一、 引言：

随着国民经济的的发展，城市化进程加快，我们多个大城市已经修建或准备修建地铁，作为大城市重要的公共交通基础设施，其安全问题也显得越来越重要，其中由于地质结构、沉降、地铁附近大型工程的建设等因素引起的地铁结构变形已引起有关方面的重视。本文结合杭州地铁1号线文海南路站监测案例，讨论徕卡GeoMoS自动化监测系统在实际项目中的应用。

二、 项目概况：

杭州地铁1号线是浙江省和杭州市的首条地铁线路，也使杭州成为华东地区第四个、浙江省首个开通地铁的城市，工程线路自2007年3月28日始建，2012年11月24日正式运营。杭州地铁1号线全长53km，杭州地铁1号线为全球第一条覆盖有4G网络的地铁线路。

杭州地铁1号线文海南路站新建地铁8号线，可能会对1号线造成长距离影响，对既有地铁车站结构造成的影响主要包括隧道结构的沉降、弯曲和扭曲变形，当现有结构变形严重时，甚至可能会引起隧道结构与道床的剥离、轨道设备几何形位的改变（如直线轨向的改变、轨道水平、轨道纵坡等），使行车平顺性变差，造成冲击、摇晃等现象的出现，对列车的运营安全造成重大威胁。因此，穿越期间的主要监测项目要能正确反映和预防上述变形的出现，从而保证运营安全。

图1：杭州地铁1号线文海南路站示意图

三、 设计方案：

根据现场踏勘情况，进行方案设计。该项目监测区段范围超长，距离远，并且平行于1号线隧道，对隧道结构安全提出了非常高的要求，常规的监测方案不能够满足项目要求。为解决该项目中遇到的难点，该项目引进了徕卡自动化监测系统，同时搭配了徕卡地铁自动化平差助手，该软件专门针对长距离大区间的多台监测机器人联测进行了改进，通过软件以及整体方案的提升，为这一技术难题提供了良好的解决方案。

图2：系统架构示意图

图3：点位布设原理示意图

整个项目共布设14台徕卡TM50测量机器人（左线右线各7台），采用徕卡GeoMoS_CH 软件进行自动化监测， 左线右线各7台徕卡TM50 测量机器人进行联测平差，监测点上千个，监测项目规模很大，对系统稳定性和精度都有着极高的要求。

图4：隧道点位布设图

图5：TM50监测站点图     

图6：监测点布设图

通讯方式均采用GPRS无线通讯，监测方法按照仪器所处位置的不同，采用后方交会的方法来完成。从而保证了整个系统得到数据实时性和测量成果的可靠性。

图7：系统构架图

四、 系统创新核心：

系统采用本地化开发的平差系统进行数据处理，该系统可自动按照监测周期从GeoMoS数据库中抓取需要的原始测量数据，并依据基于最小二乘原理的严密平差模型进行整网数据平差，确保所有测量机器人获取准确的即时坐标。

图8：平差计算周期配置    

图9：参与平差点位配置

五、 项目成果：

该系统从运行以来，运行稳定，监测精度高，满足项目规范要求。百米内水平位移监测精度优于1mm，沉降位移监测精度达到1mm，其精度及稳定性远远优于人工监测系统。

图10：高程位移曲线图11：平面位移曲线

六、 徕卡GeoMoS_CH自动化监测系统有如下特点：

该系统具有以下特点：

(1) 可实现 24小时不间断监测，克服传统测量方法的不足，节约了大量的人力和物力成本。

(2) 实时进行数据处理、数据分析、报表输出及提供图形等，真实直观反映点位变化。

(3) 远程监控，自动预警，保证了人员安全。

(4) 在短时间内同时获取监测点位的三维坐标, 快速准确，为地铁提供了实时的安全运营保障。

(5)基于最小二乘的严密平差模型数据处理，实现了从单台监测方案到多台监测方案的跃升。

七、 方案总结：

徕卡GeoMoS自动化监测系统将自动完成测量周期、实时评价测量成果、实时显示变形趋势等功能合为一体。在超远距离，超高精度要求下，仍可以稳定运行，在地铁运营期获取真实、完整的隧道结构变形数据，系统运行稳定，监测精度高并且满足规范要求，整套系统大幅度的降低了劳动强度，提高了防范风险的能力，具有极大的推广价值和使用价值。