手机APP在城市轨道交通测量中的应用

2017-12-27展茂亮

四川水力发电 2017年6期

关键词：全站仪蓝牙轨道交通

展茂亮

(中国水利水电第七工程局有限公司，四川成都 610081)

手机APP在城市轨道交通测量中的应用

展茂亮

(中国水利水电第七工程局有限公司，四川成都 610081)

将手机APP应用于城市轨道交通测量中，减少了高素质专业测量人员的数量，通过蓝牙等途径可以直接读取全站仪的测量数据，简化了数据处理传输等流程，进而为地铁、铁路、公路等线性工程提供快捷、优质的测量服务。介绍了“测量员”手机APP在城市轨道交通测量中的应用。

手机APP；城市轨道交通；功效对比；应用

1 概述

城市轨道交通作为一种解决城市交通拥挤的手段被各个大城市所采用。据相关部门统计，到2020年，我国将有30多个大中城市开通地铁，现阶段，许多城市也开启了城市轨道交通建设。在城市轨道交通建设中，工程测量是一项必不可少的关键工序，工程测量的质量直接影响到工程的质量。

一部智能手机几乎成为现代社会每个人的标准配置，随着手机新功能的不断增多，手机与消费类电子、电脑的结合将是未来的发展趋势。目前的手机处理器主频率已超过1 GBz，并且支持浮点运算，在某种程度上已经相当于一台微型电脑。手机已不再是一个简单的通话工具，手机的GPS导航功能、蓝牙数据传输功能已经成为手机的标准功能。利用手机进行科学计算，已经能够达到很高的精度。利用手机的小型化、智能化、携带方便等使用上的优势进行工程测量计算，可随时随地根据外界条件的变化进行工程测量的计算，从而方便了工程测量外业作业。笔者以城市轨道交通为例，介绍了一款基于安卓系统开发的“测量员”手机APP。

2 “测量员”手机APP

“测量员”是一款基于安卓系统开发的、运行在智能手机上的测量应用程序，具有计算精确、轻松高效、智能便捷的特点。“测量员”可以应用在道路、桥梁、铁路、隧道、地铁、市政等工程中。

2.1 “测量员”手机APP的安装

打开手机中的“应用商店”，在搜索栏中输入“测量员”，按图1所示，选择打开“测量员”。安装完成后在手机主页面显示“测量员”APP(图2)。

图1 “测量员”手机APP的安装框图

图2 安装完成的“测量员”APP

2.2 “测量员”手机APP具有的主要功能

打开软件，该软件的主要功能见图3、4。

图3 主要功能框图

图4 主要功能框图

(1)在线路参数里可以建立多条线路，相互独立，快捷切换。

支持交点法和线元法两种平曲线输入方式，支持各种线形的线路，如匝道、卵形曲线、回头曲线、S形曲线。支持多种平曲线计算方法；支持断链，包括长链、短链。竖曲线不但支持变坡点，同时支持折线点，适用性更广。

(2)标准横断面采用板块概念，每个板块具有独立的超高、加宽，适用性强。超高、加宽有多种渐变方式：线性、三次抛物线、四次抛物线。

(3)隧道断面和边坡断面支持直接导入CAD断面图，免除了编辑断面的复杂和烦恼；支持隧道随超高全段旋转和局部横坡段旋转；支持地铁隧道中偏移。

(4)支持联机全站仪测量，高效、省时、轻松。支持的仪器有：徕卡、拓普康、南方、索佳、三鼎、苏一光、宾得、中纬、科力达、尼康、科维、博飞、瑞得、中海达。

(5)坐标反算桩号，支持复杂线路中多解的计算，无需输入附近里程，算法完备。

(6)支持任意里程、任意偏距、任意夹角计算坐标。

(7)支持图形化放样，更直观、更容易检查错误。

(8)支持记录功能，可以将放样记录导出为Excel、TXT。

(9)支持隧道断面导出CAD图，任意点设站，无需电脑进行后处理，可手机直接生产CAD图。

(10)支持涵洞、桩基等结构物计算。

(11)具有简易、高级坐标正反算工具。

(12)支持隧道预留预埋位置提醒功能。

2.3 “测量员”手机APP在城市轨道交通测量中的应用

2.3.1 在工程前期中的应用

在城市轨道交通施工前，为了满足规划项目的临建位置等需要，需要对各个施工工点进行位置粗略放样(要求精度低)，该工作在传统的施工中往往需要投入大量的人员、设备，但此项工作完成后，若不能及时开工，前期投入的人员设备就会造成闲置浪费。“测量员”手机APP成功地解决了这一问题，运用“测量员”手机APP中的GPS功能，一个人完全可以满足要求。城市轨道交通往往采用当地的坐标系统，“测量员”手机APP中的GPS功能可以提供坐标系统间的转换，可以计算四参数、七参数，可以把手机当成一台RTK使用。但是，该软件也有其缺点，其测量精度受手机中GPS芯片质量的影响较大，不能完成高精度的测量任务，只能完成在项目前期的找点找线、工点定位等对测量精度要求不高(5～10 m范围内)的测量任务。

