下面是范文網(wǎng)小編整理的地鐵隧道結(jié)構(gòu)變形監(jiān)測數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)論文3篇(基于uwb的地鐵隧道定位系統(tǒng)設(shè)計)，以供借鑒。

地鐵隧道結(jié)構(gòu)變形監(jiān)測數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)論文1

　　基于J2EE的元數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)

　　摘要：對基于XML的多源異構(gòu)數(shù)據(jù)融合、遙感數(shù)據(jù)存儲、數(shù)據(jù)持久化以及用戶訪問控制技術(shù)進行了分析和設(shè)計；討論了元數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)的實現(xiàn)技術(shù)、設(shè)計思想和系統(tǒng)構(gòu)架，注重系統(tǒng)的可移植性、可維護性和可擴展性；實現(xiàn)了基于J2EE技術(shù)的元數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)。

　　關(guān)鍵詞：Java 2平臺企業(yè)版；元數(shù)據(jù)管理；擴展標記語言

　　隨著信息技術(shù)的發(fā)展，產(chǎn)生了海量的信息。如何有效地管理和組織這些海量信息已經(jīng)成為一個突出的問題。元數(shù)據(jù)機制是解決這一問題的有效手段。一些部門已經(jīng)針對數(shù)據(jù)在行業(yè)內(nèi)部的應用特點來開發(fā)自己的管理系統(tǒng)[1]。目前，在元數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)的建設(shè)中存在的主要問題是：基于不同操作系統(tǒng)和數(shù)據(jù)庫的管理平臺不可移植、安全性差、難以維護和擴展、缺乏統(tǒng)一的建設(shè)模式與內(nèi)容服務提供方式[2，3]。

　　以J2EE平臺為基礎(chǔ)的各項技術(shù)的成熟為這些問題提供了良好的解決方案。J2EE是一種利用Java2平臺來簡化諸多與多級解決方案的開發(fā)、部署和管理相關(guān)的復雜問題的體系結(jié)構(gòu)。J2EE的核心技術(shù)是Java2平臺的標準版，具有Java語言的特性，是一個開放的、跨平臺的結(jié)構(gòu)，提供了健全的意外事件處理機制，具有良好的可移植性和擴展性。

　　基于J2EE的元數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)具有高效、穩(wěn)定、可復用、易維護的特點；獨立于平臺，可以部署于Microsoft Windows、Linux、UNIX等操作系統(tǒng)之上；可對Oracle、SQL Server 2000、MySQL等多種數(shù)據(jù)庫進行操作。但是J2EE涉及的技術(shù)種類繁多，在實際應用中要根據(jù)需要準確使用，而且基于J2EE的系統(tǒng)需要具有良好的系統(tǒng)設(shè)計結(jié)構(gòu)，才能最大限度地發(fā)揮優(yōu)勢。盡管基于J2EE平臺的系統(tǒng)具有諸多優(yōu)點，但目前J2EE還沒有被廣泛應用在元數(shù)據(jù)管理中。本文提出的基于J2EE架構(gòu)的元數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)建設(shè)方法和應用實例，是將J2EE引入元數(shù)據(jù)管理的一個初步嘗試。

　　1關(guān)鍵技術(shù)研究

　　1．1基于XML的多源異構(gòu)數(shù)據(jù)融合

　　各個部門采用了不同的元數(shù)據(jù)存儲方式。由于缺乏統(tǒng)一的標準，很難對這些元數(shù)據(jù)進行有效的管理和發(fā)布。必須實現(xiàn)多源異構(gòu)數(shù)據(jù)的融合。

　　采用簡單文本文件作為中間介質(zhì)的信息交換方法不能描述數(shù)據(jù)的結(jié)構(gòu)，不適合用來進行復雜的元數(shù)據(jù)交換。XML技術(shù)實現(xiàn)信息交換與共享已經(jīng)成為一種發(fā)展趨勢。孫君明等人[4]對基于XML的數(shù)據(jù)交換技術(shù)進行了研究。XML是采用線性語法描述樹狀結(jié)構(gòu)的標志語言。作為一種數(shù)據(jù)交換的中間件，XML具有跨平臺、結(jié)構(gòu)化和自描述性強的特點。

