技术领域
[0001] 本
发明涉及一种野外地质信息采集系统、采集方法及采集系统的应用方法，涉及
电子信息领域、工程地质领域。
背景技术
[0002] 当今社会被誉为“
信息时代”，数字化信息的高效利用引发了高效率的生产
力和社会经济的飞速发展。经济的飞速发展对地质工作提出了更高的要求，其中尤为重要的是对野外地质信息采集的
精度和效率的要求越来越高。
[0003] 传统的野外地质信息采集主要通过野外记录本手写记录，地质工程师需对地质点、
水文地质点、钻孔编录数据以及各种地质现象等野外地质信息进行分析、
整理、测量、记录，除需要携带“地质三宝”地质锤、罗盘、放大镜之外，还需携带各种图件、记录本等，所采集的野外地质信息还需要经过重新分析、矢量化等步骤才能转化为可用的数据信息。这种野外地质信息采集模式具有很多弊端：第一，所有野外地质信息都是保存在纸介质中，一个项目往往有很多资料，查阅困难，保存困难，使用更困难；第二，所有野外地质资料都是靠地质员对每个点分别逐一进行观测、采集、记录，回到室内后进行分析、上图、矢量化，最后再根据各种记录资料进行归纳总结绘制各种图件，如钻孔柱状图、工程地质图、水文地质图、地质剖面图等，所有这些资料的形成工作量大，重复劳动多；第三，由于工作量巨大，许多项目工作周期长，使得地质资料成果不能及时提交使用，更不能在短周期内形成经济效益。
[0004] 随着新技术、新装备的发展革新，各个国家和部
门对野外地质信息采集也开始采取了一些革新尝试。在实际工作中，已经出现了将PDA（Personal Digital Assistance Computer）结合GPS应用到工作流程中，以数字化输入取代一部分手写内容，取得了一些成效。如在野外科考、区域地质调查、
地下水资源调查、地质灾害调查等领域都开始使用PDA辅助野外
数据采集。采用PDA进行数据采集，减轻了野外工作强度，提高了工作效率，简化了外业到内业的数据整理步骤，有力促进了地质信息化发展，具有重大的现实意义。使用PDA进行野外数据采集存在诸多优点，但同时也存在一些不足：第一，
定位精度不高，普通手持和内置GPS定位精度只能粗略定位，不能满足目前野外地质信息采集的精度要求；第二，地质载体信息采集手工记录的状况仍没有很大改变，对简单的文字资料可以手写录入，但由于野外地质信息的复杂性，仅通过简单的文字记录难以清晰、完全表述，存在采集数据不完全的
缺陷；第三，收集的野外地质信息基本上处于分散的、非动态的管理状态，后期内业
数据处理工作量依然偏大，数据类型多、格式杂乱，不便于后期整理、分析，不能很好地满足新时期工程地质工作发展需要。
[0005] 传统的野外地质信息采集工作量大、难保存、使用困难，存在着巨大的重复劳动，工作周期长，造成大量人力物力的浪费。采用PDA能减少部分后期内业工作，但一般仅限于简单的文字资料的录入，采集的地质载体信息不够全面，信息分散，不便于后期整理、应用。
发明内容
[0006] 本发明的目的是为了克服上述不足，采用“平台化”思想设计了一种野外地质信息采集系统，目的是提高地质员野外勘察生产力水平及
质量，着重减轻野外测绘采集难度及工序，提高生产效率，使野外地质信息采集电子信息化、数字化、自动化、一体化和
可视化，并使室外与室内工作一体化。
[0007] 为实现上述目的，本发明设计的野外地质信息采集系统，采用“平台化”思想设计，集成了项目管理模
块、GPS模块、地质罗盘模块、图像系统模块、文字系统模块，将野外地质源分为点、线、面进行采集，并将地质点、
断层点、水文点、钻孔、裂隙、实测
地层剖面、
