一种工勘内业工作全程自动化的方法
【专利摘要】本发明涉及一种工勘内业工作全程自动化的方法，其步骤是：1）为野外描述内容定义数字代码；2）改进野外描述记录纸；3）识别野外描述记录纸；4）识别其他工勘表格数据；5）预置通用分层限定条件；6）设置两种方式采集当前场地地层特征数据；7）自动分层器自动划分地层的深度；8）地层快速编辑调整器调整编辑地层；9）输出结果。该方法实现了野外描述数据的自动采集、全自动识别并导入同类但表头格式及定名各不相同的工勘表格数据、工程技术人员对当前场地地层的经验认识数据的采集、计算机自动划分地层及以快速进行人工二次调整，整体上能实现工勘内业工作的全程自动化。
【专利说明】一种工勘内业工作全程自动化的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及岩土工程勘察领域中原始数据采集及内业资料分析处理【技术领域】，更具体涉及一种工勘内业工作全程自动化的方法，适用于岩土工程勘察内业阶段工程技术人员进行数据采集导入及资料分析处理工作。
【背景技术】
[0002]岩土工程勘察的目的是查明与正确评价建筑场地工程地质条件，为工程的设计施工提供所需要的地质资料，勘察方法以勘探、原位测试和室内试验为主。建筑场地经过勘察后，得到了大量的数据，工程技术人员将得到的数据进行分析，统计计算，绘制图形，并提供勘察报告。相关人员在野外的工作称为外业工作，在室内的工作称为内业工作。
[0003]上世纪八十年代前，勘察内业工作基本是手工完成，进入八十年代，内业工作逐步用计算机辅助完成，并且可以完全做到让工程技术人员彻底舍弃绘图板，目前市场上已经成熟的商品化软件都能做到这一点，如北京理正的《工程地质勘察CAD》，上海华岩的《岩土工程勘察数据处理系统》，南京设计研究院的《华宁岩土工程勘察软件包》，武汉市测绘研究院的《岩土工程勘察资料处理系统》，武汉基华电脑系统有限公司的《基华岩土工程勘察CAD系统》。
[0004]自从计算机技术引入到工程勘察行业以来，尽管应用范围越来越广，但一直仅局限于绘图、计算、查表分析这几个方面。在工程勘察界有一个问题被普遍认为是不可能用计算机来解决的，这个问题就是划分地层的问题，这个问题位于工程勘察内业工作的核心，即位于如图1所示的自动分层器中。在某些工勘CAD系统中也出现了自动分层的概念，但这是概念误用，其所指的实质上仍是手工分层，计算机自动连层，手工输入地层年代的深度，再把不同年代的地层分开实质上也是人工分层，计算机连层。真正的计算机自动分层是指计算机自动分析整个场地的野外原位测试数据，并同时参考野外描述，及土工试验指标，并吸纳工程负责人在现场产生的对整个场地地层的经验认识，由计算机对整个场地所有钻孔的地层情况进行综合分析，从而确定整个场地的地层分布规律，自动给出场地所有钻孔的分层深度。这种开创性的工作，以前在国内外均无类似的研究成果。
[0005]根据工程的大小和复杂程度的不同，手工分层所需时间可能为瞬间、数天、数周、甚至数月不等，绝大多数工程需要数天或数周时间，属勘察内业最繁杂最耗时的工作，本方法彻底打破了传统认识，能让计算机自动完成划分地层的工作，为了让计算机自动划分地层具有实用价值，在分层前的数据采集部分和在分层后的地层编辑调整方面也进行了一系列智能化创新，通过这一系列的创新工作，可以使勘察内业的工作流程实现全程自动化，同时可变革勘察界划分地层的传统思维模型。