　　用XML實現(xiàn)多源異構(gòu)數(shù)據(jù)融合的過程如圖1所示。

　　在圖1中，首先各地的數(shù)據(jù)提供者通過瀏覽器將數(shù)據(jù)傳送給服務器，由服務器端的XML引擎將這些數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成標準的XML文檔；再由一些服務組件根據(jù)需要對XML文檔進行處理，如建立索引等。這樣，多源異構(gòu)數(shù)據(jù)就被轉(zhuǎn)換成了具有統(tǒng)一標準的XML文檔；通過對這樣具有固定結(jié)構(gòu)的XML中間件的解析，實現(xiàn)從XML文檔到數(shù)據(jù)庫的轉(zhuǎn)換，完成了多源異構(gòu)數(shù)據(jù)的統(tǒng)一存儲[4，5]。進行信息發(fā)布時，根據(jù)客戶端的查詢條件在數(shù)據(jù)庫中提取相應的結(jié)果集，形成XML文檔，將該文檔發(fā)送至客戶端；由客戶端的格式化工具解析該XML文檔，顯示在客戶端。

　　1．2遙感數(shù)據(jù)的分塊存儲

　　遙感數(shù)據(jù)（如DEM、TM、ASTER等）具有數(shù)據(jù)量龐大的特點，應用數(shù)據(jù)庫中的大數(shù)據(jù)類型存儲，如Oracle 9i中的Blob、SQL Server 2000中的Image。但是如果將它們直接存入數(shù)據(jù)庫中會造成系統(tǒng)效率低下;可采用一種分塊存儲的策略，將原始數(shù)據(jù)分割成大小一致的若干塊，一塊一塊地進行存儲。分塊大小要根據(jù)磁盤的讀寫性能和網(wǎng)絡(luò)的傳輸性能確定，過大或過小都會導致系統(tǒng)運行效率低下[6]。每塊數(shù)據(jù)以一條記錄的方式進行存儲，包含數(shù)據(jù)的編號、經(jīng)緯度、步長、時間等信息，并且建立索引。

　　1．3數(shù)據(jù)持久化

　　為了能使系統(tǒng)部署在任意數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)上，加入了一個持久化層，作為連接Java應用和關(guān)系數(shù)據(jù)庫的通道。為數(shù)據(jù)庫中的每張表建立一個Java對象，定義好對象與表之間的對應關(guān)系，只需對Java對象進行操作，不用關(guān)心SQL語句和系統(tǒng)最終使用的數(shù)據(jù)庫。持久層作為一個中間件，封裝對數(shù)據(jù)庫的操作，提供接口，隱藏數(shù)據(jù)訪問的細節(jié)[7]。

　　1．4用戶訪問控制

　　元數(shù)據(jù)的使用人員級別復雜，用戶管理困難。使用RBAC(Role－Based Access Control，基于角色的訪問控制)模型，可以提高管理的效率和安全性。RBAC在傳統(tǒng)的用戶——權(quán)限模型中引入了角色的概念。角色是一組用戶的集合，也是一個授權(quán)的集合，它將一組用戶與權(quán)限聯(lián)系起來。一個角色可以與多個用戶對應，一個用戶可以擁有多個角色，每個角色可以執(zhí)行多種權(quán)限，每個權(quán)限可以被多個角色共享。對一個用戶授予相應的角色，使用戶可以進行相應的操作[8]。引入角色可以使系統(tǒng)的安全機制具有很大的靈活性，減少了權(quán)限管理的負擔和代價，同時也增強了系統(tǒng)的可維護性。

　　2元數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)的設(shè)計

　　使用本系統(tǒng)的各部門實際情況不同，系統(tǒng)可能被部署到不同的平臺上，而且需要對該系統(tǒng)進行一定的擴展和改進。所以在系統(tǒng)設(shè)計上，需要充分考慮到系統(tǒng)的可移植性和可擴展性。

　　2．1系統(tǒng)設(shè)計

　　本系統(tǒng)基于J2EE平臺，是一個瀏覽器/服務器（B/S）結(jié)構(gòu)的系統(tǒng)，具有J2EE平臺可以跨系統(tǒng)使用的特性，采用MVC（Model－View－Controller）應用框架。MVC設(shè)計框架的內(nèi)部原理比較復雜，將MVC運用到應用程序中會帶來大量的額外工作，增加應用的復雜性。但是MVC可以輕松地實現(xiàn)程序代碼與HTML的分離，而且MVC的三個模塊相互獨立，可以構(gòu)造良好的松耦合構(gòu)件，提高應用系統(tǒng)的可維護性、可擴展性、可移植性和可復用性。從長遠的應用考慮，應使用ＭＶＣ設(shè)計框架[9]。

