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      本案例隧道自動化監(jiān)測的對象是廣州地鐵一號線長壽路至陳家祠左線區(qū)間 （華貴路基坑段）靠近基坑一側(cè)隧道；涉及到的范圍是長壽路至陳家祠左線區(qū)間 （ZDK6+432～ZDK6+542） 地段， 長度約110m。 所使用的儀器是高精度的徠卡全站儀（TCA2003，精度0.5″，1+1ppm）。 以此研究自動化監(jiān)測基準(zhǔn)點及監(jiān)測點布設(shè)情況如下：

      1.監(jiān)測基準(zhǔn)點埋設(shè)。 基準(zhǔn)點須遠(yuǎn)離變形區(qū)，且保證其穩(wěn)固性。 本案例華貴路基坑?xùn)|南角在廣州地鐵一號線長壽路～陳家祠區(qū)間隧道的投影中部距長壽路站約100m左右， 由于華貴路基坑?xùn)|南角邊長16.8m，基坑深度10.4m，共布設(shè)12個監(jiān)測斷面。 共設(shè)監(jiān)測基準(zhǔn)站2個，監(jiān)測基準(zhǔn)點7個，靠長壽路方向的基準(zhǔn)站布設(shè)基準(zhǔn)點3個， 靠陳家祠方向的基準(zhǔn)站布設(shè)基準(zhǔn)點4個，間距均約40m，每組基準(zhǔn)點均在變形區(qū)域外（最近基準(zhǔn)點離監(jiān)測區(qū)域約60～70m），每組監(jiān)測點與測站構(gòu)成的角度盡量大。根據(jù)現(xiàn)場條件，基準(zhǔn)點一部分埋在隧道腰部，一部分在道床。 埋設(shè)方法：用沖擊鉆在隧道結(jié)構(gòu)體上鉆孔，打入Ф10的膨脹螺絲，安裝L小棱鏡。

      2.基準(zhǔn)站安裝。 安裝時應(yīng)保證穩(wěn)定性和考慮位置選擇的合理性。 本案例中離第一個監(jiān)測斷面約40m處即靠長壽路方向安裝1個基準(zhǔn)站， 在靠陳家祠方向離監(jiān)測范圍外40m處安裝另1個基準(zhǔn)站。 基準(zhǔn)站安裝在隧道一側(cè)靠近底部處（見圖1）。 在隧道壁上按一定尺寸鉆孔，打入膨脹螺絲，安裝固定儀器支座（具有足夠的荷載、保證儀器安全并滿足設(shè)備限界要求）。 數(shù)據(jù)通訊等附屬設(shè)備安裝在儀器固定支座或其附近。 供電、傳輸線路等視具體情況鋪設(shè)。

      3.監(jiān)測點埋設(shè)。 監(jiān)測點應(yīng)埋設(shè)在變形體變形的范圍內(nèi)，能反映變形特征。本案例中沿長壽路～陳家祠方向， 在監(jiān)測范圍內(nèi)每間隔10m布設(shè)1個監(jiān)測斷面，每個監(jiān)測斷面布設(shè)4個測點，測點分布在隧道的頂部、底部及兩側(cè)腰部（見圖2）。監(jiān)測點的安裝應(yīng)盡量避開隧道內(nèi)的障礙物，必要時可加裝支架，保證通視。本案例共布設(shè)監(jiān)測斷面12個，監(jiān)測點48個。所有的監(jiān)測點、基準(zhǔn)點及基準(zhǔn)站的安裝均要滿足隧道的限界要求。

 

      為保證地鐵隧道結(jié)構(gòu)監(jiān)測工作的正常開展，保證監(jiān)測成果的及時性、有效性，需建立GEOMOS自動監(jiān)測系統(tǒng)。 該監(jiān)測系統(tǒng)包含兩部分：第一部分是隧道現(xiàn)場監(jiān)測部分，第二部分是數(shù)據(jù)成果的反映部分。 GEOMOS自動監(jiān)測系統(tǒng)是由瑞士徠卡公司以徠卡全站儀TCA2003及TCA1800開發(fā)出來的一套適合各種不同需求的現(xiàn)代高科技實時監(jiān)測系統(tǒng)。

      1.GEOMOS自動監(jiān)測系統(tǒng)的組成。根據(jù)上述案例的實際要求，自動監(jiān)測系統(tǒng)需采用多功能性的設(shè)備。 主要包括：1臺TCA2003、2個集線器、1臺IBM筆記本電腦、1臺UPS電源、1套GEOMOS徠卡自動監(jiān)測軟件、300m電源線、300m數(shù)據(jù)線、2個485接線器、2個232與485數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換線 、55個小棱鏡 、1個儀器支架、1個控制箱。

