手機APP在城市軌道交通測量中的應用

展 茂 亮

(中國水利水電第七工程局有限公司，四川 成都 610081)

手機APP在城市軌道交通測量中的應用

展 茂 亮

(中國水利水電第七工程局有限公司，四川 成都 610081)

將手機APP應用于城市軌道交通測量中，減少了高素質專業(yè)測量人員的數量，通過藍牙等途徑可以直接讀取全站儀的測量數據，簡化了數據處理傳輸等流程，進而為地鐵、鐵路、公路等線性工程提供快捷、優(yōu)質的測量服務。介紹了“測量員”手機APP在城市軌道交通測量中的應用。

手機APP；城市軌道交通；功效對比；應用

1 概 述

城市軌道交通作為一種解決城市交通擁擠的手段被各個大城市所采用。據相關部門統(tǒng)計，到2020年，我國將有30多個大中城市開通地鐵，現(xiàn)階段，許多城市也開啟了城市軌道交通建設。在城市軌道交通建設中，工程測量是一項必不可少的關鍵工序，工程測量的質量直接影響到工程的質量。

一部智能手機幾乎成為現(xiàn)代社會每個人的標準配置，隨著手機新功能的不斷增多，手機與消費類電子、電腦的結合將是未來的發(fā)展趨勢。目前的手機處理器主頻率已超過1 GBz，并且支持浮點運算，在某種程度上已經相當于一臺微型電腦。手機已不再是一個簡單的通話工具，手機的GPS導航功能、藍牙數據傳輸功能已經成為手機的標準功能。利用手機進行科學計算，已經能夠達到很高的精度。利用手機的小型化、智能化、攜帶方便等使用上的優(yōu)勢進行工程測量計算，可隨時隨地根據外界條件的變化進行工程測量的計算，從而方便了工程測量外業(yè)作業(yè)。筆者以城市軌道交通為例，介紹了一款基于安卓系統(tǒng)開發(fā)的“測量員”手機APP。

2 “測量員”手機APP

“測量員”是一款基于安卓系統(tǒng)開發(fā)的、運行在智能手機上的測量應用程序，具有計算精確、輕松高效、智能便捷的特點。“測量員”可以應用在道路、橋梁、鐵路、隧道、地鐵、市政等工程中。

2.1 “測量員”手機APP的安裝

打開手機中的“應用商店”，在搜索欄中輸入“測量員”，按圖1所示，選擇打開“測量員”。安裝完成后在手機主頁面顯示“測量員”APP(圖2)。

圖1 “測量員”手機APP的安裝框圖

圖2 安裝完成的“測量員”APP

2.2 “測量員”手機APP具有的主要功能

打開軟件，該軟件的主要功能見圖3、4。

圖3 主要功能框圖

圖4 主要功能框圖

(1)在線路參數里可以建立多條線路，相互獨立，快捷切換。

支持交點法和線元法兩種平曲線輸入方式，支持各種線形的線路，如匝道、卵形曲線、回頭曲線、S形曲線。支持多種平曲線計算方法；支持斷鏈，包括長鏈、短鏈。豎曲線不但支持變坡點，同時支持折線點，適用性更廣。

(2)標準橫斷面采用板塊概念，每個板塊具有獨立的超高、加寬，適用性強。超高、加寬有多種漸變方式：線性、三次拋物線、四次拋物線。

(3)隧道斷面和邊坡斷面支持直接導入CAD斷面圖，免除了編輯斷面的復雜和煩惱；支持隧道隨超高全段旋轉和局部橫坡段旋轉；支持地鐵隧道中偏移。

(4)支持聯(lián)機全站儀測量，高效、省時、輕松。支持的儀器有：徠卡、拓普康、南方、索佳、三鼎、蘇一光、賓得、中緯、科力達、尼康、科維、博飛、瑞得、中海達。

(5)坐標反算樁號，支持復雜線路中多解的計算，無需輸入附近里程，算法完備。

(6)支持任意里程、任意偏距、任意夾角計算坐標。

(7)支持圖形化放樣，更直觀、更容易檢查錯誤。

(8)支持記錄功能，可以將放樣記錄導出為Excel、TXT。

(9)支持隧道斷面導出CAD圖，任意點設站，無需電腦進行后處理，可手機直接生產CAD圖。

(10)支持涵洞、樁基等結構物計算。

(11)具有簡易、高級坐標正反算工具。

(12)支持隧道預留預埋位置提醒功能。

2.3 “測量員”手機APP在城市軌道交通測量中的應用

2.3.1 在工程前期中的應用

在城市軌道交通施工前，為了滿足規(guī)劃項目的臨建位置等需要，需要對各個施工工點進行位置粗略放樣(要求精度低)，該工作在傳統(tǒng)的施工中往往需要投入大量的人員、設備，但此項工作完成后，若不能及時開工，前期投入的人員設備就會造成閑置浪費。“測量員”手機APP成功地解決了這一問題，運用“測量員”手機APP中的GPS功能，一個人完全可以滿足要求。城市軌道交通往往采用當地的坐標系統(tǒng)，“測量員”手機APP中的GPS功能可以提供坐標系統(tǒng)間的轉換，可以計算四參數、七參數，可以把手機當成一臺RTK使用。但是，該軟件也有其缺點，其測量精度受手機中GPS芯片質量的影響較大，不能完成高精度的測量任務，只能完成在項目前期的找點找線、工點定位等對測量精度要求不高(5～10 m范圍內)的測量任務。