[0006]划分地层之所以被普遍认为不可能用计算机来解决，主要是因为划分地层需要考虑很多因素，且整体分析及综合考虑很重要，往往还带有很大的人为性和经验性，同一工程，不同人的分层结果可能不一样，把技术人员对场地地层的经验认识转化成场地地层特征数据并加以充分利用是问题的关键。[0007]计算机划分地层需要野外描述数据和工程技术人员对场地地层的经验认识，这两样数据在传统软件中是可以不需要的，如果这两样数据弄不进计算机，计算机划分地层就是无源之水，无本之木，是搞不成的，如果需要花很大的工作量才能把这些数据输入计算机，甚至输入这些数据比人工分层所需的时间还要长，显然也是没有实用价值的。另外，人工分层都做不到一次就100%准确，计算机照样不可能，这就要求自动分层后能以最快的速度对分层结果进行直观调整，如果调整起来非常麻烦，那也不如手工在纸上边分边调整，因此，这个相关问题也是必须解决的。
[0008]综上所述:目前的传统工勘软件相关系统中存在如下问题:
I野外描述不能自动采集到计算机系统中。
[0009]2导入原始表格数据相对复杂。
[0010]3计算机不能采集并利用工程技术人员对场地的经验认识。
[0011]4划分地层完全由人工完成。
[0012]5在软件界面上对场地地层和图形的编辑调整达不到最快的速度。
【发明内容】
[0013]本发明的目的是在于提供了一种工勘内业工作全程自动化的方法，该方法易行，操作简便，解决的技术难点是野外描述数据的自动采集，全自动识别并导入同类但表头格式及定名各不相同的表格数据，工程技术人员对场地地层经验认识的采集，计算机自动划分地层及以最快的速度在软件界面上进行人工二次调整，整体上能实现工勘内业工作的全程自动化。
[0014]为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案:
一种工勘内业工作全程自动化的方法，其步骤是:
1)、为地层描述内容中不同的岩土名称、颜色、状态、包含物各定义一个数字代码，并制成名称与代码对照表；
2)、改进野外描述记录纸，在传统野外描述记录纸的表格中增加数字代码列；
3)、利用野外描述扫描识别器先将记有实际野外描述的经改进后的野外描述记录纸扫描成图片，再将图片中数字代码及进尺深度、标贯、动探数据识别出来，然后通过名称与代码对照表将数字代码还原成文字，得到文本形式的进尺深度、地层描述、标贯、动探数据；
4)、设置一个含义定名对照表，在含义定名对照表中记录工勘表格数据同一表头含义的各种不同的定名，工勘表格数据识别器通过含义定名对照表中的内容将同类但表头定名和格式不同的工勘表格数据中的内容识别出来，得到土样、岩样、水样、静力触探、测量布孔数据；
5)、在通用分层知识管理器中预置技术人员划分场地地层的限定条件，划分场地地层的限定条件是工勘行业中的通用分层知识和通用分层经验；
6)、分别将野外描述扫描识别器和工勘表格数据识别器与场地地层特征数据采集器连接，把步骤3)及4)识别出来的数据导入到场地地层特征数据采集器的工勘原始数据库中，在场地地层特征数据采集器中结合两种方法采集地层特征数据，第一种方法是分层样孔数据采集法:选取工勘原始数据库中典型的静力触探、土样、标贯传入到分层样孔中，指定样孔的分层界线，样孔分层后，场地地层特征数据采集器根据样孔分层结果采集各层静力触探、土样、标贯的特征数据，第二种方法是特征数据直接输入法:技术人员根据第3)步和4)步数据初步确定整个场地地层划分的层数及每层的特征，直接输入各层野外描述、土样、标贯的特征数据；
7)、分别将场地地层特征数据采集器、通用分层知识管理器与自动分层器连接，自动分层器接收场地地层特征数据采集器中的工勘原始数据、采集到的场地地层特征数据及通用分层知识管理器中的预置条件后，以当前场地地层特征数据为主控数据，取出各孔的工勘原始数据库中的相关数据与主控数据进行比较，调用通用分层知识库中提供的相关预置条件及周边孔的相关信息进行综合判断，划分出所有勘探孔地层深度数据；
8)、将自动分层器划分的地层数据及相关数据传入地层快速编辑调整器中，地层快速编辑调整器充分利用鼠标移动轨迹和地层依层序分布的规律，快速调整编辑地层；
9)、输出结果。