　　本系統(tǒng)在傳統(tǒng)的B/S三層結(jié)構(gòu)上作了一定的改進。

（1）表現(xiàn)層。在該層使用Struts框架。Struts是一個MVC模式的表現(xiàn)層應用框架。瀏覽器向Web服務器提出請求后，Web服務器會把請求交給控制器處理。ActionServlet控制器根據(jù)請求的不同，將它們轉(zhuǎn)發(fā)給不同的Action實例。Action實例在這里充當了用戶請求與業(yè)務處理邏輯之間的適配器，它只負責控制整個程序的流程，不關(guān)心具體業(yè)務的實現(xiàn)，實現(xiàn)了請求與業(yè)務邏輯的分開。本系統(tǒng)使用一個高效的Action類——DispatchAction類。只要繼承該類，就可以在一個Action中集成多個業(yè)務方法，有利于系統(tǒng)的維護。在視圖顯示方面，其大量使用了Struts標簽，用來控制顯示的邏輯和內(nèi)容。由于不同平臺采取的編碼方式不同，在進行系統(tǒng)移植時很容易出現(xiàn)中文亂碼問題。在這里使用一個可插拔式的過濾器，實現(xiàn)對請求和響應的預處理及后處理，很好地解決了字符編碼問題，使系統(tǒng)可以在不同的平臺上進行移植。

　　用戶請求和應用邏輯。在處理之前，將所有涉及到表現(xiàn)層的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)替換成更加通用的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)類型；使用通用的、與表現(xiàn)層無關(guān)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)在這兩層之間傳遞參數(shù)。表現(xiàn)層方法提交的參數(shù)類型主要是HttpServletRequest和HttpServletResponse；使用這樣的參數(shù)會增加系統(tǒng)的耦合性，不利于代碼的重用，所以要將它們處理成通用的數(shù)據(jù)類型，如數(shù)組。這一過程在Action適配器進行轉(zhuǎn)發(fā)之前完成，提供給業(yè)務層的參數(shù)是通用的數(shù)據(jù)類型[10]。業(yè)務層方法之間的通信也通過通用的參數(shù)類型進行，使得每個業(yè)務方法均獨立存在于系統(tǒng)之中，在很大程度上減少了系統(tǒng)的耦合，提高了可復用性。

（3）數(shù)據(jù)層。為了實現(xiàn)數(shù)據(jù)庫訪問細節(jié)與業(yè)務層的分離，引入持久化層。

　　為了使系統(tǒng)具有較好的可維護性、可移植性和可復用性，采用以上的設(shè)計思想，以搭建一個邏輯清楚、功能明確、模塊化程度高的元數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)。

　　2．2工作流程

　　用戶通過瀏覽器（IE/Netscape）向服務器提交請求，請求經(jīng)過過濾器處理后再提交給控制器ActionServlet；控制器根據(jù)請求的類別將它們轉(zhuǎn)發(fā)給不同的DispatchAction類。該類中的方法對參數(shù)進行處理后調(diào)用不同的業(yè)務邏輯對請求進行分析處理，處理后得到的信息通過視圖顯示在用戶瀏覽器上。

　　3基于J2EE的元數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)的實現(xiàn)

　　根據(jù)本文提出的設(shè)計思想，實現(xiàn)了一個元數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)——基于J2EE的小城鎮(zhèn)元數(shù)據(jù)管理平臺。本實例以J2EE平臺為基礎(chǔ)，Tomcat 為服務器，可以使用Oracle 9i、SQL Server 2000、MySQL數(shù)據(jù)庫，使用了ORM（Object－Relation Mapping）模式的持久化層中間件Hibernate，以Eclipse 為開發(fā)平臺。在系統(tǒng)實現(xiàn)過程中，使用了以J2EE平臺為基礎(chǔ)的各項技術(shù)，遵循Java2標準平臺的編碼標準，注重系統(tǒng)的可擴展性和可維護性。系統(tǒng)的XML引擎采用了DOM（Document Object Model）和SAX（Simple API for XML）。DOM負責XML文檔的生成和修改；SAX對XML進行解析。

　　小城鎮(zhèn)元數(shù)據(jù)管理平臺的功能主要分為管理與檢索兩部分，可以實現(xiàn)對矢量數(shù)據(jù)、柵格數(shù)據(jù)、文檔數(shù)據(jù)、原始試驗數(shù)據(jù)、報表數(shù)據(jù)和模型數(shù)據(jù)的管理與檢索；用戶管理可以對用戶進行權(quán)限設(shè)置；系統(tǒng)管理功能可以提供系統(tǒng)運行的日志和幫助文件。

　　4結(jié)束語

　　基于J2EE的元數(shù)據(jù)管理平臺，具有良好的跨平臺特性；解決了多源異構(gòu)數(shù)據(jù)的融合、遙感數(shù)據(jù)的存儲、數(shù)據(jù)持久化和用戶控制訪問問題；在設(shè)計和實現(xiàn)過程中遵循J2EE的設(shè)計模式，具有良好的擴展性和維護性；功能模塊具有低耦合的特點，極大地提高了代碼的可復用性；可對元數(shù)據(jù)進行有效管理，實現(xiàn)信息的共享發(fā)布，廣泛地應用在各個領(lǐng)域。在如何提高系統(tǒng)的安全性方面還有待于對其進行進一步的研究。