坑槽等地质介质源的信息分别以野外地质信息采集卡模块片、Excel数据文件的形式进行输出，即满足了原始资料归档的要求，也实现了野外地质信息的直接利用，使室外与室内工作一体化，具体地，包括系统功能模块、野外地质信息采集卡模块、数据输出模块；
[0008] 所述系统功能模块包括项目管理模块、GPS模块、地质罗盘模块、图像系统模块、文字系统模块，其中：
[0009] 项目管理模块，用于创建一个或多个项目，并管理每个项目下的各种地质信息数据，根据地质介质信息采集要求配置信息采集界面；
[0010] GPS模块，通过开启
硬件的GPS模块，实现坐标的准确定位和自动读取，并向其他联系人发送本地坐标，从而为野外救援、远程管理等提供当前调查点的准确地理
位置，也可通过读取已知点数据，并对比当前位置，实现定位找点、导航功能；
[0011] 地质罗盘模块，模拟地质罗盘功能，测定和读取地质介质产状，并提供测量尺和量
角器功能，实现长度测量、角度测量；
[0012] 图像系统模块，通过调用系统
照相机，对野外地质信息进行数码照相获得地质信息图像，或通过手绘地质素描图获得地质信息图像的素描图，将素描图保存成图像格式，对所获得的地质信息图像进行展示和编辑，以便获得全屏视图、局部视图、剪裁操作所用视图；
[0013] 文字系统模块，用于文字信息的快速录入与保存，通过硬件系统提供输入法输入，以及通过
语音识别录入、通过调用图像系统录入，实现手写文字的笔记保存；
[0014] 所述野外地质信息采集卡模块包括地质点属性表、断层点属性表、水文点属性表、钻孔属性表、裂隙属性表、实测地层剖面属性表、坑槽属性表；
[0015] 所述数据输出模块包括打印输出地质卡片模块、导出PDF格式文件模块、导出Excel表格文件模块；
[0016] 所述野外地质信息采集卡模块通过系统平台调用项目管理模块、GPS模块、地质罗盘模块、图像系统模块、文字系统模块中的数据，将地质点属性表、断层点属性表、水文点属性表、钻孔属性表、裂隙属性表、实测地层剖面属性表、坑槽属性表等地质介质源的信息细化为点、线、面信息单元进行采集，实时输出至数据输出模块。
[0017] 上述技术方案中的项目管理模块中的地质介质信息包括地质点、断层点、水文点、钻孔、裂隙、实测地层剖面、坑槽等信息，所述不同项目用项目代号标识识别。
[0018] 上述技术方案中的GPS模块采用三参数法进行高程转换，控制GPS定位的海拔误差；所述GPS模块以度分秒格式、十进制度格式、54北京
坐标系、80西安坐标系及2000西安坐标系的格式中的一种或多种方式显示坐标数据；所述GPS模块通过短信功能，向其他联系人发送本地坐标，为野外救援、远程管理提供当前调查点的准确地理位置；所述GPS模块通过读取已知点数据，并对比当前位置，实现定位找点、导航功能。
[0019] 上述技术方案中的地质罗盘模块模拟地质罗盘功能，测定地质介质倾向、走向、倾角要素。
[0020] 本发明还提供了上述野外地质信息采集系统的应用方法，包括以下步骤：
[0021] 第1步：安装、启动野外地质信息采集系统：在
平板电脑或手机客户端安装野外地质信息采集系统，野外地质信息采集系统基于Android4.0
操作系统，安装后在应用程序中启动；
[0022] 第2步：进行项目管理设置和GPS设置：创建新项目，输入项目代码和项目名称，保存或删除项目，将删除该项目的所有数据及目录文件，删除后将无法恢复，系统也没有对数据进行备份；