[0015]所述的步骤2)中经改进后的野外描述记录纸，在传统的记录纸内容里加上如表I所示的地层描述(代码)部分，其下属各列称为数字代码列。数字代码列在表中的具体位置可以是任意的，可以在每列中文描述后再加一列数字代码描述，也可以将数字代码列放到其他任意位置。野外描述记录纸中的野外定名附加了两列代码，一列表示主野外定名，另一列用于所夹野外定名。野外描述记录纸中的包含物部分附加了 3列代码，表示用于记录最多3种包含物。野外定名和包含物所需附加的列不限于两列及三列。
[0016]所述的步骤3)中野外描述扫描识别器包括图片扫描或照相装置及装有野外描述扫描识别转换软件模块的任意智能设备，其中的软件模块具有如下功能:能将图片中的数字代码识别出来，并根据数字代码与文字描述对照表，把数字代码在系统中还原成文字形式的野外描述。一个工程中可以用多个野外描述扫描识别器。
[0017]所述的步骤4)中的工勘表格数据识别器，在识别工勘表格数据表内容时以列为单位，工勘表格数据识别器中包含表格含义智能识别模块、图片数字识别模块、固定格式数据直接读取模块、工勘数据直接录入模块，部分工勘表格数据表中的数据只有一列，这类数据可以把一个工程中相同类别的数据放在一个目录中，然后由固定格式数据直接读取模块直接读取，不需经过智能识别，静力触探数据野外有两种产生方式，第一种方式是野外由野外记录仪自动记录，其格式是固定的，可以由固定格式数据直接读取模块直接读取，第二种方式是野外由手工记录，这种手工记录数据有两种处理方式，第一种是先将野外手工记录扫描成图片，再采用图片数字识别模块直接识别图片中的静力触探数据，第二种方式是由人工以固定格式录入到文本文件中，再由固定格式数据直接读取模块直接读入，或在工勘表格数据识别器中中直接录入。根据勘察要求的不同，工程中可能还会有其他勘探数据，均可在工勘表格数据识别器中识别、读入或录入。
[0018]所述的步骤5)中的通用分层知识管理器所管理的通用分层知识库内容是可以动态增加的，同时将一份副本同步到自动分层器中的通用分层知识库中。
[0019]所述的步骤6)中的场地地层特征数据采集器中有剖面图显示模块，用于把导入的工勘原始数据库中的工勘原始数据在剖面图中显示出来，以方便技术人员先在剖面图上直观综合查看各类工勘原始数据，从而初步确定整个场地地层划分的层数及每层的特征，再去采集特征数据。适合于第一种方法采集的典型数据是静力触探，适合于第二种方法采集的典型数据是野外描述。土样及标贯各层特征数据既可用第一种方法采集，也可用第二种方法采集，还可以在如图9所示的界面中直接输入各同层指标最小值与最大值的倍数限定关系作为当前场地地层土样标贯的特征数据。可以把两种方法得到的结果保存起来作为共享数据，以后其他工程需要时，可以直接从从最接近的共享数据中选取一个，再作适当修改即可作为该工程场地地层的特征数据。
[0020]在场地地层特征数据采集器中采集到的各层的特征内容包括:静力触探的最大值、最小值、平均值及平均波动频率，土样的塑性指数、液性指数、压缩模量、孔隙比、含水量、粘聚力的最大值、最小值、平均值，标贯及动探的击数的最大值、最小值、平均值，野外描述的野外定名、状态、颜色、包含物等的各种同层不同记录。
[0021]所述的步骤8)中人工快速调整分成两个方面:
第一找出存在分层问题的钻孔:首先查看分层统计表，看变异系数，对变异系数有问题的层，再查看统计表细节，看异常值在哪条剖面，哪个孔，从而调出图形查看，查看是分层有问题还是指标有问题，如果是分层有问题则调分层，如果是指标有问题则调指标。如果发现分层有重大问题，或想改变分层标准，将问题反馈信息传给场地地层特征数据采集器，并转第6 )步重新采集当前场地地层特征数据，再转第7 )步重新进行自动分层，同一工程，可以多次重复第6)、7)、8)步，直到最后完全满意为止；