      2.GEOMOS自動監(jiān)測系統(tǒng)基本原理。 GEOMOS自動監(jiān)測系統(tǒng)的軟件部分是由Microsoft VC++語言開發(fā)并結(jié)合Microsoft SQL Server數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)。 系統(tǒng)主要分為兩個部分，監(jiān)測系統(tǒng)和分析系統(tǒng)，都連接于SQL數(shù)據(jù)庫。 系統(tǒng)在進(jìn)行坐標(biāo)計算過程中，采用了多種測量學(xué)方法，典型的就是后方交會法計算點位坐標(biāo)。在GeoMoS中應(yīng)用了兩種交會方式 ，F(xiàn)reeStation（自由設(shè)站）：這種方式使用測量的距離和方位角進(jìn)行坐標(biāo)計算；Distance Intersection （距離交會）：這種方式只使用測量的距離進(jìn)行坐標(biāo)計算。對于多余觀測，系統(tǒng)采用最小二乘原理求得最佳值。對于一個時間段內(nèi)的數(shù)據(jù)，采用中值計算技術(shù)。以上面案例具體說明一下該系統(tǒng)基本原理：用全站儀按照極坐標(biāo)測量原理進(jìn)行觀測，測量各點的三維坐標(biāo)。 如圖3所示以全站儀的設(shè)站點0為原點，測站的鉛垂線為Z軸， 以定向方向為X軸， 建立坐標(biāo)系0-XYZ，則全站儀測量P點的觀測值為水平角α、豎直角β，斜距S，則P點的獨立坐標(biāo)系下的坐標(biāo)為：

      若在0點安置儀器進(jìn)行觀測時，同時聯(lián)測3個或3個以上的已知點，則通過后方交會即可計算出0點的坐標(biāo)，見圖4。

 

      在本案例中靠長壽路方向基準(zhǔn)站的坐標(biāo)系為：X軸指向長壽路站，Y軸指向基坑，Z軸向上；靠陳家祠方向基準(zhǔn)站坐標(biāo)系為：X軸指向陳家祠，Y軸背離基坑，Z軸向上。

 

      地鐵監(jiān)測信息管理系統(tǒng)是在ORACLE數(shù)據(jù)庫的基礎(chǔ)上，用DELPHI程序語言、按B/S、C/S方式開發(fā)，能夠?qū)崿F(xiàn)監(jiān)測數(shù)據(jù)的及時傳輸，為保證基坑和隧道安全提供強(qiáng)有力的措施，可以保證監(jiān)理、施工、業(yè)主能夠通過互聯(lián)網(wǎng)直接查詢監(jiān)測數(shù)據(jù)，及時掌握監(jiān)測對象的變化情況。系統(tǒng)按照三個層次開發(fā)：用戶使用層、數(shù)據(jù)管理層、數(shù)據(jù)采集層，可以實現(xiàn)快速數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)無線傳輸，為信息化施工提供更好的保證。

      1.用戶使用層功能。 該系統(tǒng)組成部分是為用戶提供各項操作功能的平臺，有助于工程人員對地鐵施工的自動化調(diào)控，及時處理隧道工程建設(shè)和運營期間面臨的問題。 用戶使用功能包括：監(jiān)測數(shù)據(jù)報警提示系統(tǒng)、測點查詢系統(tǒng)、數(shù)據(jù)查詢系統(tǒng)、圖形查詢系統(tǒng)、短信提示系統(tǒng)、分析提示系統(tǒng)等，用戶操作時可根據(jù)實際需要調(diào)整功能模塊，更好地服務(wù)于項目施工。

      2.數(shù)據(jù)中心層功能。 數(shù)據(jù)操作模塊、數(shù)據(jù)分析模塊，報表校核、審核、批準(zhǔn)模塊。 數(shù)據(jù)操作系統(tǒng)主要完成原始數(shù)據(jù)（計算數(shù)據(jù)）的入庫、建立本期觀測數(shù)據(jù)庫和原始數(shù)據(jù)存檔；數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)主要完成生成報表，由數(shù)據(jù)分析人員對基坑及隧道各測點的穩(wěn)定性做出判斷，同時對計算數(shù)據(jù)中可能出現(xiàn)的錯誤進(jìn)行判斷和修改。 對于數(shù)據(jù)處理存在的問題，利用該層面功能也可及時發(fā)現(xiàn)修改。

      3.數(shù)據(jù)采集層功能。 人工采集系統(tǒng)、自動（半自動）采集系統(tǒng)、數(shù)據(jù)上傳系統(tǒng)，實現(xiàn)現(xiàn)場數(shù)據(jù)的及時采集與無線傳輸。在本案例中由TCA2003全站儀配合GEOMOS監(jiān)測軟件實現(xiàn)現(xiàn)場監(jiān)測數(shù)據(jù)的自動采集，通過無線網(wǎng)卡將監(jiān)測數(shù)據(jù)通過INTEL網(wǎng)傳輸?shù)椒?wù)器上， 再由服務(wù)器將數(shù)據(jù)發(fā)送至使用用戶，通信技術(shù)的運用降低了數(shù)據(jù)采集的難度。