[0023] 第3步：进行各类野外地质信息采集采集野外地质介质属性，在项目管理与记录卡的项目列表中选择已创建工程，然后在记录卡列表中选择需采集的属性表，在已选记录卡下面将显示所选的记录卡名称；在已选择的属性表中，通过图像系统模块、文字系统模块等进行数据录入与编辑、素描图绘制、地质现象照相、地质点描述，输入点位坐标，或通过开启GPS模块直接读取，通过调用地质罗盘模块，进行地质介质产状量测、读取、自动记录；
[0024] 第4步：将将每个项目各个独立的小组采集的野外地质信息导出到野外数据采集系统的桌面系统，或导入除本小组以外的独立小组已采集的地质信息。
[0025] 进一步地，在步骤2中，进行GPS设置：包括启动/关闭GPS模块、坐标显示格式设置、转换参数设置；
[0026] 在步骤3中，采集地质点属性、断层点属性、采集水文点属性、采集钻孔属性、采集裂隙属性、采集实测地层剖面属性、采集坑槽属性；对于采集的坐标、产状、外观特征地质载体属性，可通过系统集成的GPS模块、地质罗盘模块、图像系统模块、文字系统模块等功能来实现。
[0027] 进一步地，在步骤4中，若需采集信息的地质介质类型不在已有的地质载体之列，通过
插件管理加载插件后，通过数据导入，加载其他程序到主程序运行，实现采集其他地质信息的功能；将已收集的地质信息以“野外地质信息采集卡模块”的形式来表现，并可快速生成地质卡片以进行地质资料的归档，输出方式有三种形式：打印输出地质卡片；地质卡片转为PDF格式文件；输出到Excel表格。
[0028] 本发明还提供了上述野外地质信息采集方法，包括以下步骤：
[0029] 第1步：新建项目或选择已有项目：通过系统功能模块下的项目管理模块，创建新项目；若项目已存在，可以选择已有项目进行相关操作；
[0030] 第2步：选择信息卡：系统的野外地质信息采集卡模块提供地质点、断层点、水文点、钻孔、裂隙、实测地层剖面、坑槽等共7种地质信息介质，每种信息介质对应了一个信息卡类型，选择所需要采集的地质信息介质类型；
[0031] 第3步：新建点或选择已建点进行编辑：每一种地质信息都是以一个个点为单位进行采集的，只有新建一个点或选择已有点后才能在该点下进行地质信息采集作业；
[0032] 第4步：进行地质信息采集：采集各个点的地质属性，主要包括位置描述、坐标信息、地层代号、产状、图像信息、详细描述、签署等信息；对于除图像信息之外的各种地质信息，以系统功能模块下的文字系统模块进行直接输入，坐标信息、产状信息可以以相应的系统功能模块进行自动读取；
[0033] 第5步：保存/输出已采集的地质信息：保存/输出已采集的地质信息，数据保存后，以项目为单位保存在设备中；通过数据输出模块可将每个项目野外地质信息输出到野外数据采集系统的桌面系统。
[0034] 进一步地，在步骤4中，在系统功能模块中的GPS模块下进行坐标显示格式设置、转换参数设置，并保存为默认值，在下次选择同一项目时候，通过加载默认值，加载已设置好的参数；点位的坐标信息在开启GPS模块后，可以直接读取；系统的地质罗盘模块默认为开启状态；在采集产状信息时，设备正前方为朝向，无论设备呈何种状态，朝向数值始终是设备长轴的正前方，倾向始终是设备长轴的倾向，当设备长轴的倾向与设备长轴的正前方一致时，朝向与倾向一致，否则两者相差180 度；倾角为设备长轴与水平面之间的夹角，地质介质的产状信息可以通过常规量测后直接输入，或通过调用地质罗盘模块，进行地质介质产状量测、读取、自动记录。
[0035] 进一步地，在步骤4中，通过图像功能模块图像信息可采用照相以图像形式采集和手绘素描图采集两种方式；进行点位的详细地质描述，直接录入文字，或保存录入者的笔迹，通过图像模块将地质信息详细描述的保存为图片格式；记录信息采集者姓名、信息采集日期等内容，采集地质点、水文点、钻孔、裂隙、实测地层剖面、坑槽，采集的坐标、产状、外观特征地质载体属性，通过系统集成的GPS模块、地质罗盘模块、图像系统模块和文字系统模块功能实现。