第二直接调整有问题的地层:1)更改地层线的位置:根据鼠标的光标运动轨迹与地层线的关系自动捕捉要更改的地层线，当鼠标向上运行且越过地层线时，则当前的状态自动变成向上拉地层线或向上拉透镜体线的状态，此时如果点击鼠标，可以用地层快速编辑调整器中的程序控制鼠标下面的地层线或透镜体线移到当前鼠标点击位置，同理，当向下运动时，且越过地层线时，则自动变为下拉状态，并且可以用地层快速编辑调整器中的程序让当前的状态信息随鼠标的移动在光标旁动态显示，这种上下拉状态还可以通过光标运动轨迹快速划过钻孔并回到原位来进行开关式改变。2)添加地层:利用地层从上到下按序分布的规律，用地层快速编辑调整器中的程序自动判断当前所加新层的地层编号，当所加地层出现不连续的情况时，设置两个功能即可，一个功能是快速加层，用于连续地层，按连续层序自动判断当前所加层号，另一种是选号加层，用于地层缺失需要跳层的情况，人工选一个层号，由于地层绝大多数情况下是连续分布的，因此，绝大多数情况下用快速加层。调整地层的其他工作，可按传统方法进行。
[0022]当地层划分完毕后，所有剖面图、柱状图、统计表就可以全部自动确定，此时，根据需要可以任意输出结果。
[0023]综上所述，上述所有内容可以综合成如图1所示。
[0024]本发明的明显优点如下:
I野外描述记录纸增加数字代码列，对同一描述要思考一次中文，思考一次数字代码，这样可以减少野外记录的随意性出错，提高了野外记录质量，且野外描述记录能自动采集到计算机系统中。
[0025]2导入同类但表头定名和格式不同的工勘原始数据简单快速。
[0026]3计算机能采集并利用工程技术人员对场地地层的经验认识。
[0027]4能由计算机完成场地钻孔地层的划分工作。
[0028]5能在软件界面上对场地地层进行快速人工编辑调整。
[0029]本方法总体上可实现工勘内业工作的全程自动化，从原始数据采集、识别、导入到内业资料分析、分层、统计、绘图、输出结果等一整套流程全部由计算机自动完成，人工只需进行少量的控制和调整工作，并且这种少量的控制调整工作也是在计算机的帮助下高效完成。本发明的总体架构还适合于多人多种形式的协同作业。
【专利附图】
【附图说明】
[0030]图1为本发明的工作流程图。
[0031]图2为一个样孔分层不意图。
[0032]图3为图2的局部放大。
[0033]图4为某正常层剖面显示野外描述后的局部放大。
[0034]图5为某缺失层剖面显示野外描述后的局部放大。
[0035]图6为某透镜体层剖面显示野外描述后的局部放大。
[0036]图7地层快速编辑调整器中地层下拉状态。
[0037]图8地层快速编辑调整器中地层上拉状态。
[0038]图9 土样标贯同层指标最小值最大值倍数限定关系输入界面。
图10—种经改进后的实际野外描述记录纸。
图11图10图片经代码识别并转换后的结果表局部。
图12野外描述特征数据输入界面。
图13野外描述批量修改参数输入界面。
图14本实施例共享场地地层特征数据的局部。
[0039]【具体实施方式】:
由于同一设计思想可以有多种具体实现方式，这里的实施方式主要以《软想智能工勘CAD系统》中的实现方式为例进行说明。由于
【发明内容】
中第6)步中适合于第一种方法采集的典型数据是静力触探，适合于第二种方法采集的典型数据是野外描述，所以这里主要以静力触探Ps曲线和野外描述这两类有代表性的典型数据实施第06步特征数据的采集及第07步的自动分层，已经包含了本发明的所有不同方法类别，其他钻孔数据用于分层时，其实施思路是类似的。
[0040]一种工勘内业工作全程自动化的方法，其实施步骤是:
[0041]01、为地层描述内容中不同的岩土名称，颜色，状态，包含物各定义一个数字代码，并制成名称与代码对照表；
[0042]02、改进野外描述记录纸，在传统传统野外记录纸内容里加上如图10所示的地层描述(代码)部分，其下属各列称为数字代码列；
