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摘要：近年來(lái)隨著城市的發(fā)展，軌道交通成為多數(shù)人出行選擇的交通工具，于是大量建設(shè)軌道交通成為一個(gè)城市發(fā)展的必備條件。在城市軌道交通工程建設(shè)中，軌道交通工程監(jiān)測(cè)也是一項(xiàng)必備的建設(shè)要求。本文作者根據(jù)工程實(shí)際需要與變形監(jiān)測(cè)的基本原理、作業(yè)流程，開(kāi)發(fā)了城市軌道交通工程監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)分析管理程序，介紹了該程序的基本設(shè)計(jì)思想、主要功能，并對(duì)程序應(yīng)用進(jìn)行了詳細(xì)的說(shuō)明。

關(guān)鍵詞：城市軌道交通；變形監(jiān)測(cè)；監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)分析；數(shù)據(jù)管理程序

成都軌道交通18號(hào)線是位于成都市區(qū)與成都天府國(guó)際機(jī)場(chǎng)之間的快線，亦是一條兼顧市域客流和機(jī)場(chǎng)客流的復(fù)合線。該線起始于成都南站，向南延伸覆蓋天府新區(qū)、中央商務(wù)區(qū)，直至天府新站，之后沿成都三岔湖旅游快速通道向東穿越龍泉山后到達(dá)機(jī)場(chǎng)南站，再向北進(jìn)入成都天府國(guó)際機(jī)場(chǎng)航站樓。線路全長(zhǎng)66.16km，共設(shè)車站12座；其中龍泉山隧道施工也成為一大難題，由于線路要穿越9700m的高瓦斯隧道，成為全國(guó)第一條穿越高瓦斯地層的軌道交通工程；因而該工程地質(zhì)條件復(fù)雜、施工難度大。施工方在確保安全的前提下促進(jìn)高效生產(chǎn)，加強(qiáng)超前地質(zhì)預(yù)報(bào)和監(jiān)控量測(cè)工作，實(shí)現(xiàn)對(duì)瓦斯情況的24小時(shí)不間斷監(jiān)控，有效預(yù)防并消除安全隱患，確保隧道順利施工。在施工運(yùn)營(yíng)期間，軌道周邊建筑物以及吊車軌道的基礎(chǔ)均發(fā)生了不均勻沉降，這極大地影響了吊車的正常安全運(yùn)行。為保證吊車的安全運(yùn)行，對(duì)可能出現(xiàn)的過(guò)量沉降能提前進(jìn)行預(yù)報(bào)，需要對(duì)運(yùn)營(yíng)期的吊車軌道基礎(chǔ)進(jìn)行長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)，同時(shí)考慮到現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況，從而設(shè)計(jì)了測(cè)量機(jī)器人自動(dòng)化變形監(jiān)測(cè)的監(jiān)測(cè)模式。

1監(jiān)測(cè)方案設(shè)計(jì)

整個(gè)系統(tǒng)為無(wú)人值守的自動(dòng)化變形監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。為提高工程的測(cè)量精度，增加測(cè)量頻率，經(jīng)設(shè)備比選，采用TM50或TM30型自動(dòng)測(cè)量機(jī)器人和Geo-MoS自動(dòng)監(jiān)測(cè)軟件的數(shù)據(jù)采集部分構(gòu)成的測(cè)量機(jī)器人自動(dòng)化監(jiān)測(cè)系統(tǒng)實(shí)施自動(dòng)化監(jiān)測(cè)。另外，單獨(dú)設(shè)置一個(gè)數(shù)字氣象儀的觀測(cè)站（通電、通光纖），對(duì)區(qū)域氣象環(huán)境進(jìn)行實(shí)時(shí)采集，從而對(duì)測(cè)量值進(jìn)行實(shí)時(shí)修正。整個(gè)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)主要由三部分組成：（1）觀測(cè)傳感器——用TM50或TM30自動(dòng)全站儀。（2）控制參考點(diǎn)和變形點(diǎn)監(jiān)測(cè)——棱鏡。（3）現(xiàn)場(chǎng)及室內(nèi)控制系統(tǒng)——數(shù)據(jù)采集與監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)分析管理軟件。

