中铁隧道勘测设计院有限公司 天津 300133
摘要:随着城市轨道交通建设大力发展，目前城市轨道交通工程监测技术及系统分析功能不能较好的满足工程建设的需求。本文从城市轨道交通工程监测发展现状进行分析，总结现有状况下监测的不足，并在前者论文基础上，以目前国内各城市轨道交通监测实例为论据，对城市轨道交通工程监测技术发展趋势做了进一步探究。城市轨道交通工程监测技术发展必将朝着集成化、无线化、自动化、网络化、智能化、数值化、共享化、全面化、可视化、实时化、全域化方向发展。
关键字：监测现状；监测新技术；监测管理系统；发展趋势
引言
城市轨道交通工程监测工作不仅涉及建设阶段的车站深基坑监测、建（构）筑物监测、边坡监测、现浇高支模监测、地下管线监测、矿山法区间监测、城市道路沉降监测、现场巡检项目等；还包括运营阶段新线施工上跨或下穿即有线专项监测、重要市政道路监测、现场巡查项目等。工程监测是城市轨道交通工程安全建设的最后一道保障。然而目前城市轨道交通工程监测技术及系统功能不能较好的满足工程大力建设的需求。随着科学技术的快速发展, 尤其是测绘科学、信息技术的发展，城市轨道交通工程监测有了突破性的发展, 监测技术的发展和应用能够更加有力地为工程建设保驾护航。
本文在前者论文基础上，以目前国内各城市轨道交通监测实例为论据，结合广州地铁监测管理模式和发展要求，对城市轨道交通工程监测技术发展趋势做了进一步探究，论文从工程监测现状、工程监测新技术、监测管理系统发展趋势等方面进行阐述。
1工程监测现状
目前城市轨道交通工程监测主要利用轴力计、应力计、水位计、全站仪、全站仪（测量机器人）、测斜仪、倾角仪、静力水准仪、精密水准仪、分层沉降仪、爆破振速仪、收敛仪、测距仪、测微尺、小钢尺、相机等仪器进行应力应变类、水平位移类、竖向位移类、爆破类、水位类、裂缝类以及现场巡检监测项目的实施。
在监测数据管理及分析上，目前国内各大城市地铁公司、监测单位逐步研发了监测项目数据管理系统，如广州市建设工程质量安全检测中心研发的地下工程和深基坑安全监测预警系统，广州地铁集团有限公司研发的广州地铁一体化项目管理平台，中铁隧道勘测设计院有限公司研发的城市轨道交通工程安全远程监控信息管理系统，成都轨道交通集团有限公司研发的风险监控系统等。这些系统实现了部分监测数据的实时采集和海量存储，将采集到的数据进行组织和管理,实现基本的数据分析。
然而目前相当大一部分监测工作（如深基坑监测、高支模监测、建构筑物监测、轨后运营监测、现场巡检等）在数据采集时、分析处理数据时依然是人工手段，人工采集的效率、精度、频率满足不了特殊监测情况下的要求。监测数据管理的目的也仅限于数据存储、查找、对比等，监测数据分析实现不了数据智能化、数值化。同时部分单位和部分工程项目因为单位实力、监测造价成本、监测意识、人员技术水平等原因，还未积极采用信息化监测系统或者未全面采用信息化监测系统。造成部分工程监测数据采集繁琐不全，数据反馈滞后，数据分析不全面不系统等，达不到工程监测预期的效果。
2工程监测新技术
2.1地基合成孔径雷达技术
地基合成孔径雷达技术具有如下参数：最远4km的远距离非接触测量；4000 赫兹的采样频率，可进行高精度实时监测以及高频率震动监测；测量精度高（0.1mm以内）；视场范围大（最大约2.3km）；全天候作业，可自动运行；设备安装便捷，操作简单，内业处理效率较高。地基合成孔径雷达可适用于城市轨道交通高架段桥梁监测、边坡监测、隧道下穿即有线及重要建构筑物监测等，同时地基合成孔径雷达技术在数据处理分析中也有直观、量化、形象的优点。
2.2 近景摄影测量技术