　　參考文獻：

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地鐵隧道結(jié)構(gòu)變形監(jiān)測數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)論文2

　　運行中的地鐵隧道變形動態(tài)監(jiān)測

　　摘 要 文章結(jié)合廣州市“倉邊復建綜合樓項目”工程施工監(jiān)測方案，對受緊鄰基坑施工擾動影響的運行中地鐵隧道變形的動態(tài)監(jiān)測方法進行了分析，采用TCA2003全站儀的全自動動態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)，可以24 h無人值守、連續(xù)監(jiān)測運行中的地鐵隧道變形，且每次監(jiān)測可在地鐵運行間隔內(nèi)迅速完成。監(jiān)測到的數(shù)據(jù)可以實時提供給施工方，以指導當前及下一步的施工，在工程應用中取得了良好的效果。

　　關(guān)鍵詞 地鐵隧道 連續(xù)運行 基坑開挖 變形動態(tài)監(jiān)測 概述

　　在我國已有地鐵的城市中，地鐵沿線（非?？拷罔F隧道）的深基坑越來越多，如何在基坑開挖中保護正在運行中的地鐵隧道，是一個十分現(xiàn)實的問題。采用信息化施工及監(jiān)測方法，可以有效地指導基坑施工過程，施工中采用的時空效應法、逆作法、注漿法和基坑加固方法等均可達到保護鄰近隧道、控制變形的目的。而常規(guī)的地鐵變形監(jiān)測如連通管法、巴塞特法等，在運行的地鐵隧道中進行監(jiān)測相當困難，主要是因為地鐵運行間隔很短，運行期間絕對不允許測量人員進入，為此，須有一種簡便的、無人值守、自動的動態(tài)監(jiān)測方法，可在很短的時間間隔內(nèi)，迅速完成隧道的變形監(jiān)測，并為鄰近基坑的施工提交監(jiān)測數(shù)據(jù)。

　　廣州市 “倉邊復建綜合樓項目”與廣州地鐵1號線平行，西側(cè)基坑距區(qū)間隧道（公園前站～農(nóng)講所站）北線最近處約4 m，東側(cè)基坑距北線隧道最近處約8 m，基坑開挖深度約為 m，采用地下連續(xù)墻圍護，兼做承重結(jié)構(gòu)?；娱_挖將對地鐵1號線構(gòu)成威脅，為保證地鐵的安全運行，必須在基坑開挖過程中對運行中的隧道變形進行不間斷監(jiān)測。自動化動態(tài)監(jiān)測系統(tǒng) 監(jiān)測要求

　　由于地鐵隧道在一天中的三分之二以上的時間是處于全封閉的運營狀態(tài)，絕對不允許監(jiān)測人員進入隧道內(nèi)工作，所以要求必須在隧道內(nèi)設(shè)置自動化監(jiān)測系統(tǒng)代替人工操作，實現(xiàn)對隧道水平、垂直位移的連續(xù)、精確監(jiān)測?？紤]到地鐵運行的間隔很短，所采用的監(jiān)測系統(tǒng)應能在3～5 min內(nèi)完成隧道（受影響的區(qū)間段）的變形監(jiān)測，以掌握基坑開挖施工引起地鐵1號線隧道變形規(guī)律及特性。 監(jiān)測范圍

　　地鐵1號線下行線“農(nóng)講所站～公園前站”區(qū)間隧道沿基坑的60 m及兩端各向外延伸45 m（約150 m）的范圍。監(jiān)測內(nèi)容為隧道的水平和垂直位移。 自動化動態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)的構(gòu)成

　　一個完整的自動化動態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)是指在無需操作人員干預的條件下，實現(xiàn)自動觀測、記錄、處理、存儲、報表編制、預警預報等功能，它由一系列的軟件和硬件構(gòu)成，整個系統(tǒng)配置包括：TCA自動化全站儀、棱鏡、通訊電纜及供電電纜、計算機與專用軟件。

TCA自動化全站儀

　　TCA自動化全站儀能夠自動整平、自動調(diào)焦、自動正倒鏡觀測、自動進行誤差改正、自動記錄觀測數(shù)據(jù)，其獨有的ATR（Automatic Target Recognition，自動目標識別）模式，使全站儀能進行自動目標識別，操作人員一旦粗略瞄準棱鏡后，全站儀就可搜尋到目標，并自動瞄準，不再需要精確瞄準和調(diào)焦，大大提高工作效率。

　　TCA2003是Leica TCA自動化全站儀中的一種（見圖1），該儀器測角精度為〞，測距精度為1 mm±1 ppm?？赏ㄟ^專用的控制軟件來控制觀測目標、設(shè)定觀測周期。

