摘 要：隨著現(xiàn)代社會的發(fā)展，尤其是現(xiàn)代城市在建設(shè)的過程中，為了加快城市化的發(fā)展，城市交通獲得了巨大的發(fā)展，我國城市地鐵建設(shè)與之前相比獲得了迅猛的發(fā)展。就目前來說，我國在地鐵建設(shè)的過程中，在相關(guān)的領(lǐng)域已經(jīng)處于世界先進地位。正是由于地鐵建設(shè)對人們生活和社會進步有著十分重要的地位，因此如何實時的檢測地鐵結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，保證地鐵在運營過程中的穩(wěn)定安全，就引起了人們的重視，也受到了政府的關(guān)注。因此筆者就主要是對地鐵隧道結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性自動化監(jiān)測系統(tǒng)進行了分析研究，希望通過本文的闡述可以為地鐵事業(yè)的發(fā)展提供一些建議和借鑒。

關(guān)鍵詞：地鐵隧道；結(jié)構(gòu)；穩(wěn)定性；自動化；監(jiān)測系統(tǒng)；研究；應(yīng)用

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.16.105

0 前言

隨著現(xiàn)代社會的發(fā)展進步，地鐵建設(shè)越來越受到人們的重視，而且在城市化發(fā)展的過程中，地鐵建設(shè)是必不可少的，正是由于地鐵建設(shè)的重要性，因此對其研究具有重要的價值和意義。地鐵在運行的過程中，地鐵的安全、穩(wěn)定運行是十分重要的，如果地鐵在運行的過程中出現(xiàn)問題，就會大大的影響人們的出行，甚至嚴重的還會造成人員的傷亡，因此對地鐵運行的過程中，需要高精度全站儀在地鐵隧道結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性自動化監(jiān)測系統(tǒng)進行監(jiān)測，并由于地鐵在發(fā)展的過程中存在著變形的情況，而地鐵變形的監(jiān)測精度要求是比較高的，而且在監(jiān)測的過程中基準(zhǔn)點和監(jiān)測點都只能設(shè)置在地鐵隧道狹長的空間內(nèi)，因此地面攝影的測量和三維激光的掃描還存在著問題，達不到相關(guān)的要求。并且由于地鐵隧道內(nèi)部的監(jiān)測點是比較多的，因此對地鐵變形的檢測過程是長期性和周期性的，所以在這個過程中數(shù)據(jù)是十分多的，我們使用傳統(tǒng)的通信和存儲方法是不適合管理大框數(shù)據(jù)的。除此之外，由于地鐵施工的都是位于地下，因此在施工的過程中是不適合使用GPS 技術(shù)進行測量的，而由于精密的水準(zhǔn)測量僅僅只能夠進行沉降的監(jiān)測，并且在地鐵監(jiān)測的過程中使用精密水準(zhǔn)測量十分的花費時間，而且效率也是比較低的，因此我們對地鐵隧道結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性監(jiān)測系統(tǒng)進行研究的過程中，就需要使用高精度測量機器人建立地鐵隧道變形自動化持續(xù)監(jiān)測的系統(tǒng)，這樣才能夠在地鐵監(jiān)測過程中引導(dǎo)應(yīng)有的作用，滿足地鐵隧道結(jié)構(gòu)安全的需求。

1 自動化監(jiān)測系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計

筆者對地鐵隧道結(jié)構(gòu)安全自動化監(jiān)測系統(tǒng)進行設(shè)計的時候，主要是在自動化監(jiān)測系統(tǒng)的原理上，根據(jù)實際的情況以及地鐵隧道自動化監(jiān)測的需要，設(shè)計了以下的系統(tǒng)，相關(guān)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)主要是如圖1所示。

（1）數(shù)據(jù)的采集。筆者在設(shè)計地鐵隧道結(jié)構(gòu)安全自動化監(jiān)測系統(tǒng)的時候，對于數(shù)據(jù)的采集主要是建立Trimble PrecisionSDK 平臺及 Leica GeoCom 指令集研發(fā)了可支持Trimble S8 及 Leica TM30 全站儀的數(shù)據(jù)采集管理平臺，這樣對地鐵隧道結(jié)構(gòu)自動化監(jiān)測的過程中就實現(xiàn)了使用遠程全站儀對相關(guān)的數(shù)據(jù)和信息進行了采集和管理，并且利用相關(guān)數(shù)據(jù)的采集功能主要是需要實現(xiàn)在數(shù)據(jù)采集的過程中能夠自動的開啟和停止數(shù)據(jù)的采集，并實現(xiàn)對數(shù)據(jù)進行分組和處理以及在這個過程中對數(shù)據(jù)監(jiān)測的過程中實現(xiàn)自動檢測周期的。