2監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)分析管理程序

2.1程序設(shè)計(jì)思想。城市軌道交通工程變形監(jiān)測(cè)的基本原理，為了監(jiān)測(cè)工程建筑物的水平（垂直)位移，需要對(duì)布設(shè)的控制網(wǎng)進(jìn)行多次高精度的重復(fù)觀測(cè)，并對(duì)各期控制網(wǎng)進(jìn)行平差計(jì)算，便可求得各點(diǎn)在不同時(shí)期的變化量。引起點(diǎn)的位移變化，可能是由測(cè)量誤差引起的,也可能是點(diǎn)位確實(shí)存在移動(dòng)，所以對(duì)兩期點(diǎn)的位移變化量要進(jìn)行顯著性檢驗(yàn)。如果位移變化顯著，然后再利用回歸分析等曲線擬合的方法擬合出它的變形規(guī)律，用來(lái)預(yù)報(bào)以后的點(diǎn)位移量。本系統(tǒng)根據(jù)工程變形監(jiān)測(cè)的基本原理、作業(yè)流程和數(shù)據(jù)處理流程，其總體設(shè)計(jì)如圖1。系統(tǒng)在設(shè)計(jì)時(shí)還考慮到變形監(jiān)測(cè)的現(xiàn)代化。外業(yè)采集數(shù)據(jù)的儀器自動(dòng)化程度很高，一般可以獨(dú)立生成固有格式的觀測(cè)數(shù)據(jù)文件，通過(guò)電纜就可以把原始觀測(cè)數(shù)據(jù)導(dǎo)入數(shù)據(jù)分析處理程序系統(tǒng)里，詳細(xì)流程圖如圖2。2.2監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)分析管理程序的主要功能。開(kāi)發(fā)的數(shù)據(jù)分析管理程序Analyzer是為了分析和管理通過(guò)變形監(jiān)測(cè)系統(tǒng)采集的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)分析管理程序Analyzer主要的功能包括：（1）建立相應(yīng)的數(shù)據(jù)庫(kù)及數(shù)據(jù)庫(kù)中的表文件。（2）將監(jiān)測(cè)系統(tǒng)采集的數(shù)據(jù)更新至指定的數(shù)據(jù)庫(kù)文件。（3）打開(kāi)某個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)文件，顯示監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)。（4）通過(guò)選擇監(jiān)測(cè)的軌道，以圖形方式顯示監(jiān)測(cè)網(wǎng)與監(jiān)測(cè)點(diǎn)。（5）選擇某個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)，可以查看其所有的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)。（6）選擇監(jiān)測(cè)日期，可以查看當(dāng)天的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)。（7）工程屬性的查看與修改等管理。（8）顯示監(jiān)測(cè)點(diǎn)的X方向、Y方向、Z方向的變形位移曲線。（9）對(duì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)生成日?qǐng)?bào)表、月報(bào)表及總報(bào)表的形式輸出或打印。本程序設(shè)計(jì)上采用面向?qū)ο箝_(kāi)發(fā)方法，程序代碼具有較好的易讀性和可擴(kuò)展性，為以后程序的功能的完善和擴(kuò)展做了良好的基礎(chǔ)。2.3監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)分析管理程序的說(shuō)明本系統(tǒng)采用VisualC++6.0作為開(kāi)發(fā)工具，在VS.NET2015平臺(tái)上開(kāi)發(fā)，以Access作為基本的數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)，以Excel形式生成報(bào)表，以Dxf格式作為圖形輸出格式。在軟件模塊編寫過(guò)程中，采用工程化管理，在算法設(shè)計(jì)上，基本思想就是減少人工干預(yù)，選擇先進(jìn)成熟的數(shù)學(xué)模型。用戶在使用過(guò)程中，操作方便、界面友好，實(shí)現(xiàn)了變形監(jiān)測(cè)內(nèi)外業(yè)數(shù)據(jù)處理的自動(dòng)化、規(guī)范化，為變形監(jiān)測(cè)物的安全運(yùn)營(yíng)提供精確可靠的變形監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)。程序運(yùn)行通過(guò)新建數(shù)據(jù)庫(kù)文件，并將監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)更新到數(shù)據(jù)庫(kù)文件中，或者直接打開(kāi)已存在監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)庫(kù)文件，在左側(cè)控制欄中選擇軌道序號(hào)，可以顯示監(jiān)測(cè)網(wǎng)圖如圖3。通過(guò)選擇需要查看監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的監(jiān)測(cè)點(diǎn)及該監(jiān)測(cè)點(diǎn)的所有監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，與該點(diǎn)在X方向變形量變化圖如圖4。通過(guò)選擇需要查看監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的監(jiān)測(cè)日期及該日期的所有監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)。最后，可通過(guò)選擇報(bào)表模板，將監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)以報(bào)表的形式輸出。數(shù)據(jù)庫(kù)模塊是該系統(tǒng)數(shù)據(jù)的存貯和交換的主要承載體，是系統(tǒng)的核心。它的功能如下：數(shù)據(jù)輸入和存儲(chǔ)功能：可以進(jìn)行原始觀測(cè)數(shù)據(jù)、平差結(jié)果數(shù)據(jù)、變形分析成果等數(shù)據(jù)入庫(kù)管理，而且還能在數(shù)據(jù)庫(kù)中手工輸入相應(yīng)的觀測(cè)數(shù)據(jù)，進(jìn)行平差、變形分析等功能。查詢功能：可對(duì)工程的任一觀測(cè)期的任何數(shù)據(jù)進(jìn)行查詢，并對(duì)有關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行修改，還可打印輸出。報(bào)表打印功能：可打印任一期的成果表、變形分析表，以及任一監(jiān)測(cè)點(diǎn)的變形過(guò)程曲線圖、監(jiān)測(cè)網(wǎng)圖等。由于一個(gè)監(jiān)測(cè)網(wǎng)的觀測(cè)數(shù)據(jù)量很大，需要對(duì)它進(jìn)行很好的組織。如以監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)為例，其測(cè)量數(shù)據(jù)以結(jié)構(gòu)體形式組織，它包括監(jiān)測(cè)點(diǎn)編號(hào)、監(jiān)測(cè)日期、監(jiān)測(cè)時(shí)間、監(jiān)測(cè)點(diǎn)名、監(jiān)測(cè)軌道、監(jiān)測(cè)設(shè)置、采集方式、X坐標(biāo)、Y坐標(biāo)、Z坐標(biāo)等字段。