[0036] 与
现有技术相比，本发明具有以下优点：
[0037] 1．采用“平台化”思想设计，系统适用平台广泛；取代了传统的手写记录簿，改变了传统地质信息采集模式，采集系统“平台化”，实现了野外地质信息的图（手绘地质示意图、剖面图等）、文（地质描述）、像（特殊地质现象照片、岩芯照片等）的数字化。
[0038] 2．采集野外地质信息快速、准确。通过提供快速的GPS定位、测量尺、量角器、地质罗盘等功能，提高了野外作业的效率及数据的准确性。
[0039] 3．地质数据录入方便快捷。由于野外地质数据采集的特点，在数据采集时尽量减轻操作员的工作，尽量自动的完成多的工作。地质载体的坐标、产状等信息可以自动读取并自动记录。文字性资料的录入根据操作人员的习惯不同，可采用
键盘输入、手写识别等方式。
[0040] 4．实现了采集的野外地质信息实时显示，达到了可视化效果,采集的地质点、面、线可以根据坐标值直接投影到地理底图上显示，可按需要使用特定的符号显示各类型的地质载体，或选择直接显示某一类型的地质载体。
[0041] 5．保证了收集数据的原始性。野外地质工作十分注重地质数据的原始性，数据能够如实的反映野外数据采集结果，保证数据的原始性真实性是相当重要的，数据的
修改将被记录在
数据库中，以便将来检查核对。同时系统提供“保存原笔迹”功能，对特殊资料可采用操作人员的原始笔迹进行保存。
[0042] 6．数据导入/导出便捷。在一个项目工程中，通常需要多个野外地质信息采集系统，每个项目小组配备的野外地质信息采集系统获取的野外地质信息可导出到野外数据采集系统的桌面系统，或导入其他小组采集的地质信息。
[0043] 7、同步能力强。可通过GPS进行快速定位，也可选择应用3G网络或WLAN实时通讯，提高了地质信息整体的同步性能。
[0044] 8、扩展性高。具有开放的
接口，功能扩充便捷，可将自编的程序自动加载到主程序运行，具有良好的扩展性。
附图说明
[0045] 图1是本发明一种野外地质信息采集系统结构
框图；
[0046] 图2为本发明野外地质信息采集系统实现流程示意图；
[0047] 图3为本发明野外地质信息采集系统具体的地质信息采集过程示意图。
具体实施方式
[0048] 以下结合附图和具体
实施例对本发明作进一步的详细描述：
[0049] 如图1所示，本发明采用“平台化”思想设计，集成了项目管理模块、GPS模块、地质罗盘模块、图像系统模块、文字系统模块，将野外地质源分为点、线、面进行采集，并将地质点、断层点、水文点、钻孔、裂隙、实测地层剖面、坑槽等地质介质源的信息分别以野外地质信息采集卡模块片、Excel数据文件的形式进行输出，既满足了原始资料归档的要求，也实现了野外地质信息的直接利用，使室外与室内工作一体化。
[0050] 本发明中所含项目管理模块用于创建一个或多个项目，并管理各项目下的各种地质信息数据。项目管理模块根据具体地质介质信息采集要求来配置信息采集界面，不同项目下可以有多种地质介质信息，包括地质点、断层点、水文点、钻孔、裂隙等的信息，项目代号是识别项目的唯一标识。
[0051] 本发明中所含GPS模块通过开启硬件的GPS模块，实现坐标的准确定位和自动读取；所述GPS模块采用三参数法进行高程转换，控制GPS定位的海拔误差；所述GPS模块以不同格式显示坐标数据，包括度分秒格式、十进制度格式、54北京坐标系、80西安坐标系及2000西安坐标系；所述GPS模块通过短信功能，向其他联系人发送本地坐标，从而为野外救援、远程管理等提供当前调查点的准确地理位置；所述GPS模块通过读取已知点数据，并对比当前位置，实现定位找点、导航功能。
