
[0027] 进一步的，所述导出接口模块主要包括：导出规则设计子模块、导出路径选择子模 块，中英自动翻译子模块，特定数据导出子模块。
[0028] 方案之二，一种中美岩土工程土壤分类规范转换方法，包括以下步骤：
[0029] 信息配置步骤：根据工程设计要求确定对应的国家、行业或地方规范模型，并由确 定的规范模块确定后续计算标准依据，且根据确定的规范模型录入工程的基本信息；
[0030] 导入步骤：根据确定的规范模型识别对应的导入接口类型，再基于识别的导入接 口类型，导入实施土的物理、力学等试验数据至数据库；
[0031] 计算步骤：根据信息配置步骤所选择的规范模型，对导入数据库中试验数据逐行 进行土的物理、力学值计算；对巨粒类、砾粒类、砂粒类、细粒类土的相对含量按中美规范模 型进行分类及划分计算，并存入数据库中相应字符段内；
[0032] 转换步骤：根据中美岩土工程土壤分类标准不同，进行中国土壤分类各标准之间 转换或中美土壤分类标准转换；
[0033] 导出步骤：根据各类数据库访问的接口类型，导出相关的数据文件，实现数据共 享。
[0034] 在该方法的优选方案中，所述计算步骤还根据粗粒类按粒组、级配、细粒土含量划 分原则，计算不均匀系数Cu和曲率系数C。值，确定土颗粒级配。
[0035] 进一步的，所述计算步骤中，根据土的归纳分类定名判定树算法，对巨粒类、砾粒 类、砂粒类、细粒类土的相对含量按中美规范模型进行分类及划分计算。
[0036] 进一步的，所述导出步骤中导出：xls、mdb、frm、db、dbf、xml、txt等后缀的数据格 式文件，导出方式包括单孔导出、多孔导出或全部导出及特定数据导出。
[0037] 本发明提供的方案能够实现中美两套标准之间自动转换，且其转换的准确性高、 转换的效率高；通过本发明提供的装置能够有效突破由于中美标准不同所形成的障碍，为 中国企业参与海外市场竞争奠定了基础。
[0038] 同时，本发明与现有技术相比，还具有以下有益效果：
[0039] (1)本发明提供的方案在具体实现时通过人一机交互界面系统集成信息配置、导 入接口、计算、转换、导出接口等五大模块，形成了一套既符合中国国情使用习惯，又实现了 国际土壤分类标准模型自动转换系统。
[0040] (2)本发明装置具有国家、行业及地方常用规范模型，为应对各类规范改版、升版 或更新所涉及的规范库模型数据维护模块，软件具有良好的维护性及生命力；
[0041] (3)本发明装置导入及导出接口类型广泛，实现数据共享需求。导入过程具有出错 判别、纠错提示及显示处理功能；
[0042] (4)本发明装置采用土的归纳分类定名判定树算法模块，提高了作业效率。
【专利附图】
【附图说明】
[0043] 以下结合附图和【具体实施方式】来进一步说明本发明。
[0044] 图1为本发明的总体实施例装置的示意图；
[0045] 图2为本发明实施例基于转换模块装置的示意图；
[0046] 图3为本发明实施例中涉及的中国规范砂类判定树分类算法示意图；
[0047] 图4为本发明实施例中涉及的美国规范砂类判定树分类算法示意图；
[0048] 图5为本发明实施例中涉及的美国细粒类分类塑限图。
【具体实施方式】
[0049] 为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结 合具体图示，进一步阐述本发明。
[0050] 参考图I，本发明中美岩土工程土壤分类标准转换装置拥有六大模块：
[0051] 数据库100,用于存储整个装置运行所需的数据。
[0052] 该数据库主要包括信息数据库和土工数据库，其中信息数据库用于整个装置运行 的一些配置信息以及各种国家、行业或地方岩土工程规范模型；土工数据库用于存储外部 导入的用于本次转换计算的数据参数，如实施土的物理、力学等试验数据等，以及装置进行 转换计算所产生的各种数据。
[0053] 信息配置模块101，用于根据工程设计要求选择国家、行业或地方规范模型，用来 设定计算依据以及用于工程名称、日期、用户姓名等基本信息录入。
[0054] 具体的，该信息配置模块101调用数据库100中存储的各种岩土工程规范模型，从 中选择和确定本次转换计算所对应的规范模型，并以此来设定计算依据；同时根据确定的 规范模块录入本次转换所需的工程基本信息到数据库中信息数据库中，以便其它模块的调 取。
