地铁隧道断面收敛自动化测量方法研究与系统开发

李维涛（上海市建筑科学研究院，上海 200323）

地铁运营期间的监测要求具有时间短、精度高的特点。采用常规的断面收敛测量方法，其效率远远不能满足实际工作需要，数据量不能完全代表全断面的收敛情况，数据精度也不能达到相应要求。随着免棱镜自动化全站仪的出现，对地铁隧道全断面进行快速扫描成为可能。

本文基于 VC++ 和 GeoCOM 的全站仪自动化测量模块，采用带电机驱动的免棱镜全站仪对隧道断面进行全断面、快速、精确的扫描，获取隧道断面的大量坐标数据；并采用基于 MATLAB 的数据处理技术，对扫描数据进行后处理，得到全断面的断面模型；再从模型中分析获取断面收敛情况的相关特征值；最后通过特征值对隧道断面的变形情况进行综合评价，生成收敛测量报表。

1 收敛测量及分析流程设计

首先在隧道断面布设扫描控制点，结合 ATR 免棱镜全站仪，利用全站仪自动采集系统的等角模式或者等弧长模式，进行坐标自动采集。为了保证数据处理的便利性，采集后的坐标统一表示在平面采集坐标系内。其次，在平面采集坐标系内，利用采集的坐标系统，采用椭圆拟合和分段拟合方式，对采集的坐标进行数据拟合，并将拟合的模型通过平面坐标转换，统一到椭圆坐标系下。最后，在椭圆坐标系下，求取椭圆的向径，提取收敛特征值，并生成报表。利用隧道断面收敛报表，结合对收敛数据的分析，即可得到最终的隧道收敛测量报告。断面收敛测量流程图，如图1 所示。……