数字摄影测量系统由一台（或多台）高精度测量相机 ；长度基准尺 ；回光反射靶标、编码标志 ；配套软件组成。近景摄影测量进行三维变形监测时测点以粘贴特制标靶的形式，即方便快捷，也不会对监测对象造成破坏。系统具有以下特点：可同时获得最高达0.1mm的三维坐标；非接触测量；便携性好，现场操作灵活，测量速度快，内业处理效率较高；可在不稳定的环境中测量（受温度，震动影响较小）；特别适合复杂空间的测量；监测点为粘贴的标靶，对监测对象无影响；它所摄的目标可以是物体或生物、静态的或动态的； 所获取的图像可以是影像的或者是数字的。 近景摄影测量技术可适用于城市轨道变形监测、高架桥段监测、地铁隧道沉降监测；建筑物变形监测；轨道板变形监测；盾构管片监测；轨道平顺性检测系统等。
2.3分布式光纤技术
分布式光纤技术具有以下特点：分布式监测：可获得光纤沿线任一点的应变、变形信息；本质安全：高绝缘，防电磁干扰、耐腐蚀； 精度高：测试精度最高可达2με；长期稳定性：传感器为石英纤维，使用寿命长，长期稳定性高，监测维护成本低；测试距离长：数十公里监测距离，适合于大型基础工程的远程监测和长期实时监测。分布式光纤技术可适用于：道路路面、地下管线、桩基、高架桥构件等基础、结构应力应变监测；基坑围护桩/墙、隧道初支、盾构管片等地下工程围护结构变形监测；地下管线管体结构变形（穿越、健康）等；结构变形监测。
2.4无人机技术
无人机监测技术具有如下特点：能够执行危险任务；现场巡视；可快速建立立体模型，与BIM结合，进行进度统计、变形分析等应用；与近景摄影测量结合，进行高精度变形监测。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆无人机技术可应用于基坑巡视、道路病害检测等工作。在巡视工作中：对于超大基坑，以及轨道交通较长运营线路的巡查工作，单纯依靠人工巡视难度较大，且耗时、费力，采用无人机航拍的形式进行宏观巡视，再局部辅以人工巡视，可把握重点，提高效率，且无人机巡视可对人工无法到达的部位重点拍摄，以相互弥补。在道路病害检测中：利用多图像匹配技术、倾斜摄影技术可以快速获取地面精细三维模型，配合地面控制点，无人机获取的数据可达厘米级精度，满足1:500制图需要。通过对无人机影像的分析和识别，可以对路面情况进行巡查，结合自动提取算法，可实现路面病害的提取。
2.5 三维激光扫描技术
三维激光扫描技术具有如下特点：效率高：最高每秒30万点的扫描速度，为快速建模提供可能；测量点数密，数据信息极其丰富：每平米达到上千个点云，能够反映每个监测对象的细微变化，可直接获得监测对象的面信息；非接触工作：现场不需布设测量点，仪器设站灵活且对测量对象无伤害；监测精度高，可达1mm。三维激光全站仪可同时精准定位各类待测点三维坐标，同时具有激光扫描功能，小巧实用，满足运营长期监测要求。其广泛应用于城市轨道交通运营监测、重要建构筑物变形监测、大坝边坡变形监测、抢险应急监测等。
2.6数据自动采集与无线传输技术
数据自动采集与无线传输技术是集计算机科学、信息技术、材料科学为一体的综合技术，采用预埋式监测元件自动采集监测变量，利用3/4G网络，通过无线终端将实时数据发送至采集软件，最终完成数据自动采集和无线传输，节约大量重复的人力工作。预埋试监测元件：由电涡流微位移传感器、高精度半导体应变传感器以及容栅式软电路组成，实时测量各单元位相对位移和应力值。其广泛应用于深基坑实时监测、高支模实时监测等。
2.7自动化监测智能集成技术