2.3.2 “测量员”手机APP在工程施工中的应用

“测量员”手机APP在工程施工中的应用十分广泛，它可以通过蓝牙与全站仪连接(当全站仪不具有蓝牙数据传输功能时，可以购买一台全站仪专用蓝牙(土木行BT578)来满足要求)，指挥全站仪进行施工测量，测量完成后，直接将测量数据导出(不需要将全站仪拿到办公室后通过数据线与电脑连接获取数据)。在施工放样前，可以把图纸(图形化放样)导入手机中现场直接放样(主要用于边坡开挖放样、隧道断面放样)，避免了由于人为数据计算、输入等造成的错误。

2.3.3 在工程竣工测量中的应用

“测量员”手机APP在工程竣工测量中，尤其是在隧道及车站的调线调坡中具有更大的优势。传统的线路调线调坡工作量大，工作效率低下，必须首先完成测量放样工作后再次进行测量，而采用“测量员”手机APP配合带有自动马达的全站仪，可以更加直观、快速地完成此项工作。

3 “测量员”手机APP具有的主要优点

3.1 降低了测量工作的准入门槛

在“测量员”手机APP未使用之前，为了减少现场测量工作的计算量，一般把事先编好的很多辅助计算程序编入到可编程的计算器中，以方便现场进行数据计算。编程这项工作对测量人员的要求比较高，要对计算器的性能、BASK语言、数据间的逻辑性等有比较深入的了解(大部分现场测量人员达不到)。数据的输入量大且繁琐，出错的几率大。在程序录入完成后还要对程序进行校核、反复的验证，工作量大。采用“测量员”手机APP后，只要把图纸分解后，分段录入到软件内即可进行测量，从而大大减少了工作量，也大大减小了数据录入过程中发生错误的几率。一般的技术人员稍加培训后既可熟练操作，进而大大降低了对测量人员的专业要求

以城市地铁隧道施工为例，在施工前要编制施工坐标转换程序，要把线路中的平面曲线要素、竖向曲线要素、线路偏移量、隧道断面形式、其他存在的变量通过不同的数学模型转换后输入到计算器中，在现场使用过程中把测量得到的坐标数据输入到编好程序的计算器中，通过计算器计算出测量点与放样点的偏差用以指导施工。“测量员”手机APP较好地解决了这一问题，只需在软件界面内输入各种需要的数据，如平面曲线要素、竖向曲线要素、线路偏移量等参数，把隧道断面形式直接导入软件中(支持CAD)即可。在测量中使用“测量员”手机APP直接读取全站仪测量数据后，即可得到测量点与放样点的偏差(图5)，隧道开挖、初支、二衬断面分离，互不干扰，从而更加灵活、彻底地解决了由于数据输入错误引起测量事故的发生。

图5 测量点与放样点的偏差示意图

3.2 方便数据传输及内业资料的整理

在“测量员”手机APP未使用之前，数据的传输方法是把存储在全站仪内的数据通过专业的软件、专门的数据线与电脑连接读取到数据(或通过仪器专用的内存卡)。受仪器品牌及型号的限制，每个品牌的全站仪都有自己专用的数据传输软件、专门的数据传输线。数据传输软件受电脑系统的影响很大，传输软件和后处理软件的更新速度远远跟不上电脑系统更新的速度，进而造成了很多数据传输软件和后处理软件在很多系统比较新的电脑上不能运转。“测量员”手机APP成功地解决了这一问题，使用“测量员”手机APP后，可以把所有的测量数据存储在手机上(数据传输通过蓝牙完成，当全站仪不具有蓝牙数据传输功能时，可以购买一台全站仪专用蓝牙来满足要求)，电脑只要把手机上的数据读出即可得到测量数据(现在的各种手机全部可以与各种电脑系统连接)，可以输出Excel、TXT等格式，极大地方便了数据的后处理，在隧道测量中更能体现出其具有的优势，该APP支持隧道断面导出CAD图，无需电脑后处理，直接生产CAD图，极大地减少了数据后处理的工作量，在现场可以更加直观地查看测量数据。

3.3 功效对比

根据现场使用情况，通过对地铁线路调线调坡测量、隧道开挖断面放样、结构物放样使用时间、人员情况的对比得到以下结果(表1)。

4 结语

在线路工程中应用手机作为平台的APP进行测量，使测量工作中经常发生的记录、录入、归档方面的错误、数据传输的通用性、统一性等得到了有效的解决，在某种程度上减少了外业测量时间、提高了测量效率等。在测量领域实现(自动化)APP化，可以以功能附加为出发点，在数据输出的标准化(可采用标准格式)、网络化、云数据、数据发布、任务发布等方面考虑并作出研究。