Leica標準精密測距棱鏡

　　棱鏡作為觀測標志，利用膨脹螺絲固定在隧道內(nèi)側(cè)（見圖2），其數(shù)目可按實際需要設(shè)定，該標志能被TCA2003全站儀自動跟蹤鎖定，以實施精密測角和測距。

計算機

　　計算機利用電纜和全站儀連接，并裝有專用軟件以實現(xiàn)整個監(jiān)測過程的全自動化，既能控制全站儀按特定測量程序采集監(jiān)測點數(shù)據(jù)，并將測量成果實時進行處理，以便及時發(fā)現(xiàn)錯誤，杜絕返工，也可以對各個觀測周期的監(jiān)測數(shù)據(jù)進行存儲并生成監(jiān)測報告。 其它設(shè)備

　　其它設(shè)備包括溫度計﹑氣壓計﹑濕度計、連接電纜、外接電源等；溫度計﹑氣壓計﹑濕度計用于測定空氣的溫度、壓力和濕度，將測定結(jié)果輸入到計算機中，對觀測結(jié)果進行修正，以提高觀測精度。 實時控制軟件

　　GeoMos Monitor是專門用于監(jiān)測的、與TCA2003全站儀配套的變形測量軟件，其在Windows環(huán)境下運行，并將數(shù)據(jù)存儲在SQL Server數(shù)據(jù)庫中，它既可按操作者設(shè)定的測量過程和選定的基準點、觀測點進行相應的測量處理，也可快速建立三維坐標、位移量以及其它相關(guān)數(shù)據(jù)庫，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的快速存儲、檢索、編輯，可實時顯示量測數(shù)據(jù)，并進行實時處理或后處理，能實時顯示圖形或事后顯示。 后處理軟件

　　采用自己編制的軟件，利用和GeoMos的軟件接口，對測量數(shù)據(jù)進行后處理，按施工方要求的格式將監(jiān)測點的位移變化轉(zhuǎn)化為標準圖表的形式直觀地表達出來，繪制出監(jiān)測報表和位移曲線，自動實現(xiàn)數(shù)據(jù)分析、報警以及報表生成的功能，可以根據(jù)用戶的要求提供報表的形式。3 施工監(jiān)測 測點布設(shè)

　　測點分為測站點、基準點以及觀測點3類，測點布設(shè)在區(qū)間隧道K9+920~K10+070約150 m的范圍之內(nèi)?；鶞庶c用來檢驗測站是否產(chǎn)生位移，位于基坑影響區(qū)域外的東、西2點；觀測點沿隧道每隔約10 m布設(shè)1個，如圖3所示。

　　觀測點和基準點都采用棱鏡作為觀測標志（可實現(xiàn)在水平方向上和垂直方向上的旋轉(zhuǎn)），固定在支座上，支座采用膨脹螺絲固定在隧道管片上，安裝高度低于2 m（以確保安裝時不需要停電作業(yè)，并不對行車造成影響）。儀器設(shè)置在施工影響區(qū)域的中央（隧道的南側(cè)），固定在觀測臺上（避免對中誤差），并在旁邊放置穩(wěn)壓電源。

　　為了更好地掌握地鐵運行狀況和控制隧道受基坑施工的影響，在不同位置設(shè)置典型觀測斷面（斷面具體數(shù)目結(jié)合基坑開挖深度及影響范圍設(shè)定）。坐標系設(shè)置為自定義坐標系。 觀測方法

　　通過控制軟件，在每個觀測周期開始前，利用東、西2個基準點，4測回推算出測站點的坐標，然后，四測回對所有的點進行自動觀測，得到觀測點的坐標?；娱_挖深度較淺時，可以減少觀測頻率。隨著基坑開挖深度的不斷增加，24 h實時觀測，并加大重點部位的觀測頻率。 測量數(shù)據(jù)

　　表1為不同測點的監(jiān)測報表，圖4是D12點的累計位移—時間的曲線圖。

測量誤差分析 誤差來源

　　測量的誤差來源于儀器的系統(tǒng)誤差、測站和目標的對中誤差、外界環(huán)境的影響、測量儀器的影響。

⑴ 儀器的系統(tǒng)誤差主要是由儀器本身構(gòu)造引起的，為保證精度，需在測量前對儀器進行檢校，儀器即使在檢校后還有殘余的系統(tǒng)誤差。但由于監(jiān)測需要得到的是2次測量之間的位移值，因此系統(tǒng)誤差可以基本消除。