[0052] 本发明中所含地质罗盘模块模拟地质罗盘功能，测定地质介质产状（倾向、走向、倾角）要素，并自动读取；所含地质罗盘模块提供测量尺和量角器功能，可实现长度测量、角度测量。
[0053] 本发明中所含图像系统模块通过调用系统照相机，对野外地质信息进行数码照相，并可进行数码变焦，以获得合适的地质信息图像；可用于手绘地质素描图，并将素描图保存成图像格式；并用于对所获得的地质信息图像进行不同模式的展示及编辑，以便获得更好的视觉效果，包括全屏视图、局部视图、剪裁操作等。
[0054] 本发明中所含文字系统模块用于文字信息的快速录入与保存，除通过硬件系统提供的输入法输入外，可以通过语音识别录入；通过调用图像系统功能，实现手写文字的笔记保存。
[0055] 本发明以“野外地质信息采集卡模块”的形式，通过同一个系统平台，调用项目管理模块、GPS模块、地质罗盘模块、图像系统模块、文字系统模块，将地质点、断层点、水文点、钻孔、裂隙、实测地层剖面、坑槽等地质介质源的信息具体细化为点、线、面信息单元进行采集，实现了野外地质信息快速录入、实时显示、直接利用，使室外与室内工作一体化。
[0056] 本发明的“数据输出模块”将已收集的地质信息以“野外地质信息采集卡片”的形式来表现，通过打印输出地质卡片模块、导出PDF格式文件模块、导出Excel表格文件模块，快速生成地质卡片、数据文件以进行地质资料的归档。
[0057] 以下结合图2详细描述野外地质信息采集系统应用方法：
[0058] 步骤1，首先需要在客户端（平板电脑、手机）安装本系统。本发明野外地质信息采集系统基于Android4.0操作系统。推广应用为三星Galaxy NoteⅡ专版，屏幕尺寸5.5英寸、
分辨率1280×720。安装后在“应用程序”中启动本系统。
[0059] 步骤2，进行项目管理设置和GPS设置。
[0060] 在步骤2中，创建新项目，输入项目代码和项目名称，保存。项目代号是整个项目各数据联系的唯一纽带，一般情况下使用大写的英文字母。
[0061] 在步骤2中，删除项目，将删除该项目的所有数据及目录文件，删除后将无法恢复，系统也没有对数据进行备份。
[0062] 在步骤2中，进行GPS设置。包括启动/关闭GPS模块、坐标显示格式设置、转换参数设置。
[0063] 步骤3，进行各类野外地质信息采集。
[0064] 在步骤3中，采集地质点属性。在项目管理与记录卡的项目列表中选择工程，然后在记录卡列表中选择“地质点属性表”，在已选记录卡下面将显示所选的记录卡名称。编号是唯一的标识，不能重复，不能被修改，只能以“删除”的形式删除数据。在“地质点属性表”中，通过图像系统模块、文字系统模块等进行数据录入与编辑、素描图绘制、地质现象照相、地质点描述。地质点坐标可以直接输入，或通过开启GPS模块，直接读取坐标和高程值。通过调用地质罗盘模块，进行地质介质产状量测、读取、自动记录。
[0065] 在步骤3中，采集断层点属性、采集水文点属性、采集钻孔属性、采集裂隙属性、采集实测地层剖面属性、采集坑槽属性等，与“采集地质点属性”操作方法一致。对于采集的地质载体属性（坐标、产状、外观特征等），均可通过系统集成的GPS模块、地质罗盘模块、图像系统模块、文字系统模块等功能来实现。
[0066] 在步骤3中，若需要采集水文点、钻孔、裂隙、实测地层剖面、坑槽等其他地质载体信息，可通过步骤3前述步骤进行地质信息采集。