（2）數(shù)據(jù)記憶指令通信。對于數(shù)據(jù)以及指令通信這個環(huán)節(jié)，筆者在分析研究的使用主要是利用了自動化監(jiān)測數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)，這主要是由于數(shù)據(jù)指令的通信是保證地鐵隧道結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性自動化監(jiān)測系統(tǒng)中相關(guān)信息傳遞的主要途徑，并且在這個過程中起到了實時通訊的作用，因此加快數(shù)據(jù)的傳輸效率能夠大大的提高實時檢測的數(shù)據(jù)，因此筆者在分析的過程中就主要是自動化監(jiān)測數(shù)據(jù)通信的系統(tǒng)，由于這種系統(tǒng)的時候不僅是減少的點組監(jiān)測的時間，大大的提高了監(jiān)測的精確度，不僅如此還大大的提高了系統(tǒng)的穩(wěn)定性，促進了地鐵隧道結(jié)構(gòu)穩(wěn)定自動化監(jiān)測的有效性。

（3）數(shù)據(jù)的處理。對于地鐵隧道結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性自動化監(jiān)測過程中的數(shù)據(jù)，由于其所發(fā)揮的重要作用，因此對這些數(shù)據(jù)的處理也十分的重要，并且由于數(shù)據(jù)的處理直接決定數(shù)據(jù)處理的重要環(huán)境，我們對數(shù)據(jù)處理的方式直接的影響了我們測量的精度，因此我們除了對基本的數(shù)據(jù)進行檢測和處理之外，還需要一套數(shù)據(jù)監(jiān)測和處理的系統(tǒng)，加強對地鐵隧道數(shù)據(jù)的檢測。因此筆者在這個過程中就使用了VT 檢測法對地鐵隧道結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性進行了判斷，在判斷的過程中去掉不穩(wěn)定的基準(zhǔn)點，提高地鐵隧道穩(wěn)定性自動化監(jiān)測中監(jiān)測點解算成果的精準(zhǔn)度。

2 監(jiān)測網(wǎng)以及試驗環(huán)境的設(shè)置分析

筆者對地鐵隧道結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性自動化監(jiān)測系統(tǒng)進行分析研究的過程中，對監(jiān)測網(wǎng)和試驗環(huán)境的設(shè)置進行分析的時候，主要是使用兩臺 Trimble S8 全站儀（ 0.5″一臺，1″一臺）進行監(jiān)測，并在這個過程中還使用基準(zhǔn)點組、工作基點以及監(jiān)測點模式的構(gòu)成監(jiān)測網(wǎng)等各個部分，相關(guān)的圖例主要是如圖2所示。

我們對監(jiān)測網(wǎng)進行分析的時候，各個基準(zhǔn)點組主要是由9個 L 型棱鏡基準(zhǔn)點組成，我們在設(shè)置工作基點的時候是需要將工作基點設(shè)置在監(jiān)測地區(qū)中比較穩(wěn)定，而且視野良好的位置，不僅如此在設(shè)置的過程中還需要在一些結(jié)構(gòu)比較牢固的地方進行安裝。而且我們在安裝的過程中，需要安裝監(jiān)測點的時候按照10米一個斷面進行安裝，在每個斷面安裝7個監(jiān)測點，監(jiān)測斷面的設(shè)置主要是如圖3所示。

筆者通過設(shè)置監(jiān)測斷面上的各個監(jiān)測的點的三維坐標(biāo)的值來計算各個測向的數(shù)值以及出現(xiàn)的變化。并且在在監(jiān)測的過程中為了科學(xué)、合理、客觀的分析地鐵隧道結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性自動化監(jiān)測系統(tǒng)監(jiān)測結(jié)果的精度，因此本文就需要使用全站儀監(jiān)測一個月之后，再對工作的基點分別換上Leica TM30（ 0.5″）配合 Leica GeoMoS軟件在持續(xù)不斷的檢測一個月的時間，這樣就能夠在相同的條件下對地鐵隧道結(jié)構(gòu)變形的原始觀測數(shù)據(jù)，通過這兩次的監(jiān)測數(shù)據(jù)來進行對比分析。