图10为某工程用经改进后的野外描述记录纸所完成的一张其孔号为24的野外描述，野外记录员在记录时，先在该表在地层描述(文字)部分记录了野外描述的文字，再在地层描述(代码)部分记录了相应的代码，从图10可以看出，填土对应的代码为2，褐色对应的代码为I。
03用野外描述扫描识别器中的扫描或照相装置将图10中的野外描述记录纸变成图片，再用野外描述扫描识别器的软件模块将图片中的数字代码及进尺深度、标贯、动探数据识别出来，然后通过名称与代码对照表将数字代码还原成文字，得到文本形式的进尺深度，野外地层描述、标贯、动探数据，图10图片的转换结果局部如图11所示。其他所有钻孔的实际野外描述记录纸以上述同样的方式扫描，扫描的图片集到一个目录上，野外描述扫描识别器将目录中的所图片中的内容一次性识别出来，全部转换成如图11所示的文本表格方式。
[0043]04设置如表1所示的含义定名对照表，在含义定名对照表中记录工勘表格数据同一表头含义的各种不同的定名，工勘表格数据识别器通过含义定名对照表中的内容将同类但表头定名和格式不同的工勘数据表格(如表2、表3)中的内容识别出来,得到土样、岩样、水样、静力触探、测量布孔数据；
[0044]表1含义定名对照表
[0045]
【权利要求】
1.一种工勘内业工作全程自动化的方法，其步骤是: 1)、为地层描述内容中不同的岩土名称、颜色、状态、包含物各定义一个数字代码，并制成名称与代码对照表； 2)、改进野外描述记录纸，在传统野外描述记录纸的表格中增加数字代码列； 3)、利用野外描述扫描识别器先将记有实际野外描述的经改进后的野外描述记录纸扫描成图片，再将图片中数字代码及进尺深度、标贯、动探数据识别出来，然后通过名称与代码对照表将数字代码还原成文字，得到文本形式的进尺深度、地层描述、标贯、动探数据； 4)、设置一个含义定名对照表，在含义定名对照表中记录工勘表格数据同一表头含义的各种不同的定名，工勘表格数据识别器通过含义定名对照表中的内容将同类但表头定名和格式不同的工勘表格数据中的内容识别出来，得到土样、岩样、水样、静力触探、测量布孔数据； 5)、在通用分层知识管理器中预置技术人员划分场地地层的限定条件； 6)、分别将野外描述扫描识别器和工勘表格数据识别器与场地地层特征数据采集器连接，把步骤3)及4)识别出来的数据导入到场地地层特征数据采集器的工勘原始数据库中，在场地地层特征数据采集器中结合两种方法采集地层特征数据，第一种方法是分层样孔数据采集法:选取工勘原始数据库中典型的静力触探、土样、标贯传入到分层样孔中，指定样孔的分层界线，样孔分层后，场地地层特征数据采集器根据样孔分层结果采集各层静力触探、土样、标贯的特征数据，第二种方法是特征数据直接输入法:技术人员根据第3)步和4)步数据初步确定整个场地地层划分的层数及每层的特征，直接输入各层野外描述、土样、标贯的特征数据； 7)、分别将场地地层特征数据采集器、通用分层知识管理器与自动分层器连接，自动分层器接收场地地层特征数据采集器中的工勘原始数据、采集到的场地地层特征数据及通用分层知识管理器中的预置条件后，以当前场地地层特征数据为主控数据，取出各孔的工勘原始数据库中的相关数据与主控数据进行比较，调用通用分层知识库中提供的相关预置条件及周边孔的相关信息进行综合判断，划分出所有勘探孔地层深度数据； 8)、将自动分层器划分的地层数据及相关数据传入地层快速编辑调整器中，地层快速编辑调整器充分利用鼠标移动轨迹和地层依层序分布的规律，快速调整编辑地层； 9)、输出结果。
2.根据权利要求1所述的一种工勘内业工作全程自动化的方法，其特征在于:所述第2)步经改进后的野外描述记录纸中数字代码列在表中的具体位置是任意的。
【文档编号】G06F9/44GK103914298SQ201410059890
【公开日】2014年7月9日 申请日期:2014年2月21日 优先权日:2014年2月21日
【发明者】吴鉴刚 申请人:武汉软想科技有限公司