[0067] 步骤4，数据导入/导出。“数据导出”是将每个项目各个独立的小组采集的野外地质信息导出到野外数据采集系统的桌面系统。或导入其他小组采集的地质信息。
[0068] 在步骤4中，若需采集信息的地质介质类型不在已有的地质载体之列，通过插件管理加载插件后，通过数据导入，加载其他程序到主程序运行，实现采集其他地质信息的功能。
[0069] 在步骤4中，将已收集的地质信息以“野外地质信息采集卡模块”的形式来表现，并可快速生成地质卡片以进行地质资料的归档。输出方式有三种形式：打印输出地质卡片；地质卡片转为PDF格式文件；输出到Excel表格。
[0070] 以下结合图3详细描述应用本发明野外地质信息采集系统进行野外地质信息采集的方法：
[0071] 步骤1，新建项目或选择已有项目。通过系统功能模块下的项目管理模块，创建新项目，需要输入项目代码和项目名称。若项目已存在，可以选择已有项目进行相关操作。
[0072] 步骤2，选择信息卡。系统的“野外地质信息采集卡模块”提供了地质点、断层点、水文点、钻孔、裂隙、实测地层剖面、坑槽等共7种地质信息介质，每种信息介质对应了一个信息卡类型，选择所需要采集的地质信息介质类型。
[0073] 步骤3，新建点或选择已建点进行编辑。每一种地质信息都是以一个个点为单位进行采集的，只有新建一个点或选择已有点后才能在该点下进行地质信息采集作业。
[0074] 步骤4，进行地质信息采集。采集地质信息，也即是采集各个点的地质属性，主要包括位置描述、坐标信息、地层代号、产状、图像信息、详细描述、签署等信息。对于除“图像信息”之外的各种地质信息，都可以以“系统功能模块”下的“文字系统模块”进行直接输入，或以相应的系统功能模块进行自动读取。
[0075] 在步骤4中，点位的坐标信息在开启GPS模块后，可以直接读取。在“系统功能模块”中的“GPS模块”下进行坐标显示格式设置、转换参数设置，并保存为默认值，在下次选择同一项目时候，通过加载默认值，就不需要进行重复设置。
[0076] 在步骤4中，地质介质的产状信息可以通过常规量测后直接输入，或通过调用地质罗盘模块，进行地质介质产状量测、读取、自动记录。地质罗盘模块默认为开启状态，不需要进行设置。在采集产状信息时，设备正前方为朝向，无论设备呈何种状态，朝向数值始终是设备长轴的正前方，倾向始终是设备长轴的倾向，当设备长轴的倾向与设备长轴的正前方一致时，朝向与倾向一致，否则两者相差180 度；倾角为设备长轴与水平面之间的夹角。
[0077] 在步骤4中，采集地质点的图像信息。图像信息可采用照相以图像形式采集，或采用手绘素描图采集。系统页面中既能显示素描图，也能显示照片，当素描图和照片均存在时，优先显示素描图，当仅存在照片时，则显示照片。
[0078] 在步骤4中，进行点位的详细地质描述。可以直接录入文字，或保存录入者的笔迹，通过“图像模块”将地质信息详细描述的保存为图片格式。
[0079] 在步骤4中，进行相关记录的签署。包括信息采集者姓名、信息采集日期等内容。
[0080] 在步骤4中，采集地质点、水文点、钻孔、裂隙、实测地层剖面、坑槽等不同类型地质载体信息，其基本步骤是一致的，均可通过前述步骤进行地质信息采集。对于采集的地质载体属性（坐标、产状、外观特征等），均可通过系统集成的GPS模块、地质罗盘模块、图像系统模块、文字系统模块等功能来实现。
[0081] 步骤5，保存/输出已采集的地质信息。数据保存后，以项目为单位保存在设备中。通过“数据输出模块”可将每个项目野外地质信息输出到野外数据采集系统的桌面系统。
[0082] 其它未详细说明的部分均为现有技术。