自动化监测智能集成技术具有如下特点：全面性：突破了不同监测设备、不同类型传感器数据独立传输、计算的屏障，将传统的各类人工与自动化监测项目、新的前沿监测设备与技术有效整合到一个智能系统平台，集成程度高，实现对各监测设备自动化监测的集成，在轨道交通监测过程中全面替代传统轨道交通监测作业模式。智能化：自动化监测智能集成技术通过电脑及移动通讯设备（手机app）实现可视化管理，实现监测数据的实时采集、计算、分析、输出与储存。且一旦监测数据超出预警值范围，系统马上发布报警，提示技术人员及时作出判断，通知相关各方采取相应工程措施。减少认为干扰，符合轨道交通监测智慧化作业要求。高效性：与人工监测相比，自动化监测减少了人工投入，通过计算机程序自动进行数据采集、计算、分析、处理，减少人为误差。
2.8 移动测量车技术
移动测量车监测技术是集车辆、车载监测设备、定位设备于一体的监测技术，其具有快速、便捷的特点，在既有轨道交通运营线路、周边环境道路监测应用前景广阔，同时也可大范围应用于城市轨道交通工程轨后变形监测、轨道调试等。
3监测管理系统发展趋势
监测管理系统应具有数据的采集、处理、分析、发布与查询；实现业主管理流程，预警，处理等基本功能。未来的监测管理系统将向专业化、信息化、智能化、高度集中化、共享化的方向发展。开发高效自动数据采集数据系统、设置专业化分析管理数据模块、实时更新工程施工工况信息、提供智能化信息化的数据预测功能，建设监测信息共享平台，将成为城市轨道交通工程监测技术发展方向和信息化施工的必经之路和必然发展趋势。针对各项重大风险源专项监测工作研发专项信息化监测系统，如深基坑监测系统，高支模实时监测系统，建（构）筑物变形实时监测系统等，同时加强各项监测系统的共建与集成，系统功能的完善与智能化建设，避免资源的浪费与人员成本的增加。
自动化监测智能集成系统包含如下部分：监测设备（静力水准仪、全站仪、水位计、倾角仪、位移计、压力计、固定式测斜仪、轴力计、应力计等）；数据采集设备（静态无线数据采集仪、振弦式无线数据采集仪）；数据传输与通讯设备（通信电缆、GPRS卡、接线盒等）；远程监控设备（电脑与移动通讯设备）。智能集成系统管理平台应用领域：集成轨道交通基坑工程、重要建构筑物的竖向水平位移、轴力、压力等各类传感器类监测项目的自动化监测；集成轨道交通隧道工程、地面线轨道结构基于静力水准仪、测量机器人等监测设备的自动化监测；集成视频监控系统等。
4结论
城市轨道交通工程监测是工程安全建设的重要保证，监测技术手段与监测管理系统的发展程度直接决定着监测的效率与成果。随着测绘科学、地理信息科学、计算机技术、通信技术的发展。化学材料、产品制作工艺的突破，工程建设项目管理制度、监测管理办法的日益完善，国家建设法律制度、国家标准、行业技术规范的不断健全，建设单位、设计单位、监理单位、施工单位、监测单位、质量安全监督单位等各参建方对监测工作投入力度的加大、对监测工作认识的改变，城市轨道交通工程监测将会迎来巨大的发展空间。城市轨道交通工程监测技术发展必将朝着集成化、无线化、自动化、网络化、智能化、数值化、共享化、全面化、可视化、实时化、全域化方向发展。
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作者简介：许锋（1990-），男，陕西安康人，汉族，2013年毕业于西安科技大学，测绘工程专业，本科，中铁隧道勘测设计院有限公司，助理工程师，主要从事城市轨道交通工程测量及监测管理研究，E-mail：374617163@qq.com。
论文作者:许锋,雷波,何圆圆
论文发表刊物:《建筑科技》2017年第13期
论文发表时间:2017/12/18
标签：轨道交通论文; 工程论文; 测量论文; 城市论文; 技术论文; 数据论文; 实时论文; 《建筑科技》2017年第13期论文;