数字化电子地图在盾构法施工测量中的应用

2014-01-16

天津建设科技 2014年4期

盾构法施工是城市地铁暗挖法施工的一种机械化施工方法，其施工特点要求必须对隧道区间施工影响范围内的地面建构筑物、地下管线及地下建构筑物等障碍物及影响物进行详细的踏勘和测绘。由于隧道区间线性复杂，障碍物及影响物繁多，用传统的手工测绘方法已不能满足信息化施工的需要。将测绘界最前沿的3S（GPS—全球定位系统、GIS—地理信息系统、RS—遥感系统）技术中的GIS数字化电子地图技术与工程辅助设计CAD技术相结合应用到了工程测量，使盾构法施工测量技术实现了数字化。

1 数字化电子地图成图概念及应用原理

数字地图是以数字的形式表达地形特征点的集合形态，存储了图的具有特定含义的数字、文字、符号等各类数据信息，同时可以传输、处理和多用户共享；可以自动提取点位坐标、两点距离、方位及地块面积等；可传输给工程CAD（计算机辅助设计）使用；可供GIS（地理信息系统）建库使用；可分层做出各类专题图（如房屋图、道路图、地下管线图等）；可为工程施工提供详尽的工程结构、地物及地貌数字信息。

传统的地图成图是用仪器在野外测量角度、距离、高差做记录，在室内做计算、处理，绘制地图，最终地图是由测绘人员利用分度器、比例尺等工具模拟测量数据按图式符号展绘到白纸上，俗称模拟法测图。

数字成图是一种全解析、机助测图的方法，是以计算机为核心，在外接输入输出设备、硬软件的支持下，对地形空间数据进行采集、输入、成图、绘图、输出及管理的测图系统，俗称数字法测图，见图1。

图1 数字测量系统

在工程测量中，使用最简便经济的数字成图方法：用全站仪进行野外数据采集，存为适当的数据格式；然后通过数据电缆或PC卡将数据传输给计算机，存为适当的数据文件；利用计算机成图软件调用数据文件再结合CAD技术直接在电脑上做成所需的矢量化数字地图，以供工程测量和工程施工设计所用。

2 在地面建构筑物、地下管线及地下建构筑物等障碍物及影响物调查中应用

城市地下工程，特别是盾构法暗挖隧道工程要求对施工影响范围内的地面建构筑物、地下管线及地下建构筑物等障碍物及影响物进行详尽的调查和测绘，搞清将要施工的隧道和现有的障碍物及影响物之间的相对位置关系，为施工监控量测和施工技术方案的制定和实施提供准确的数据信息。应用数字地图的概念和方法可以将此问题解决得相当完美。

首先进行现有地面建构筑物、地下管线及地下建构筑物等障碍物及影响物的野外坐标数据采集，将要施工的隧道设计坐标用程序或电子表格自动计算出来，再将野外坐标数据和隧道设计坐标数据转换成标准坐标数据文件，用自动成图软件调用的数据文件在计算机中生成完美统一的数字地图，其工作流程见图2。

图2 应用方法一

也可以先做出现有地面建构筑物、地下管线及地下建构筑物等障碍物及影响物的数字地图，再通过CAD技术的复制、粘贴、缩放、移动、旋转等功能将设计院提供的电子版设计图纸统一到现有的数字地图中，使整个数字地图与施工大地坐标系统完全一致，其工作流程见图3。

在做好的数字地图上可以捕捉任意地物、地貌及设计结构物上任一点位的施工大地坐标，可以量取任意两点的距离、方位等位置关系，为盾构法施工影响范围内的地面建构筑物、地下管线及地下建构筑物等障碍物及影响物的调查提供了详尽的数字信息，为施工监控量测和施工技术方案的设计和实施提供准确的数据信息。

3 在工程测量放样中的应用

在数字地图上能精确地捕捉任一点位的大地坐标，能精确地显示任意两点的距离、方位角等位置关系，数字地图用于野外测量放样将改变单一数据形式放样的传统做法，将数据形式与图示形式相结合，确保现场测量放样的灵活性、准确性，便于现场及时检查、复核，保证最终放样点位准确无误、一次成功。

先将测量放样数据、地面现有地物地貌、设计放样数字图等做成统一的数字地图，存入在野外便于携带、操作的笔记本电脑中。在施工现场捕捉数字地图上设计结构点位坐标数据进行放样并可与计算出的数据进行校核；放样点在实地标定后，可以参照数字地图中地面现有地物地貌、设计放样结构点位的相对位置关系，对现场已标定的放样点位进行检查复核，使现场放样工作变得十分有把握。