2.3.2 “測量員”手機APP在工程施工中的應用

“測量員”手機APP在工程施工中的應用十分廣泛，它可以通過藍牙與全站儀連接(當全站儀不具有藍牙數據傳輸功能時，可以購買一臺全站儀專用藍牙(土木行BT578)來滿足要求)，指揮全站儀進行施工測量，測量完成后，直接將測量數據導出(不需要將全站儀拿到辦公室后通過數據線與電腦連接獲取數據)。在施工放樣前，可以把圖紙(圖形化放樣)導入手機中現(xiàn)場直接放樣(主要用于邊坡開挖放樣、隧道斷面放樣)，避免了由于人為數據計算、輸入等造成的錯誤。

2.3.3 在工程竣工測量中的應用

“測量員”手機APP在工程竣工測量中，尤其是在隧道及車站的調線調坡中具有更大的優(yōu)勢。傳統(tǒng)的線路調線調坡工作量大，工作效率低下，必須首先完成測量放樣工作后再次進行測量，而采用“測量員”手機APP配合帶有自動馬達的全站儀，可以更加直觀、快速地完成此項工作。

3 “測量員”手機APP具有的主要優(yōu)點

3.1 降低了測量工作的準入門檻

在“測量員”手機APP未使用之前，為了減少現(xiàn)場測量工作的計算量，一般把事先編好的很多輔助計算程序編入到可編程的計算器中，以方便現(xiàn)場進行數據計算。編程這項工作對測量人員的要求比較高，要對計算器的性能、BASK語言、數據間的邏輯性等有比較深入的了解(大部分現(xiàn)場測量人員達不到)。數據的輸入量大且繁瑣，出錯的幾率大。在程序錄入完成后還要對程序進行校核、反復的驗證，工作量大。采用“測量員”手機APP后，只要把圖紙分解后，分段錄入到軟件內即可進行測量，從而大大減少了工作量，也大大減小了數據錄入過程中發(fā)生錯誤的幾率。一般的技術人員稍加培訓后既可熟練操作，進而大大降低了對測量人員的專業(yè)要求

以城市地鐵隧道施工為例，在施工前要編制施工坐標轉換程序，要把線路中的平面曲線要素、豎向曲線要素、線路偏移量、隧道斷面形式、其他存在的變量通過不同的數學模型轉換后輸入到計算器中，在現(xiàn)場使用過程中把測量得到的坐標數據輸入到編好程序的計算器中，通過計算器計算出測量點與放樣點的偏差用以指導施工。“測量員”手機APP較好地解決了這一問題，只需在軟件界面內輸入各種需要的數據，如平面曲線要素、豎向曲線要素、線路偏移量等參數，把隧道斷面形式直接導入軟件中(支持CAD)即可。在測量中使用“測量員”手機APP直接讀取全站儀測量數據后，即可得到測量點與放樣點的偏差(圖5)，隧道開挖、初支、二襯斷面分離，互不干擾，從而更加靈活、徹底地解決了由于數據輸入錯誤引起測量事故的發(fā)生。

圖5 測量點與放樣點的偏差示意圖

3.2 方便數據傳輸及內業(yè)資料的整理

在“測量員”手機APP未使用之前，數據的傳輸方法是把存儲在全站儀內的數據通過專業(yè)的軟件、專門的數據線與電腦連接讀取到數據(或通過儀器專用的內存卡)。受儀器品牌及型號的限制，每個品牌的全站儀都有自己專用的數據傳輸軟件、專門的數據傳輸線。數據傳輸軟件受電腦系統(tǒng)的影響很大，傳輸軟件和后處理軟件的更新速度遠遠跟不上電腦系統(tǒng)更新的速度，進而造成了很多數據傳輸軟件和后處理軟件在很多系統(tǒng)比較新的電腦上不能運轉。“測量員”手機APP成功地解決了這一問題，使用“測量員”手機APP后，可以把所有的測量數據存儲在手機上(數據傳輸通過藍牙完成，當全站儀不具有藍牙數據傳輸功能時，可以購買一臺全站儀專用藍牙來滿足要求)，電腦只要把手機上的數據讀出即可得到測量數據(現(xiàn)在的各種手機全部可以與各種電腦系統(tǒng)連接)，可以輸出Excel、TXT等格式，極大地方便了數據的后處理，在隧道測量中更能體現(xiàn)出其具有的優(yōu)勢，該APP支持隧道斷面導出CAD圖，無需電腦后處理，直接生產CAD圖，極大地減少了數據后處理的工作量，在現(xiàn)場可以更加直觀地查看測量數據。

3.3 功效對比

根據現(xiàn)場使用情況，通過對地鐵線路調線調坡測量、隧道開挖斷面放樣、結構物放樣使用時間、人員情況的對比得到以下結果(表1)。

4 結 語

在線路工程中應用手機作為平臺的APP進行測量，使測量工作中經常發(fā)生的記錄、錄入、歸檔方面的錯誤、數據傳輸的通用性、統(tǒng)一性等得到了有效的解決，在某種程度上減少了外業(yè)測量時間、提高了測量效率等。在測量領域實現(xiàn)(自動化)APP化，可以以功能附加為出發(fā)點，在數據輸出的標準化(可采用標準格式)、網絡化、云數據、數據發(fā)布、任務發(fā)布等方面考慮并作出研究。

表1 傳統(tǒng)測量方法與使用手機APP功效對比表(外業(yè)測量)

U212.3;U212.24

B

1001-2184(2017)06-0048-03

2017-10-28

展茂亮(1982-)，男 ，山東泰安人，工程師，從事鐵路、市政工程施工測量技術及管理工作.

李燕輝)