3 系統(tǒng)的穩(wěn)定性分析研究

我們對地鐵隧道結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性自動化監(jiān)測的過程中，我們是需要對監(jiān)測系統(tǒng)的穩(wěn)定性進行分析研究的，筆者主要是通過兩個方面對地鐵隧道結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性自動化監(jiān)測系統(tǒng)的穩(wěn)定性進行分析研究，分別是通過數(shù)據(jù)采集的成功率和數(shù)據(jù)的采集效率這兩個方面來進行分析研究，并在進行試驗的過程中對監(jiān)測點觀測到的原始數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計，并在監(jiān)測的過程中還使用Leica TM30 全站儀配合 GeoMoS 軟件對監(jiān)測點的數(shù)據(jù)進行采集，通過對這些數(shù)據(jù)的采集和分析，筆者發(fā)現(xiàn)對每周期點組采集的成功率都達到96%以上，采集的成功率是十分高的。而且我們對試驗過程中采集的所有監(jiān)測點數(shù)據(jù)的使用時間進行統(tǒng)計，在統(tǒng)計的過程中計算出單點單面所消耗的時間，根據(jù)我們統(tǒng)計和計算的結(jié)果，繪制出頻數(shù)的分布圖，我們通過分析研究就會發(fā)現(xiàn)，數(shù)據(jù)采集效率之間存在的差異是比較小的。

4 監(jiān)測結(jié)果的精度分析研究

本文對地鐵隧道結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性自動化監(jiān)測系統(tǒng)研究的過程中，對地鐵隧道系統(tǒng)穩(wěn)定性監(jiān)測結(jié)果的精度需要分析，而筆者在分析的過程中主要是在試驗原始數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，使用三維自動化監(jiān)測數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)對我們收集和采集的數(shù)據(jù)進行處理，并在這個基礎(chǔ)上計算出各個周期的監(jiān)測成果。筆者對相關(guān)數(shù)據(jù)進行處理的過程中，首先是選擇了水平位移（ X 方向） 測項、垂直位移（Z方向） 測項對 0. 5″與 1″ Trimble S8 的監(jiān)測點的成果數(shù)據(jù)，對這些成果數(shù)據(jù)先是進行統(tǒng)計，在統(tǒng)計的基礎(chǔ)上分析這些數(shù)據(jù)，通過對這些數(shù)據(jù)的分析計算出在不同精度全站儀對各個監(jiān)測成果的精度，并且對各個監(jiān)測成果的精度進行分析研究的過程中，主要是使用不同精度 Trimble S8對我們檢測的成果進行了分析和對比，我們通過對比就發(fā)現(xiàn)，在我們使用兩種精度不同的全站儀對監(jiān)測成果進行分析的過程中，相關(guān)的精度穩(wěn)定性都是比較高的，而且在監(jiān)測的過程中都能夠符合對監(jiān)測精度的要求。

5 結(jié)束語

隨著現(xiàn)代社會的發(fā)展，我國地鐵事業(yè)的發(fā)展迎來了繁榮期，由于地鐵在運行的過程中存在著較大的問題，例如是變形現(xiàn)象的存在，就需要我們在地鐵運行的過程中應(yīng)用地鐵隧道結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性自動化監(jiān)測系統(tǒng)，對其進行監(jiān)測，一旦出現(xiàn)問題就可以及時解決，減少不必要的損失。因此本文就主要是對地鐵隧道結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性自動化監(jiān)測系統(tǒng)進行了分析研究，經(jīng)過筆者的分析研究發(fā)現(xiàn)，地鐵隧道結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性自動化監(jiān)測系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集成功率是比較高的，而且穩(wěn)定性也比較高，能夠滿足地鐵隧道結(jié)構(gòu)監(jiān)測在系統(tǒng)穩(wěn)定性、成果精度等各個方面的要求。

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作者簡介：金彪（1984-），男，湖北武漢人，碩士，研究方向：工程測量類。