地下工程测量技术探讨

龙源期刊网地下工程测量技术探讨作者：周奎来源：《建筑工程技术与设计》2015年第07期【摘要】随着地下工程测量要求的不断提高，研究其相关技术问题凸显出重要意义。本文首先对地下工程测量做了概述，介绍了地下工程测量理论方法的发展。在探讨三维工业测量技术的发展及其在地下工程测量中应用的基础上，研究了地下工程测量的展望。【关键词】地下工程；测量技术；探讨一、前言作为地下工程方面的一项重要技术，其测量技术在近期得到了长足的发展和进步。该项课题的研究，将会更好地提升其测量技术的实践效果，从而有效优化地下工程测量的水平。本文从概述相关内容着手本课题的研究。二、地下工程测量概述1.地下工程测量特点（一）地下工程工程浩大、投资大、工期长，一个城市地铁建设要根据近期、远期客流量先作总体规划，分期建设。测量工作不仅要考虑全局，也要顾及局部，既要沿每条线路独立布设控制网，又要在线路交叉处有一定数量控制点重合，以保证各相关线路准确衔接。（二）地铁工程有严格限界规定，为降低工程成本，施工误差裕量已很小，设计采用三维坐标解析法，所以对施工测量精度有较高的要求。（三）测量内容多，与地面既有建筑结合紧密。各测量体和线路联接密切，地上、地下测量工作要保证万无一失，除了要进行施工放样，贯通测量以外，还要进行变形监测等项工作。2.地下工程测量工作地下工程测量的主要工作如下：地面、地下平面控制测量和高程控制测量；地铁线路带状地形测量和管线调查；地铁线路地面定线测量；地铁车辆段测量；地面、地下联系测量；隧道和高架线路施工测量；铺轨测量；设备安装测量；竣工测量；环境、线路、结构变形测量。三、地下工程测量理论方法的发展1.控制网的优化设计。龙源期刊网网的优化设计方法有解析法和模拟法两种。解析法是基于优化设计理论构造目标函数和约束条件，解求目标函数的极大值或极小值。一般将网的质量指标作为目标函数或约束条件。网的质量指标主要有精度、可靠性和建网费用，对于变形监测网还包括网的灵敏度或可区分性。对于网的平差模型而言，按固定参数和待定参数的不同，网的优化设计又分为零类、一类、二类和三类优化设计，涉及到网的基准设计，网形、观测值精度以及观测方案的设计。在工程测量中，施工控制网、安装控制网和变形监测网都需要作优化设计。模拟法优化设计的软件功能和进行优化设计的步骤主要是：根据设计资料和地图资料在图上选点布网，获取网点近似坐标。模拟观测方案，根据仪器确定观测值精度，可进一步模拟观测值。进一步可计算坐标未知数的协方差阵或部分点坐标的协方差阵，协方差阵的主成份计算，特征值计算，点位误差椭圆、置信椭圆的计算等。可靠性包括每个观测值的多余观测分量（内部可靠性）和某一观测值的粗差界限值对平差坐标的影响。2.变形监测与数据处理。根据变形观测数据绘制变形过程曲线是一种最简单而有效的数据处理方法，由过程曲线可作趋势分析。如果将变形观测数据与影响因子进行多元回归分析和逐步回归计算，可得到变形与显著性因子间的函数关系，除作物理解释外，也可用于变形预报。多元回归分析需要较长的一致性好的多组时间序列数据。若仅对变形观测数据，可采用灰色系统理论或时间序列分析理论建模，前者可针对小数据量的时间序列，对原始数列采用累加生成法变为生成数列，因此有减弱随机性、增加规律性的作用。如果对一个变形观测量的时间序列，通过建立一阶或二阶灰微分方程提取变形的趋势项，然后再采用时序分析中的自回归滑动平均模型ARMA，这种组合建模的方法，可分性好且具有以下显著优点：将非平稳相关时序转化为独立的平衡时序；具有同时进行平滑、滤波和推估的作用；模型参数聚集了系统输出的特征和状态；这种组合模型是基于输出的等价系统的理想动态模型。