⑵ 由于測站點、觀測點均采用強制對中措施，而且標志埋設(shè)后在整個觀測過程中不再重新安置，因此，測站、目標的對中誤差可忽略不計。

⑶ 由于本次監(jiān)測需要實時監(jiān)測，而地鐵隧道的濕度較大，對測距的精度會有影響，但地鐵隧道內(nèi)的溫度﹑氣壓﹑濕度均比較穩(wěn)定，因此，可不考慮這些外界環(huán)境因素對觀測結(jié)果的影響，可在觀測過程中利用數(shù)學模型進行修正。而列車運行帶來的震動卻對觀測結(jié)果的影響較大，故應盡量避免在這一時段進行觀測。

⑷ 本次測量采用TCA2003全站儀觀測，其測角精度″，測距精度1 mm±1 ppm，因此，其是影響測量的主要誤差源。 誤差分析

　　此次監(jiān)測主要的誤差來源是儀器的測角誤差和測距誤差，儀器的測角精度為″，100 m的監(jiān)測范圍內(nèi)由測角所引起的最大誤差為± mm；儀器的測距精度為1 mm±1 ppm，其中1 mm為固定誤差，±1 ppm為比例誤差(1 mm/km)，即100 m的距離由測距所引起的誤差為± mm，距離測量采用四測回觀測儀器引起的誤差為± mm；根據(jù)各點給定的初始坐標估算，點位的平面精度約± mm，Z方向的精度與豎直角的大小有關(guān)，精度略低，但仍可以保證±1 mm的精度，能夠滿足施工及甲方對地鐵保護的要求。結(jié)論

　　廣州市“倉邊復建綜合樓項目”基坑開挖對地鐵1號線構(gòu)成威脅，施工中采用的監(jiān)測系統(tǒng)對運行中的隧道變形進行不間斷監(jiān)測，監(jiān)測結(jié)果為基坑開挖施工提供了準確、及時的指導數(shù)據(jù)，保證地鐵的安全運行。這是一種簡便、靈活、無人值守、實時、動態(tài)的監(jiān)測系統(tǒng)。工程應用表明，該監(jiān)測系統(tǒng)能滿足工程的要求，且監(jiān)測速度快、精度高、受人為影響少、自動化程度高，可在地鐵運行間隔內(nèi)迅速完成隧道的變形監(jiān)測。

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地鐵隧道結(jié)構(gòu)變形監(jiān)測數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)論文3

　　地鐵施工沉降監(jiān)測與預報系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn)

　　李光，馮雪春

（葫蘆島市測繪地理信息局，遼寧 葫蘆島 ）

　　摘要：通過對目前地鐵施工階段沉降數(shù)據(jù)的管理與預測方法的分析和了解，通過計算機編程語言，實現(xiàn)對數(shù)據(jù)的專業(yè)化、智能化的管理，并且應用合理的預測方法對沉降數(shù)據(jù)進行后期的預測，通過嚴謹?shù)某绦蛟O(shè)計，實現(xiàn)相關(guān)功能，具有較好的實用價值及應用前景。

　　關(guān)鍵詞：地鐵；沉降監(jiān)測；系統(tǒng)設(shè)計

　　1.前言

　　在地鐵施工過程中，變形監(jiān)測為工程質(zhì)量、施工進度和人身安全提供了重要的保證，就現(xiàn)階段而言，在地鐵施工過程中，由于監(jiān)測項目多，數(shù)據(jù)格式多，監(jiān)測數(shù)據(jù)接觸人員多，存在諸多對監(jiān)測數(shù)據(jù)管理的混亂問題；同時，在監(jiān)測數(shù)據(jù)也存在數(shù)據(jù)共享不及時，監(jiān)測數(shù)據(jù)預報不及時等問題，尤其是監(jiān)測數(shù)據(jù)的短期預測精度有限，對未來形變趨勢無法做出準確判斷，很大程度上影響施工安全。因此，設(shè)計一個集數(shù)據(jù)處理，管理和預測分析于一體的系統(tǒng)顯得十分重要。系統(tǒng)需求

　　系統(tǒng)功能需求

　　系統(tǒng)的主要功能就是對數(shù)據(jù)的進行短期、準確的預測，這是系統(tǒng)的核心功能；系統(tǒng)還應實現(xiàn)對數(shù)據(jù)的錄入（包括手動錄入和導入已有文件）、數(shù)據(jù)存儲（建立專門的數(shù)據(jù)文件）、數(shù)據(jù)處理（包括對數(shù)據(jù)進行粗差檢驗、危險值預警、平差等）、生成監(jiān)測報表（建立數(shù)據(jù)的日報、周報等并附有工程信息）、生成沉降曲線圖（包括沉降速率圖和累積沉降圖）、實現(xiàn)簡易的監(jiān)測點位圖（相對點位圖）等功能。 系統(tǒng)性能需求

