全站仪自动监测系统在地铁监测中的应用分析

张恒

（中国有色金属工业昆明勘察设计研究院有限公司深圳分公司，广东深圳518000）

0 引言

对于该种系统的应用来说，不仅在测量的速度和精度上实现较高水平，同时还可以进行连续的、自动化的监测，并且能实时监测数据传输，让其能够上传到服务器中。通过对于该系统进行数据处理程序的设计，还能够避免出现人工计算的失误，而且进一步提高工作的效率。

1 地铁监测的意义

对于地铁监测工作而言，不仅具有较长的工作周期，而且需要进行重复性的监测。通过地铁监测，能够实时掌握地铁建筑的稳定性，这样可以在第一时间发现并解决异常情况，防止出现危险以及不良影响。另外，通过地铁监测，也能够对于相关的科学研究，提供数据资料，通过资料能够验证工程设计理论，判断其可实行性，还能够为变形监测与预报理论的发展，打下良好的实践基础。在城市中，地铁属于地下的工程建筑，因此为了推进地铁的正常建设和运营，就必须要做好监测工作。地铁连通城市中各大繁华路段，而且上方还具有很多大型建筑物，在具体的施工过程中，不可避免的会对于地表有一定影响。而且，地铁现阶段已经属于一种在城市中主要的交通出行方式，是人们日常出行的选择，地铁上也具有较大的客流量，因此在运行时不可以随意终止运行，因此为了避免问题出现，确保地铁的建设和运营的安全性，就必须要通过科学的监测方法，比如说全站仪自动监测系统，开展长期、持续的监测[1]。

2 全站仪自动监测系统的发展背景

现阶段，在社会不断发展的背景之下，也带来了科技水平的提升，提高了工程建设的复杂程度。在具体的工程施工时，也具有越来越大的难度，会在各种外界因素比如说环境、气候、材料等影响之下，导致所施工的建筑物，出现形变的问题。因此，为了避免出现变形问题，提示掌控变形情况，对其进行及时的处理和解决，就必须要在整个建筑的过程中，实现全程的监测，进一步维护建筑的安全性和稳定性。因此，所开展的监测工作必须要具备持续性、周期性的特点，所以也就诞生了自动监测系统。通过该系统能够实时的获取监测数据，从而随时掌握工程的变化，如果出现异常情况，也要通过及时分析和解决，避免事故的发生，而且还能够为工程的管理工作，提供更大的便利。现阶段，我国一般在地铁的建设施工等工程项目中，采用自动监测系统。随着城市建设的推进，在发展的过程中，地铁建设属于一项重点内容和项目，因此与必须要加强对于全站仪自动监测系统的应用，确保地铁建设的实效，推动城市的发展。

3 全站仪自动测量系统的构建与监测原理

自动全站仪，又称测量机器人，能够实现联机控制、锁定跟踪以及自动校准等功能，这种全站仪不仅具有较高的速度和效率，而且操作起来较为灵活，功能多样，能够实现多目标跟踪，属于在地铁监测中所应用的一种主要的设备。通过建立自动监测系统，能够全天候获得动态、实时的数据，进一步提高数据的精度，在当前的工程建设中，也是一种常用的系统[2]。

3.1 结构组成

首先，对于自动测量系统的硬件来说，核心传感器就是智能化的全站仪，而且还包括监测点、基准点、计算机、服务器等多种设备。智能化的全站仪属于一种高科技产品，在其中融入了电学、光学、机械等多类技术，为了进一步提高智能化程度，需要充分考虑多种因素。所以对于仪器来说，全站仪的性能指标属于重要的衡量标准。根据具体的监测需要，在本文的研究中，采用Trimble S8作为测量仪器。这种全站仪能够适用于普通以及特殊的测量工程，作为一种较为先进的测量机器人，能够实现更高的效能和精度。因此，选用这种全站仪，能够有效应用其高性能以及先进技术，更加便于自动监测系统的开发。其次，在软件的选择上，采用的是Survey Controller软件，如图1所示。

