摘 要：介绍Geo-RDMAS自动监测系统在东建铂顿商业中心项目地铁隧道自动化监测中的实际应用情况，并对测量精度进行分析，表明该自动监测方案具有其他方法无可比拟的优势和便利。

关键词：Geo-RDMAS；地铁隧道；自动化监测；应用

 

      现阶段变形监测的施测仪器和方法，主要有传统方法、测量机器人、GPS方法。传统方法选用全站仪进行监测，人工进行观测和记录，对监测人员的技能和经验要求较高，容易产生人为误差；GPS全球定位系统具有全能、全天候、实时性和连续性特点，在变形监测的应用中已经取得许多试验研究成果，但在地铁隧道工程中会由于GPS信号被遮挡而无法使用；测量机器人是在全站仪基础上，集成利用自准原理和CCD图象处理功能，可全天候实现目标的自动识别、照准与跟踪，并获取距离、角度等信息，配合数据处理软件进行数据采集和处理，是监测工作的革命性发展成果，目前已经得到不少的实际应用，但因种种原因，存在与实际生产习惯和步骤不相适应的问题，未能真正发挥测量机器人的优势。

      在这些背景下，我们设计一套基于Geo-RDMAS软件的地铁隧道监测的数据采集、处理和输出的自动监测方案，用于佛山东建铂顿商业中心项目地铁隧道自动监测的实际生产中，并取得了优良的效果。

 

      东建铂顿商业中心设计有3层地下室，开挖深度约13.7m，西北角地铁接口大厅及通道为2层地下室，开挖深度约9.8m。西北角地铁接口大厅及通道地下连续墙距地铁隧道最近的水平距离约1~3m，水平外边长度约40m；北边其余地下室外边线距地铁隧道水平距离约20m，长度约103m。地铁隧道顶埋深约16.8m。

      监测区域的范围包括：本项目基坑施工可能影响的范围内的地铁隧道结构变形实施监测，隧道监测长度共计约183m，相应在广佛线［佛祖～普君北］区间上、下行线地铁隧道YDK4（+496.79～+681.55）区段布设27个监测断面，每个监测断面布置4个监测点，共计108个监测点，如图1所示。

      监测项目的精度要求如下：水平位移监测点位移中误差不大于1.5mm；垂直位移监测点的高程中误差不大于1.0mm。

 

      Geo-RDMAS自动化监测网络系统的硬件部分由徕卡TCA1800自动全站仪、目标棱镜、信号通信设备与电源箱、计算机、网络设备等部分组成。

      ⑴测量机器人：TCA1800自动全站仪2台，标称精度为测角精度1″，测距精度1mm+2ppm；

      ⑵信号通信设备与电源箱：由通信电缆、供电电缆、RS422接口转换器、电源箱等组成；

      ⑶计算机部分：主控计算机负责测量整体安排，笔记本电脑接受主控计算机的指令，直接控制全站仪的操作；

      ⑷网络设备：由网络交换机和网线组成，主控计算机通过网络设备实现与分控计算机连接与数据的传输；

      ⑸目标棱镜：设置在基准点和变形点上，基准点分布在离变形区两端较远的地方，以保证其稳定。

 

      自动监测系统的软件功能自动变形监测系统由命令传输、点位观测、数据采集和数据处理等模块组成，具有如下功能：

      ⑴设置参数：设置测量工作进行时的基本参数，如测量坐标系、数据单位以及计算机与全站仪之间的通讯参数等，这是自动测量工作之前的初步工作，系统将按照设置来存储数据和通讯等操作。

      ⑵初始化全站仪：根据在参数设置中设置的计算机与全站仪之间的通讯参数来对全站仪进行初始化，将计算机中设置的参数与仪器中的参数对应起来，以便能进行通讯，保证命令的传输和通讯的顺畅。

      ⑶初测学习：通过对基准点和变形点的首次观测，存储其概略位置，存储数据以便作为以后自动观测的依据，即搜索目标点的大体位置。

      ⑷自动观测：这是程序的主要功能，系统根据设置的定时器和点组及它们之间的连接关系，来确定某一时刻观测哪些点，同时将观测的数据存储下来，并进行相应的差分处理。

      ⑸数据处理：根据已知的基准点数据和观测的基准点数据来计算改正系数对观测数据进行改正，得到观测点的或然三维坐标，与第1期相比较得出的差值即为观测点的变形量。

      ⑹输出结果：根据要求输出观测结果或者数据处理后的结果，报表打印输出结果。

 

      第1次观测时，先人工概略照准每个目标，仪器自动精确照准，用方向法观测各点的方向值及距离；自动监测系统观测计算出各点的三维坐标（X₀、Y₀、Z₀）。采用多次观测的数据经平差后，作为以后变形监测数据处理的初始值。

      从第2次观测开始，每次测站必须利用差分基准点测量出本次测量的测站三维坐标，然后自动监测系统测量、差分、平差计算出该次各监测点坐标值（X_i、Y_i、Z_i），并计算出每一监测点在水平位移两个方向的变形值（dX、dY）和沉降方向变形值（dZ），自动编制成果表格（见表1）及变化曲线图（图略）。

      地铁隧道的监测周期与项目基坑及地下室的建设周期保持一致，基坑开挖期每天监测3次，地下室施工阶段每天监测1次，基坑施工完成后每3天监测一次，至回填后1个月结束，历时14个月，共监测730次。全部监测工作结束后，对监测结果进行精度统计，其结果见表2。结果表明，该系统的监测结果达到了设计要求的位移中误差±1.5mm、沉降中误差±1.0mm的要求，监测结果优良。

 

      基于Geo-RDMAS的自动监测系统将自动照准观测、自动记录数据、自动处理数据和自动输出成果集于一体的监测自动化，具有监测速度快，自动化程度和精度高，对作业人员的要求低的特点，是一个省时省力、可靠性强、可代替人工的现代化自动监测方案，具有其他方法无可比拟的优势和便利。

 

［1］卫建东.智能全站仪变形监测系统及其在地铁结构变形监测中的应用［D］.郑州信息工程大学测绘学院，2002

［2］高改萍，李双平，苏爱军等．测量机器人变形监测自动化系统［J］．人民长江，2005（3）