(1)系統(tǒng)穩(wěn)定性高，應能在正常情況下，保證系統(tǒng)所有功能都能正常使用；在非正常情況下，盡可能保證部分功能正常使用；

(2)系統(tǒng)對電腦硬件要求低，在施工現(xiàn)場上任何硬件水平的電腦上都能運行，使系統(tǒng)具有廣泛的硬件適用性；

(3)系統(tǒng)對計算機系統(tǒng)軟件要求低，在施工現(xiàn)場并不能所有電腦都安裝了VC2008++等基礎(chǔ)支持性軟件，因此，系統(tǒng)必須具有良好的兼容性。

(4)系統(tǒng)應具有一定安全性，由于系統(tǒng)內(nèi)部可能載有國家保密級數(shù)據(jù)，因此應能避免操作系統(tǒng)漏洞給本系統(tǒng)造成影響。系統(tǒng)總體設(shè)計

　　按照上文所說的需求分析和總體設(shè)計，“地鐵施工階段沉降監(jiān)測與預報系統(tǒng)”將是一個界面友好、簡單易操作、能夠生成圖形化，同時又能夠顯示相對點位，基于這些需求，本文在綜合考慮了所有的編程語言后，相對比而言，C#語言和Matlab語言以及使用ArcGIS Engine的相關(guān)模塊能夠符合系統(tǒng)需求。

“地鐵施工階段沉降監(jiān)測與預報系統(tǒng)”是一個全方位、流程化的數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，為滿足設(shè)計要求，系統(tǒng)將主要包括：數(shù)據(jù)管理、數(shù)據(jù)分析與計算、數(shù)據(jù)預測三大部分，從原始數(shù)據(jù)導入（錄入）為開始，數(shù)據(jù)分析與預測為過程，生成監(jiān)測數(shù)據(jù)報表為終止，其中包含數(shù)據(jù)建檔、粗差剔除、簡易平差、危險值警示、各種沉降數(shù)據(jù)示意圖、累積沉降曲線圖等等功能。系統(tǒng)總設(shè)計圖如圖。

　　圖 系統(tǒng)總體設(shè)計圖

Overall System Design Drawing 4 系統(tǒng)主要模塊設(shè)計

　　系統(tǒng)主要分為三個模塊：數(shù)據(jù)管理、數(shù)據(jù)分析與計算、數(shù)據(jù)預測。 數(shù)據(jù)管理模塊設(shè)計

　　數(shù)據(jù)管理做為數(shù)據(jù)的載體，貫穿于整個系統(tǒng)之中，通過施工測量員提供的資料和意見，針對數(shù)據(jù)管理模塊具體化如下圖，其流程包括數(shù)據(jù)錄入、建立數(shù)據(jù)檔案、數(shù)據(jù)分析以及生成最后的監(jiān)測報表。

　　圖 數(shù)據(jù)管理模塊設(shè)計圖

Data Management Module Design Drawing 數(shù)據(jù)分析與計算模塊設(shè)計

　　數(shù)據(jù)分析與計算是“地鐵施工沉降監(jiān)測與預報系統(tǒng)”的重要組成部分，數(shù)據(jù)分析能力的強弱決定系統(tǒng)的實際應用等級水平，這個模塊包含計算和分析，沉降監(jiān)測數(shù)據(jù)的計算可以通過簡單的計算機語言編寫，其目的是根據(jù)相應的規(guī)范求出精度評定的相關(guān)參數(shù)；而分析則主要體現(xiàn)在粗差剔除的方法上，根據(jù)一期的沉降數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)量，對粗差剔除的理論方法宜采用格拉布斯準則進行判別，并警示顯示。具體模塊設(shè)計見下圖

　　圖 數(shù)據(jù)處理模塊設(shè)計圖

The Data Processing Module Design Drawing 數(shù)據(jù)預測模塊設(shè)計

　　數(shù)據(jù)預測模塊是“地鐵施工沉降監(jiān)測與預報系統(tǒng)”的核心部分，數(shù)據(jù)預測精度的高低決定著下一步的施工，在很大程度上左右工程進度，因此，數(shù)據(jù)預測模塊要求主要有兩個：首先，算法預測精度高，能夠保障施工技術(shù)要求；其次，程序?qū)?shù)據(jù)質(zhì)量要求要低，任何數(shù)據(jù)類型、數(shù)據(jù)量大小，都能準確預測。由于地鐵施工階段，工期緊張，因此，短期對數(shù)據(jù)預測能力要求較高，對長期數(shù)據(jù)預測能夠保障總體趨勢即可。