图1 Survey Controller软件界面

这种软件具有较广的应用范围，是一种专门针对变形监测的软件。可以对于变形进行直观的分析，这种软件具有较多的优势特点，不仅界面简洁，能够实现实时监测，同时具有较高的延展性，可以根据客户的需求进行定制。在自动监测系统中，全站仪数据采集属于其中的重要部分，在数据采集的过程中，所实现的精确度以及稳定性，都对于系统运行的可靠性，以及所得到的结果，起到决定性影响[3]。

3.2 监测方法

在自动化监测系统中，具有众多的应用优势，能够对于测量数据，实现及时、高效的读数，同时也可以同步进行有关量测度，能够实现多项目以及密集测量，同时还能在时空上，获得连续的信息，确保测读的精准性和可靠性。所以在现阶段较大规模的工程中，也对于该系统实现普遍应用。在变形监测理论中，常用的监测方法有多种，比如说常规测量法、空间测量技术、光纤传感技术以及自动化监测技术。通过具体的对比和分析，在地铁监测中所采用的自动监测技术，具有较高的适用性，这是由地铁的监测工作特点决定的。在本文的研究中，具体就是通过测量机器人，开展自动化的监测工作，并且在全站仪中，内部设置了CCD阵列传感器，通过该传感器，能够对于棱镜返回的红外光，进行识别和测量，如果接受CCD判别以后，就会在马达的驱动之下，使全站仪进行自动的转向，让其面向棱镜，这样就可以进行自动化的精确照准。

4 地铁监测的具体应用

本文以某地1号线的地铁监测项目为例，对此展开具体的实验分析。根据具体的监测环境的特点，在进行全站仪的架设时，要确保不会对于线路通行，造成不良影响，同时还要保障架设点的稳定。

通过极坐标的测量原理，进行多个监测点坐标的测量，之后再按照具体公式以及高差变化，通过编写程序，获得具体路基的每一个监测点的水平位移量和垂直变化量。通过对于具体的数据分析，各个监测点所具有的累计变化量，上下浮动不会大于1mm，因此能够满足有关的要求。但是在某一个监测点上，出现了1.33mm的变化量，以及显著的阶段位移，所以必须要对于该点进行重点监测，明确出现这一情况的原因。另外，在垂直变化量数据分析的基础上，得知每一个监测点内的垂直变化量，都能够处于规定限差的范围。在数据分析的基础上得知，该路基处于正常的工作状态，在本次的监测中，对于每一个监测点的水平位移以及垂直变化来看，都处于规定的范围之内，并未出现显著的位移问题，因此这也就证明了在该阶段中，地铁能够正常运行。结合具体的位移变化，如图2、图3所示。

图2 路基水平位移

图3 轨道结构水平位移

在轨道结构以及路基上的各个监测点上，所出现的变化都能够限定在规定范围中，因此能够满足具体的精度要求。通过相关的试验证实，在实际的地铁监测工程中，可以有效地应用全站仪自动监测系统，所实现的数据处理的精度，也能够符合有关要求，能够通过所得到的结果，进行精确、直观地表达和反映，可以作为监测工作所开展的一个有效依据。

5 结论

在本文的分析中，对于全站仪自动监测系统进行具体的构建，并且论述了组成要素的功能以及具体作用，而且在编程上，也能够对于观测数据进行无线通信，通过相应的编写程序开展数据处理，根据相关工程实践，展开了具体的应用测试，得到以下结论：通过编写程序，进一步确立一个数据计算表，借助VBA编程，能够得到变形曲线图，让外业和内业的观测以及数据处理，能够有效衔接起来，不仅可以对于数据实现快速、精准的处理，同时还能够对于所获得的结果，更加直观地呈现出来，让数据处理工作，具有更高的效率。根据当前在具体的工程实践中，所存在的各种问题，进一步分析和确定了平差方法。如果具有固定点，并且以此为基准，那么就可以采用经典平差法，如果只是存在相对稳定，随机进行变动，那么可以当做拟稳点，展开拟稳平差，如果在所有网点上，都会出现细微的随机变动，那么应用自由网平差法，能够实现最好效果。

通过结合具体的监测实例，展开了具体的分析和验证。通过实践分析证明了在本文所构建的全站仪自动监测系统，不仅结构合理，而且能够具有良好的运行状态，可以在工程实践中，得到广泛应用，满足具体的监测需求。