箱涵顶进置换管幕顶推过程自动测量技术研究

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1、第6卷第2集VOL．6。No．22Q!!生!Q且交通工程测量技盎班过交流会论文塞一Q￡!：垫!!箱涵顶进置换管幕顶推过程自动测量技术研究潘国荣1’、”，宋蕴璞扪，李怀锋¨，张鹏1’1)同济大学测量与国土信息工程系，上海2000922)同济大学机械工程系，上海2000923)现代工程测量国家测绘局重点实验室，上海200092摘要：实时自动导向是现代施工测量中的关键，如今我国新推出的地下立体交通工程箱涵顶进置换管幕施工工法，采用人工测量无法满足实时监控的要求，对此新开发了一套以自动全站仪为主的智能导向系统，实现了测量自动化，并且

2、大大提高了工作效率。本文介绍了该智能导向系统的原理及关键技术，并结合该系统在上海金山既有铁路下顶进公路箱涵工程的顺利完成和成功应用，表明了该系统在实际施工中的优越性与实用性，具有可靠性强、系统运行稳定、测量精度高的特点，可以在恶劣的施工环境中正常运行。关键词：城市地下空间，立体交通，管幕置换。箱涵顶进，自动导向测量1、引言随着国民经济的高速发展，我国城市化进程也不断加快，但随之而来的城市交通拥堵现象日益严重，已经影响了人们的正常生活。因此，构建地下立体交通是提高城市路网效率，改善交通状况的有效途径。目前地下立体交通空间结构施

3、工过程中，一直采用的是人工测量方法，这不仅效率低下，还存在过多的人为因素且工作强度大，精度也难以提高。尤其是最近新推出的地下立体交通工程箱涵顶进置换管幕施工工法，使得人工方法就无法适应施工实时监控测量的需要。高精度和实时性是保证结构复杂的大型工程安全施工和运营的重要保障。因此，迫切需要研究复杂条件下信息化测量技术，为各种大型特种工程建设提供测绘技术保障。采用现代测量与定位信息化技术，可充分利用传感器的自动化和高精度的特点，来解决大型地下工程中的测量速度和精度技术难题，实现数据的自动采集、传输、处理和表达。现代测量与定位信息化

4、技术主要包括计算机、测量机器人等，将它们集成开发，可自动完成测量周期、实时评价测量成果、实时显示施工过程和趋势，与测量数据库管理系统相结合，可实现工程信息的现代化管理和实现对工程施工进度、质量、安全的有效控制。对此，迫切需要开发拥有自主知识产权的自动测量系统，本课题研究复杂条件下工程测量与定位信息化技术，对复杂测量设备配套软件功能进行开发研究，研制自动测量及测量数据可视化管理系统，将测量数据库管理系统与复杂条件下自动测量技术的相结合，解决大型地下工’128+交通工程测量技术研讨交流台论文集第6卷程中的测量速度、精度等技术难题

5、，实现对工程施工进度、质量、安全的有效控制。总之，地下工程投资大、施工复杂、对周围环境影响显著，对国民经济和大众生活具有重要影响，具有重要的社会、经济和战略意义。在我国，地下工程建设方兴未艾，由于地下施工的特殊性，其施工条件等往往较地面困难，并对贯通和引导具有很高的要求，其引导系统的自动化水平直接制约了施工的精度和进度。因此，本项目的研究成果可提高地下施工引导自动化水平，对于我国地下工程施工具有明显的理论意义和重要的实际应用价值。对此我们得到了上海市科委的支持，立项攻克了这一难题。2、智能引导测量系统2l控制系统的原理及硬件

6、构成箱涵顶进置换管幕顶推过程自动测量系统的硬件是由自动全站仪、无线电台、电子计算机、棱镜及其他通讯接口等组成。箱涵顶进置换管幕顶推过程自动测量技术，该技术采用自动全站仪作为数据采集传感器，实时测定固定于箱涵上的三个目标棱镜的空间点位坐标和角度方位信息；然后结合初始标定的目标棱镜三维坐标，根据三维直角坐标转换原理进行数据处理，解算出箱涵首尾中心的三维坐标，与设计轴线对比，计算出箱涵首尾姿态偏差；最后将箱涵姿态偏差刷新显示在软件界面上。完成施工测量自动化。各个组成部分与连接关系(如图1)介绍：a自动全站仪，通过RS232串口通讯

7、线连接无线电台；h一对无线电台，通过!qS232串口通讯线分别连接自动全站仪和电脑，每个还需要接通电源持续供电；c电子计算机，通过R5232串口通讯线连接无线电台，利用测量系统实时控制自动全站仪。d三个目标棱镜，需固定在箱涵上，不允许在箱涵顶推过程中位置出现相对移动；e．两根RS232串口通讯线，用于连接一对无线电台；●●●围l系统的硬件结构示意围22软件设计第2集潘国荣等：箱涵顶进置换管幕顶推过程自动测量技术研究‘“’‘系统软件的功能主要是控制全站仪、{十算测量结果和散据显示。智能测量导向系统的软件包括必要控制器的驱动程序

8、和测量控制、计算程序软件。系统具有自动启动全站仪功能；自动有规律地寻找觇牌棱镜、自动地观测目标及记录数据的功能；自动地传输观测数据功能；PC机能自动地检查、处理、计算及评定计算成果质量，并以图形或表格形式显示或打印结果。该系统研究的关键技术主要有：①通过测量在箱涵上设定的3个固定目标，来确