數(shù)字化電子地圖在盾構(gòu)法施工測量中的應用

盾構(gòu)法施工是城市地鐵暗挖法施工的一種機械化施工方法，其施工特點要求必須對隧道區(qū)間施工影響范圍內(nèi)的地面建構(gòu)筑物、地下管線及地下建構(gòu)筑物等障礙物及影響物進行詳細的踏勘和測繪。由于隧道區(qū)間線性復雜，障礙物及影響物繁多，用傳統(tǒng)的手工測繪方法已不能滿足信息化施工的需要。將測繪界最前沿的3S（GPS—全球定位系統(tǒng)、GIS—地理信息系統(tǒng)、RS—遙感系統(tǒng)）技術(shù)中的GIS數(shù)字化電子地圖技術(shù)與工程輔助設計CAD技術(shù)相結(jié)合應用到了工程測量，使盾構(gòu)法施工測量技術(shù)實現(xiàn)了數(shù)字化。

1 數(shù)字化電子地圖成圖概念及應用原理

數(shù)字地圖是以數(shù)字的形式表達地形特征點的集合形態(tài)，存儲了圖的具有特定含義的數(shù)字、文字、符號等各類數(shù)據(jù)信息，同時可以傳輸、處理和多用戶共享；可以自動提取點位坐標、兩點距離、方位及地塊面積等；可傳輸給工程CAD（計算機輔助設計）使用；可供GIS（地理信息系統(tǒng)）建庫使用；可分層做出各類專題圖（如房屋圖、道路圖、地下管線圖等）；可為工程施工提供詳盡的工程結(jié)構(gòu)、地物及地貌數(shù)字信息。

傳統(tǒng)的地圖成圖是用儀器在野外測量角度、距離、高差做記錄，在室內(nèi)做計算、處理，繪制地圖，最終地圖是由測繪人員利用分度器、比例尺等工具模擬測量數(shù)據(jù)按圖式符號展繪到白紙上，俗稱模擬法測圖。

數(shù)字成圖是一種全解析、機助測圖的方法，是以計算機為核心，在外接輸入輸出設備、硬軟件的支持下，對地形空間數(shù)據(jù)進行采集、輸入、成圖、繪圖、輸出及管理的測圖系統(tǒng)，俗稱數(shù)字法測圖，見圖1。

圖1 數(shù)字測量系統(tǒng)

在工程測量中，使用最簡便經(jīng)濟的數(shù)字成圖方法：用全站儀進行野外數(shù)據(jù)采集，存為適當?shù)臄?shù)據(jù)格式；然后通過數(shù)據(jù)電纜或PC卡將數(shù)據(jù)傳輸給計算機，存為適當?shù)臄?shù)據(jù)文件；利用計算機成圖軟件調(diào)用數(shù)據(jù)文件再結(jié)合CAD技術(shù)直接在電腦上做成所需的矢量化數(shù)字地圖，以供工程測量和工程施工設計所用。

2 在地面建構(gòu)筑物、地下管線及地下建構(gòu)筑物等障礙物及影響物調(diào)查中應用

城市地下工程，特別是盾構(gòu)法暗挖隧道工程要求對施工影響范圍內(nèi)的地面建構(gòu)筑物、地下管線及地下建構(gòu)筑物等障礙物及影響物進行詳盡的調(diào)查和測繪，搞清將要施工的隧道和現(xiàn)有的障礙物及影響物之間的相對位置關系，為施工監(jiān)控量測和施工技術(shù)方案的制定和實施提供準確的數(shù)據(jù)信息。應用數(shù)字地圖的概念和方法可以將此問題解決得相當完美。

首先進行現(xiàn)有地面建構(gòu)筑物、地下管線及地下建構(gòu)筑物等障礙物及影響物的野外坐標數(shù)據(jù)采集，將要施工的隧道設計坐標用程序或電子表格自動計算出來，再將野外坐標數(shù)據(jù)和隧道設計坐標數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成標準坐標數(shù)據(jù)文件，用自動成圖軟件調(diào)用的數(shù)據(jù)文件在計算機中生成完美統(tǒng)一的數(shù)字地圖，其工作流程見圖2。

圖2 應用方法一

也可以先做出現(xiàn)有地面建構(gòu)筑物、地下管線及地下建構(gòu)筑物等障礙物及影響物的數(shù)字地圖，再通過CAD技術(shù)的復制、粘貼、縮放、移動、旋轉(zhuǎn)等功能將設計院提供的電子版設計圖紙統(tǒng)一到現(xiàn)有的數(shù)字地圖中，使整個數(shù)字地圖與施工大地坐標系統(tǒng)完全一致，其工作流程見圖3。

在做好的數(shù)字地圖上可以捕捉任意地物、地貌及設計結(jié)構(gòu)物上任一點位的施工大地坐標，可以量取任意兩點的距離、方位等位置關系，為盾構(gòu)法施工影響范圍內(nèi)的地面建構(gòu)筑物、地下管線及地下建構(gòu)筑物等障礙物及影響物的調(diào)查提供了詳盡的數(shù)字信息，為施工監(jiān)控量測和施工技術(shù)方案的設計和實施提供準確的數(shù)據(jù)信息。

3 在工程測量放樣中的應用

在數(shù)字地圖上能精確地捕捉任一點位的大地坐標，能精確地顯示任意兩點的距離、方位角等位置關系，數(shù)字地圖用于野外測量放樣將改變單一數(shù)據(jù)形式放樣的傳統(tǒng)做法，將數(shù)據(jù)形式與圖示形式相結(jié)合，確?，F(xiàn)場測量放樣的靈活性、準確性，便于現(xiàn)場及時檢查、復核，保證最終放樣點位準確無誤、一次成功。

先將測量放樣數(shù)據(jù)、地面現(xiàn)有地物地貌、設計放樣數(shù)字圖等做成統(tǒng)一的數(shù)字地圖，存入在野外便于攜帶、操作的筆記本電腦中。在施工現(xiàn)場捕捉數(shù)字地圖上設計結(jié)構(gòu)點位坐標數(shù)據(jù)進行放樣并可與計算出的數(shù)據(jù)進行校核；放樣點在實地標定后，可以參照數(shù)字地圖中地面現(xiàn)有地物地貌、設計放樣結(jié)構(gòu)點位的相對位置關系，對現(xiàn)場已標定的放樣點位進行檢查復核，使現(xiàn)場放樣工作變得十分有把握。

4 結(jié)語

通過使盾構(gòu)法施工測量技術(shù)實現(xiàn)數(shù)字化，可以使施工頂進過程中更加直接的觀測，更加利于控制，值得在現(xiàn)場應用中進行推廣。