[0055] 这里所述的工程基本信息包括：对应的工程名称、规范类型、导入类型、计算标准、 导出类型、导入路径、导出路径等。
[0056] 根据实际需要，除了上述功能外，信息配置模块101中还具有用于实现规范改版、 升版或更新所涉及的各类规范库模型的数据维护模块。
[0057] 导入接口模块102,用于根据信息配置模块配置的信息识别对应的导入接口类型， 再基于识别的导入接口类型，导入实施土的物理、力学等试验数据至数据库中的土工数据 库。
[0058] 具体的，该导入接口模块102主要包括标识符号识别子模块和数据写入子模块两 部分。
[0059] 标识符号识别子模块，该模块从信息数据库中读取信息配置模块101配置的导入 类型信息数据，根据该信息数据识别对应的导入接口类型。
[0060] 这里适用于导入的各类数据库接口，包括：Microsoft Excel数据表接口； Microsoft Access数据库接口；My SQL数据库接口；Paradox数据库接口；FoxPro数据库 接口；XML数据库接口；文本数据接口；华勘自动化采集系统数据库接口等。
[0061] 数据写入子模块，其从信息数据库中读取信息配置模块101配置的导入路径，依 据该路径以及标识符号识别子模块所识别的导入接口类型，导入对应的实施土的物理、力 学等试验数据,并将该试验数据写入到数据库中的土工数据库中。
[0062] 由于导入数据的正确性将直接影响到本装置转换结果的准确性，为了保证导入数 据的稳定性和准确性，本发明在导入接口模块102中配置导入接口路径保存子模块、数据 结构类型转换子模块、导入过程出错判别子模块、纠错性维护处理子模块以及数据库读入 规则设计子模块。
[0063] 导入接口路径保存子模块，用于对本次导入数据路径和对应的接口数据进行保 存。若导入D:\2014-ll目录某文件，则默认导出目录也是D:\2014-ll，所以需保存，当然 这个默认导出目录也可以改，一般取默认（导入的原始文件和格式变换处理后的文件导在 同一个目录下便于管理），主要为后续导出接口创造条件。
[0064] 数据结构类型转换子模块，用于对导入数据的类型进行转换，以使该数据符合土 工数据库的存储要求。通常土工数据库字段类型与读取的外部文件数据个别类型不一致， 如小数点位数、字符类型等，逐行读取文件，转换后写入对应的土工数据库字段中，文件中 的某些变量是数字类型，土工数据库中是字符型，需转换后才能写入。
[0065] 导入过程出错判别子模块和纠错性维护处理子模块，用于对导入数据过程中出现 的错误进行处理和记录，避免某个数据错误导致整个导入数据过程中断，通过记录，提醒操 作人员作相应修改，保证数据的准确性。如，若导入中出现数据类型不匹配、数据异常（过 大或过小等现象），采用忽略或给予一个默认值，并作一记录，最后屏幕显示或打印出错记 录表（例如：记录表显示4次错误，某行含水量错误，某行容重错误等），以便试验员对这些 错误进行改正。
[0066] 数据库读入规则设计子模块，用于配置数据库导入数据的格式类型。读取信息配 置库导入类型：导入类型为1代表上海规范格式，导入类型为2代表华勘格式等。在后续计 算处理时，若读取到某个格式类型的数据，则可直接调用相应规范模块对应的计算程序去 处理。
[0067] 计算模块103,用于根据数据库中信息配置模块配置确定的规范模型和配置的基 本信息对土工数据库中相应的数据逐行进行土的物理、力学值计算；对巨粒类、砾粒类、砂 粒类、细粒类土的相对含量分类及划分计算，并存入相应字符段内，并进行孔号或深度排 序。
[0068] 本方案中涉及的土工数据库，其内部列字段，行为记录，逐步进行。根据图3说明： 假定15、16、17三个字段值之和为细颗粒，11、12、13、14四个字段值之和为中粉粒。计算中 从第一行开始，把15、16、17三个字段值之和为细颗粒=10,则106 土类代码为SF，107 土类 名称为含细粒砂，分别代入相应字段（土类代码，土类名称），这里106 土类代码、107 土类 名称及图4中108组符（如SW等）、109组名（如级配良好砂等）是关键字段，并以此作为 设计依据。
[0069] 在进行具体计算时，该计算模块103主要包括用于土颗粒级配特征值不均匀系数 Cu计算子模块、用于土颗粒级配特征值曲率系数C。计算子模块、土的归纳分类定名判定树 计算子模块、以及用于孔号或深度排序子模块等。