3結(jié)語(yǔ)

作者在工程監(jiān)測(cè)進(jìn)行中，根據(jù)工程的實(shí)際需要開(kāi)發(fā)了城市軌道監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)分析管理程序，該程序考慮到變形監(jiān)測(cè)現(xiàn)代化、網(wǎng)絡(luò)化，形變分析也要現(xiàn)代化、網(wǎng)絡(luò)化，采用數(shù)據(jù)與結(jié)果進(jìn)行圖形與數(shù)字方式顯示，去發(fā)現(xiàn)監(jiān)測(cè)物的變形量，解決了傳統(tǒng)的變形分析的一些弊端。對(duì)各期變形觀測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)庫(kù)化管理，除了可以查看各期原始數(shù)據(jù)外，還可以查看每期的結(jié)果數(shù)據(jù)、網(wǎng)圖、變形量圖、形變過(guò)程曲線。并且對(duì)不同時(shí)間的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，系統(tǒng)都進(jìn)行入庫(kù)管理，使得相互之間比較性更加直觀化。另外程序在設(shè)計(jì)上采用了新穎的界面排列，使程序的操作更加直觀，對(duì)主要功能都設(shè)置了工具條按鈕，也使程序操作更便捷。程序還可以對(duì)用戶的各種誤操作給出建議性指導(dǎo)，而且在使用該程序時(shí)，不需要很深的專業(yè)技術(shù)，使其更加大眾化。當(dāng)然，本程序有些功能還需要要進(jìn)一步完善，以滿足城市軌道監(jiān)測(cè)工程進(jìn)一步的需求。

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作者:王德貞 倪家明 王曉燕 單位:1.德陽(yáng)極地勘測(cè)有限公司 2. 四川城市職業(yè)學(xué)院