四、三维工业测量技术的发展及其在地下工程测量中的应用三维工业测量技术，是以电子经纬仪、全站仪、近景摄影仪或激光扫描仪等为传感器，在电子计算机和软件的支持下形成了三维测量系统。三维工业测量系统分为三大类，以电子经纬仪或全站仪为传感器的工业大地测量系统；以近景摄影机为传感器的工业摄影测量系统；以激光扫描仪为传感器的激光扫描测量系统。工业摄影测量系统，通常以近景摄影的方式实现，其优点是通过像片提供大量信息，施测周期短，可在瞬间完成测量的全过程，可对动态目标进行测量，可以多重摄影，有多余观测值，精度可靠，最好的相对精度可达百万分之一，这对于复杂多变的地质环境条件下的地下工程测量是非常有利的，在短时间内获取海量的测量数据，不但大大节省了财力、人力和物力，还能使测量的精度大大提高。激光扫描测量系统，是以激光扫描仪为传感器的三维工业测量系统。激光扫描“点阵”可再现所测物体的三维立体景观，可直接用于点对点的量测，利用拟合软龙源期刊网件，点阵可转换成三维模型、二维平面图、等高线图或断面图等，也可以同时用于CAD及相关应用。因激光扫描仪具有扫描范围大、速度快、分辨率高、建模快、拼接好的特点，这就为矿山开采沉陷的动态监测、开采损害的评价提供了先进的技术手段，从而更能客观、科学、有效的指导矿山的安全生产。五、地下工程测量的展望1.地下工程测量的进一步发展和服务领域的拓宽科学家预言，20世纪是向空间发展的世纪，21世纪将是向地下空间发展的世纪。随着世界人口的迅速增加，城市化进程的加快，城市的工业厂房、文化娱乐中心、各类学校、医院、住宅和交通道路等占地猛增，加上环境的污染等，人类的有效活动空间大幅度减小。最典型的是各大中城市人口密集、道路狭窄，堵车现象十分严重，众多的高架桥、立交桥也无济于事。地下工程的发展，必然会促进地下工程测量的发展和服务领域的拓宽。从单纯地服务于采矿业向铁路、公路、水道等隧道工程和各种地下军事设施与掩体等多种地下工程服务的方向发展。2.高新技术在地下工程测量中的应用随着光电技术、微电子技术、精密机械技术、计算机通讯技术、GPS技术、陀螺定向技术、激光技术的发展，推动了地下工程测量新技术的发展。相继出现了光电测距仪、电子经纬仪、全站仪、电子水准仪、GPS、陀螺经纬仪、激光指向仪、激光铅直仪等先进的测绘仪器，改变了传统的地下测量方法，为地下工程测量向现代化、自动化、数字化、智能化方向发展创造了有利条件。地下工程测量是由地面测量和地下测量两部分组成，以地下为主。地面部分主要是指地下工程的地面控制测量和地下工程竣工后运营过程中的地面变形监测等。这部分工作与常规的测量一样，所以3S技术将得到广泛的应用。根据地下工程施工的特点和需要，防震动、防潮湿、防干扰的全站仪将在地下导线测量和施工放样中得到广泛应用。全站仪可利用电子手簿，通过人机交互，可实现地下测量数据自动处理和图形编辑，还可以把由微机控制的跟踪设备加到全站仪上，能对地下一系列目标实现自动测量，即所谓测地机器人，将为地下工程测量实现自动化开辟了道路。六、结束语通过对地下工程测量技术的相关研究，我们可以发现，该项技术实施过程中涉及到诸多方面影响因素，有关人员应该从地下工程测量的客观需求出发，掌握现有优势因素，研究制定最为符合实际的测量技术实施方案。参考文献：[1]张正禄、黄全义等.全站式地面测量工程一体化自动化系统研究[J].武汉测绘科技大学学报.2011（01）：79-82.龙源期刊网[2]张连贵、梁广泉.现代测绘仪器在矿山测量中的应用[J].东北测绘.2012（04）：7-9.[3]杨红林.地下工程测量时仪器采用的激光对点给向装置[J].矿山测量.2011（04）：60-62.