地下結構快捷定位方法在地鐵設施保護工作中的探索和應用

近年來，隨著國內(nèi)地鐵運營里程的快速增長和沿線建設活動強度的增加，外部施工導致地鐵設施受損甚至列車停運的事件屢見不鮮，嚴重威脅著地鐵的運營安全。如廣州地鐵3號線隧道在2008年至2013年期間曾遭遇4次鉆穿、深圳地鐵11號線隧道在2017年12月遭受了來自地面沖樁的嚴重破壞導致停運、重慶軌道交通6號線在2018年10月因上方被傾倒棄土導致結構開裂而停運等，突顯出地鐵保護工作的重要性和緊迫性。

1  地鐵設施保護工作迫切需要方便快捷的定位方法

地鐵設施保護的具體工作和結構位置息息相關，不掌握地下結構的位置，則地鐵保護工作就無從開展，地鐵設施保護工作對地下結構定位的迫切需求主要表現(xiàn)在：

（1）快速判斷外部施工與地鐵結構的平面位置關系，包括外部施工與地鐵設施的距離、對應地鐵設施的里程等。

（2）快速確定地鐵設施內(nèi)部異常對應的地面位置，實現(xiàn)內(nèi)外關聯(lián)。如當隧道被鉆穿時，須按照里程信息第一時間赴地面施工現(xiàn)場。

（3）幫助外部單位進行地鐵位置的地面辨識，如沿線政府的建設、城市管理執(zhí)法部門管控地鐵控制保護范圍的違章建設，首先需要幫助其掌握地鐵控制保護區(qū)的范圍。

（4）安裝、校核和管理維護地鐵戶外警示標識。 

對于地下結構的地面定位，傳統(tǒng)的做法是用建設階段的總平面設計圖對照現(xiàn)場地標來確定，但總平面圖上的地形圖存在信息滯后、使用不便等問題，部分地段由于地貌改變較大而根本無法使用總平面圖來定位，而使用全站儀定位又不夠快捷，且成本高昂。近年來，以奧維地圖為代表的開放式地圖平臺的發(fā)展為地下結構的簡易快捷定位提供了一條新的途徑，且足以達到地鐵設施保護需要的精度。

2  快捷地下結構定位方案

為了滿足地鐵設施保護工作對地下結構定位的各項需求，定位方法須滿足可移動定位、可在衛(wèi)星地圖上顯示地鐵結構邊線及里程、可自主加載和編輯信息、可實現(xiàn)誤差的檢核等功能。該地下結構定位方案的核心工作是用地鐵結構的總平面圖提取需要的信息制作成地標文件，將其加載到奧維互動地圖APP中。

2.1  地標文件的制作

將DWG格式的設計文件轉(zhuǎn)換成DXF格式或KML格式的地標文件是目前最方便的兩種方式，可以使用《奧維互動地圖瀏覽器PC 版用戶手冊》中提供的轉(zhuǎn)換方法轉(zhuǎn)換，也可以用AUTO CAD的二次開發(fā)功能制作專用工具轉(zhuǎn)換，在地標文件的制作過程中，需要注意下列問題：

（1）選擇合適的對標點。對標點指已知其WGS84坐標系中經(jīng)緯度并存在于DWG文件中的點，是連接衛(wèi)星地圖和設計文件的紐帶。在廣州地鐵七號線的結構地標文件制作過程中，選取的對標點一般為車站的風井以及區(qū)間的盾構井角點，可在谷歌地球中讀取這些角點的經(jīng)緯度。

（2）控制加載對象的數(shù)量。為便于在奧維互動地圖中高效查看，加載對象的數(shù)量不宜過多，對于地保工作，加載結構輪廓線、百米里程、分界里程、設施名稱已足夠。

（3）分段制作。由于谷歌衛(wèi)星地圖本身是由不同日期拍攝的多幅衛(wèi)星照片拼接制作而成，在拼接過程中存在誤差，地鐵線路一般不能被同一張衛(wèi)星照片覆蓋，為避免過大的累積偏差，地標文件宜分段制作，一般一站一區(qū)間（約2km）為一段。

2.2  位置檢核

地標文件制作完成后，需要將其導入奧維互動地圖或谷歌地球中進行位置檢核，判斷是否滿足精度的需要，偏差過大時，宜調(diào)整對標點重新制作。

2.3  應用效果

2.3.1  地下結構定位

將制作好的地標文件加載到手機（須具備GPS定位功能）的奧維互動地圖APP中，即可在不同的地圖平臺上顯示從DWG文件轉(zhuǎn)換而來的結構輪廓線等位置，當可以接收GPS信號時，可以顯示手機所在的大致位置，如需進一步準確定位，巡檢人可以參照周邊的建筑物確定自己的位置，并在奧維地圖上使用測距功能得到與地鐵結構邊線的距離。對于外部的堆載和開挖，也可以使用奧維地圖的繪圖功能快捷地繪制邊界。

圖1  某區(qū)間上方堆土范圍和地鐵位置關系核查中的應用效果圖

2.3.2  路徑記錄

在嚴峻的地鐵設施保護背景下，需要更多的員工參與到其中來，奧維互動地圖的路徑記錄、指路和路徑分享功能為不熟悉線路的員工進行巡查定位提供了極大的便利，特別是在野外或老舊城區(qū)，固定線路并將線路展示在奧維地圖上，大大提高了工作效率。

圖2  某區(qū)間過江隧道野外航標巡查路徑記錄

2.3.3  制作線路平面衛(wèi)星圖

地鐵設施保護中預防和制止違規(guī)施工需要發(fā)動車站工作人員、沿線政府執(zhí)法人員共同參與，將地鐵結構邊線繪制在衛(wèi)星地圖上，可以幫助他們掌握保護區(qū)域和鑒別違規(guī)施工。

2.3.4  地鐵警示標識管理

近年來，廣州地鐵在運營線路周邊全部安裝了戶外警示標識，需要經(jīng)常檢查和維護，但在地鐵隧道穿越房屋、山林、草地等區(qū)域，戶外警示標識容易被草木遮擋而難以發(fā)現(xiàn)，在道路上的警示標識也常丟失，故警示標識的檢查維護工作面臨尋找和重新安裝時的定位難題。在廣州地鐵七號線，使用奧維互動地圖制作了過江隧道航標和戶外警示標識的地標（如圖3），做到了警示標識的地理信息全覆蓋，大幅提高了工作效率。

圖3  廣州地鐵某區(qū)間戶外警示標識及過江隧道航標位置效果

3  結語

隨著地鐵的大規(guī)模建設和人民對公共交通出行安全期望的提高，地鐵設施保護工作面臨越來越大的壓力，借助信息化的手段改進工作方法、提高效率。在廣州地鐵七號線的地鐵設施保護工作中，使用自主制作KML地標文件加載到開放的奧維互動地圖平臺，并已經(jīng)逐漸推廣到廣州地鐵三號線、九號線、十三號線等線路進一步應用，隨著地鐵規(guī)模的擴大，將顯著提高了地下結構定位的準確性，以及地鐵設施保護工作的效率。

本文來源：《企業(yè)科技與發(fā)展》：http://xwlcp.cn/w/qk/21223.html