　　在導入的原始數(shù)據(jù)通過數(shù)據(jù)分析計算后，首先利用時間序列分析模型分析，使數(shù)據(jù)的特性能夠識別在時間序列當中，通過自相關(guān)函數(shù)和偏相關(guān)函數(shù)，確定時間序列分析模型的參數(shù)，通過對殘差的對比分析，選擇適當?shù)男〔ɑ梅謱娱撝敌〔ㄈピ?，消去噪聲，最后使用指?shù)平滑法對數(shù)據(jù)實現(xiàn)預測，并生成預測曲線和計算出預測值。具體設(shè)計運行流程，見下圖。

數(shù)據(jù)預測模塊設(shè)計圖

　　Data Prediction Module Design Drawing

　　圖 5 地鐵施工沉降監(jiān)測與預報系統(tǒng)功能實現(xiàn)

系統(tǒng)主界面及數(shù)據(jù)管理模塊的實現(xiàn)

　　圖 系統(tǒng)登錄界面 System Login Screen 圖為該系統(tǒng)的登錄界面，用戶通過輸入賬號、密碼方可登錄成功，密碼和賬號為授權(quán)方授予，除此之外無權(quán)限修改，并且賬號、密碼實行二級授權(quán)，低等級授權(quán)能夠使用大部分系統(tǒng)功能，高等級授權(quán)能夠使用包括數(shù)據(jù)修改等全部功能。輸入賬號、密碼后，點擊“登錄”按鈕，系統(tǒng)將進入主界面，如圖。

　　圖 系統(tǒng)主界面 System Main Screen 圖為系統(tǒng)主界面，主界面大致分為三個區(qū)：數(shù)據(jù)操作區(qū)、圖形顯示區(qū)、數(shù)據(jù)顯示區(qū)。

　　在系統(tǒng)的數(shù)據(jù)錄入方面，其方式有兩種：一是通過儀器生成的數(shù)據(jù)文件，比如excel格式、dat格式等；另一種是手動錄入數(shù)據(jù)，這種方式適用于現(xiàn)場人為記錄數(shù)據(jù)，現(xiàn)場計算的狀況，其界面如下圖。

　　圖 鍵入數(shù)據(jù)界面 Type Data Screen 數(shù)據(jù)處理實現(xiàn)

　　數(shù)據(jù)處理模塊是“地鐵施工沉降監(jiān)測與預報系統(tǒng)”的重要組成部分，為此，在系統(tǒng)中創(chuàng)建“數(shù)據(jù)管理”模塊（如圖），實現(xiàn)粗差剔除、平差計算、收斂測量計算等常用、實用的功能。

　　圖 數(shù)據(jù)管理選項卡 Data Management Tab 這里以粗差剔除為例，做簡要說明。粗差探測是數(shù)據(jù)處理很重要的一個步驟，較大的粗差能夠影響數(shù)據(jù)以及之后的平差精度，并且能夠在數(shù)據(jù)預測降低預測精度，因此必須將粗差探測，并選擇剔除掉。在上文中，我們提到粗差剔除的四種方法，沉降監(jiān)測數(shù)據(jù)多集中在30期到100期數(shù)據(jù)，因此，本文選擇格羅布斯準則，并且能夠起到較好的效果。選定監(jiān)測點，單擊“粗差剔除”，如有粗差，數(shù)據(jù)底色將為紅色，如果超出安全施工的每日警戒值，底色見為黃色，見圖所示。

　　圖 粗差剔除界面

Gross Error Elimination Screen 圖形繪制實現(xiàn)

　　在“數(shù)據(jù)操作區(qū)”下方的選項卡中，除了“基本信息”還有“數(shù)值分析”，里面可以選擇多種繪制多種曲線示意圖，曲線類型大致分為3種：累計沉降曲線、沉降示意曲線以及監(jiān)測點點位圖，要說明的是收斂監(jiān)測也屬于單一變量的，其預測方式及方法與沉降監(jiān)測一致。下圖為期沉降量示意圖，圖為累計沉降量示意圖。

　　圖 期沉降量示意圖

　　圖 監(jiān)測點沉降示意圖

Period Settlement Diagram

Monitoring Points Sedimentation

　　Diagram 6 小結(jié)

　　本文實現(xiàn)“地鐵施工沉降監(jiān)測與預報”系統(tǒng)的所有功能，并為每一個模塊設(shè)計了相應的界面，實現(xiàn)了各模塊間、開發(fā)語言間的數(shù)據(jù)傳遞；通過計算機語言的編寫，實現(xiàn)了數(shù)據(jù)計算、粗差探測計等功能，尤其是在數(shù)據(jù)預測方面，將前文實驗分析的結(jié)果實現(xiàn)在系統(tǒng)之中，使研究實現(xiàn)了實際應用的價值。

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地鐵隧道結(jié)構(gòu)變形監(jiān)測數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)論文3篇(基于uwb的地鐵隧道定位系統(tǒng)設(shè)計)相關(guān)文章：

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