[0070] 不均匀系数Cu按下列公式计算：
【权利要求】
1. 一种中美岩土工程土壤分类标准转换装置，其特征在于，所述转换装置包括： 数据库，用于存储转换装置运行所需的数据； 信息配置模块，用于根据工程设计要求确定相应的规范模型，并以此来设定计算依据； 同时根据确定的规范模块录入本次转换所需的基本信息到数据库中； 导入接口模块，根据信息配置模块配置的信息识别对应的导入接口类型，再基于识别 的导入接口类型，实施导入土的物理、力学等试验数据至数据库； 计算模块，根据数据库中信息配置模块配置确定的规范模型和配置的基本信息，对数 据库中导入接口模块导入的实验数据进行土的物理、力学值计算；对巨粒类、砾粒类、砂粒 类、细粒类土的相对含量分类及划分计算，并存入数据库中；转换模块，用于对计算模型的 计算结果进行中国土壤分类各标准之间转换或中美土壤分类标准之间的转换、项目归类或 合并、中英互译； 导出接口模块，用于针对各类高级应用的数据库访问的接口类型，将转换模块转换结 果导出成对应的数据格式。
2. 根据权利要求1所述的一种中美岩土工程土壤分类标准转换装置，其特征在于，所 述信息配置模块中还包括：规范改版、升版或更新所涉及的各类规范库模型数据维护模块。
3. 根据权利要求1所述的一种中美岩土工程土壤分类标准转换装置，其特征在于，所 述导入接口模块主要包括： 标识符号识别子模块，用于导入接口类型识别； 数据写入子模块，用于根据标识符号识别子模块识别的接口类型，将外部对应试验数 据文件导入到当前的数据库中。
4. 根据权利要求3所述的一种中美岩土工程土壤分类标准转换装置，其特征在于，所 述导入接口模块还包括导入接口路径保存子模块、数据结构类型转换子模块、导入过程出 错判别子模块、纠错性维护处理子模块以及数据库读入规则设计子模块。
5. 根据权利要求1所述的一种中美岩土工程土壤分类标准转换装置，其特征在于，所 述计算模块包括： 用于土颗粒级配特征值不均匀系数Cu计算子模块； 用于土颗粒级配特征值曲率系数C。计算子模块； 土的归纳分类定名判定树计算子模块； 以及用于孔号或深度排序子模块。
6. 根据权利要求1所述的一种中美岩土工程土壤分类标准转换装置，其特征在于，所 述导出接口模块主要包括：导出规则设计子模块、导出路径选择子模块，中英自动翻译子模 块，特定数据导出子模块。
7. -种中美岩土工程土壤分类规范转换方法，其特征在于，所述转换方法包括以下步 骤： 信息配置步骤：根据工程设计要求确定对应的国家、行业或地方规范模型，并由确定的 规范模块确定后续计算标准依据；且根据确定的规范模型录入工程的基本信息； 导入步骤：根据确定的规范模型识别对应的导入接口类型，再基于识别的导入接口类 型，导入实施土的物理、力学等试验数据至数据库； 计算步骤：根据信息配置步骤所选择的规范模型，对导入数据库中试验数据逐行进行 土的物理、力学值计算；对巨粒类、砾粒类、砂粒类、细粒类土的相对含量按中美规范模型进 行分类及划分计算，并存入数据库中相应字符段内； 转换步骤：根据中美岩土工程土壤分类标准不同，进行中国土壤分类各标准之间转换 或中美土壤分类标准转换； 导出步骤：根据各类数据库访问的接口类型，导出相关的数据文件，实现数据共享。
8. 根据权利要求7所述的一种中美岩土工程土壤分类规范转换方法，其特征在于，所 述计算步骤还根据粗粒类按粒组、级配、细粒土含量划分原则，计算不均匀系数Cu和曲率系 数C。值，确定土颗粒级配。
9. 根据权利要求7所述的一种中美岩土工程土壤分类规范转换方法，其特征在于，所 述计算步骤中，根据土的归纳分类定名判定树算法，对巨粒类、砾粒类、砂粒类、细粒类土的 相对含量按中美规范模型进行分类及划分计算。
10. 根据权利要求7所述的一种中美岩土工程土壤分类规范转换方法，其特征在于，所 述导出步骤中导出：xls、mdb、frm、db、dbf、xml、txt等后缀的数据格式文件，导出方式包括 单孔导出、多孔导出或全部导出及特定数据导出。
【文档编号】G06F19/00GK104408316SQ201410717458
【公开日】2015年3月11日 申请日期:2014年12月1日 优先权日:2014年12月1日
【发明者】胡建平, 钮建定, 黄国第, 荣艳丽 申请人:中交第三航务工程勘察设计院有限公司