哈尔滨市地铁1号线某站应急监测及数据分析

第３７卷第７期　２０１４年７月　测绘与空间地理信息　ＧＥＯＭＡＴＩＣＳ＆ＳＰＡＴＩＡＬ　ＩＮＦｏＲＭＡＴｌｏＮ　ＴＥＣＨＮＯ１．ＯＧＹ　Ｖ０Ｉ．３７．Ｎｏ．７　Ｊｕ１．，２０１４　哈尔滨市地铁１号线某站应急监测及数据分析　冯金宇　，麻维　（１．哈尔滨市勘察测绘研究院，黑龙江哈尔滨１５００１０；２．黑龙江省测绘产品质量监督检验站，黑龙江哈尔滨１５００８１）　摘　要：地铁在运行过程中，隧道难免出现沉降，为了确保地铁安全运行，本文对哈尔滨市地铁１号线某站进行了　应急监测及数据详细分析，监测数据表明，在观测期间，轨道各监测点沉降平均值相对车站结构呈下降趋势，监　测的轨道沉降相对稳定。　关键词：地铁；应急监测；沉降；道床；轨道　中图分类号：Ｐ２５；ＴＵＩ９６　文献标识码：Ｂ　文章编号：１６７２—５８６７（２０１４）０７—０１７９—０２　Ｅｍｅｒｇｅｎｃｙ　Ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ　ａｎｄ　Ｄａｔａ　Ａｎａｌｙｓｉｓ　ｏｆ　Ｈａｒｂｉｎ　Ｍｅｔｒｏ　Ｌｉｎｅ　１　ＦＥＮＧ　Ｊｉｎ—ｙｕ　，ＭＡ　Ｗｅｉ　（１．Ｈａｒｂｉｎ　Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ　ｏｆ　Ｓｕｒｖｅｙ　ａｎｄ　Ｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｉｏｎ，Ｈａｒｂｉｎ　１５００１０，Ｃｈｉｎａ；　２．Ｓｕｒｖｅｙｉｎｇ　ａｎｄ　Ｍａｐｐｉｎｇ　Ｐｒｏｄｕｃｔｓ　Ｔｅｓｔｉｎｇ　Ｓｔａｔｉｏｎ　ｏｆ　Ｈｅｉｌｏｎｇｊｉａｎｇ，Ｈａｒｂｉｎ　１５００８１，Ｃｈｉｎａ）　Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｕｎｎｅｌ　ｓｅｔｔｌｅｍｅｎｔ　ｉｓ　ｉｎｅｖｉｔａｂｌｅ　ｆｏｒ　ｔｈｅ　ｍｅｔｒｏ．Ｉｎ　ｏｒｄｅｒ　ｔｏ　ｅｎｓｕｒｅ　ｔｈｅ　ｓａｆｅ　ｏｐｅｒａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｍｅｔｒｏ，ｔｈｅ　ｐａｐｅｒ　ｍａｋｅｓ　ａ　ｄｅｔａｉｌｅｄ　ａｎａｌｙｓｉｓ　ｏｆ　ｅｍｅｒｇｅｎｃｙ　ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ　ａｎｄ　ｄａｔａ　ｏｆ　Ｈａｒｂｉｎ　Ｍｅｔｒｏ　Ｌｉｎｅ　１　ｓｔａｔｉｏｎ．Ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ　ｄａｔａ　ｓｈｏｗｓ　ｔｈａｔ　ｄｕｒｉｎｇ　ｔｈｅ　ｐｅｒｉｏｄ　ｏｆ　ｏｂｓｅｒｖａｔｉｏｎ，　ｔｈｅ　ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ　ｐｏｉｎｔｓ’ａｖｅｒａｇｅ　ｓｅｌｔｌｅｍｅｎｔ　ｉｓ　ｏｎ　ｔｈｅ　ｄｅｃｌｉｎｅ　ｃｏｍｐａｒｅｄ　ｔｏ　ｔｈｅ　ｓｔａｔｉｏｎ　ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ，ａｎｄ　ｔｈｅ　ｔｒａｃｋ　ｓｅｔｔｌｅｍｅｎｔ　ｄｕｒｉｎｇ　ｍｏｎｉｔｏ—　ｉｎｇ　ｐｅｒｉｒｏｄ　ｉｓ　ｒｅｌａｔｉｖｅｌｙ　ｓｔａｂｌｅ．　Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：ｍｅｔｒｏ；ｅｍｅｒｇｅｎｃｙ　ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ；ｓｅｔｔｌｅｍｅｎｔ；ｂａｌｌａｓｔ　ｂｅｄ；ｔｒａｃｋ　１　工程概况及采用标准及应用软件　受哈尔滨市地铁集团有限公司委托，哈尔滨市勘察　测绘研究院承担了哈尔滨市地铁１号线某站应急监测任　务，监测等级为二等。该监测］二程采用坐标系和独　测点位图如图　所示。　３沉降观测　３．１　工作基准网测量　本监测以车站外地面上的Ｉ一０２７，Ｉ一０３０，Ｉ一０６２作　为基准点，与ＧＺ０１，ＧＺ０２，ＧＺ０３组成一条闭合水准路线，　对工作基点的稳定性进行检测，按照变形二等精度施测。　立高程系，监测过程所采用的标准如下：《工程测量规范》　（ＧＢ５００２６—２００７）、《城市轨道交通工程测量规范》　（ＧＢ５０３０８—２００８）、《建筑变形测量规范》（ＪＧＪ８—２００７）、　《科傻平差软件》、《小宝沉降观测软件》。　３．２沉降点测量　以ＧＺ０１为起算点（由于工期较紧，本次假定ＧＺＯＩ的　２点位布置情况　在某站车站布置３个：【作基点，编号为ＧＺ０１，ＧＺ０２，　ＧＺ０３，布设沉降监测点１３０个，其中隧道结构２２个，道床　高程值为１２０　０００　ｍ作为起算），将隧道结构、道床上的监　测点组成４条闭合水准路线，按照变形二等精度单独测量　两次，满足限差要求后取平均值作为各沉降点初始值（第　一３６个，轨道７２个，隧道结构、道床上的监测点采用特制螺　帽作为标志，轨道监测点采用油漆作为标志。共布设１８　次）。其他各次沉降测量均采用单次观测。　由于无法在轨面布设点位，为避免水准尺转动造成　的偶然误差，所有轨道沉降点均采用与起算点实测高差　的方法进行。固定起算点、仪器位置、立尺位置及观测人　员，测量起算点上条码尺读取视线高，然后依次测量轨面　上各沉降点高程，所有轨面沉降点观测完毕，再次测量起　算点读取视线高进行检查。　个沉降监测断面，断面编号为南站至东站方向由小到大，　每断面监测点为８个（其中Ｏ７～１３号断面，因受车站结构　，每断面布设６个点）；点编号按照上下行线路号＋　断面号＋流水号组成（如：ＳＯ１ｌ为上行第１个断面结构沉　降点；Ｘ１４２为下行第１４断面　轨沉降点）。某站应急监　收稿日期：２０１４—０１—２２　作者简介：冯金宁（】９７９一），男．辽宁东港人，Ｔ程师，学士，主要从事城市测绘＿Ｔ作。　ｌ８Ｏ　向　测绘与空间地理信息　２０１４未　对某站进行了６次观测，其中结构与道床、轨道沉降展开　如图２、图３所示。　＿６　＿５　１　吨　１　０　Ｉ　ｊ　ｚ　妻。　蟮＾　图２结构与道床第六次沉降展开图　Ｆｉｇ．２　Ｔｈｅ　ｓｉｘｔｈ　ｓｅｔｔｌｅｍｅｎｔ　ｅｘｐａｎｓｉｏｎ　ｏｆ　ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ　ａｎｄ　ｂａｌｌａｓｔ　ｂｅｄ　■　３　２　１　０　Ｊ　２　３　蚺４　鞋　哈商献向　翳６　图１　某站应急监测点位图　Ｆｉｇ．１　Ｅｍｅｒｇｅｎｃｙ　ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ　ｐｏｉｎｔｓ　ｏｆ　ｏｎｅ　ｓｔａｔｉｏｎ　图３轨道第六次沉降展开图　Ｆｉｇ．３　Ｔｈｅ　ｓｉｘｔｈ　ｓｅｔｔｌｅｍｅｎｔ　ｅｘｐａｎｓｉｏｎ　ｏｆ　ｔｒａｃｋ　４观测结果　４．１　沉降展开图　本监｛贝０分别在１月１日、３日、５日、７日、１　１日、１５日　表１左右轨道高差统计表　Ｔａｂ．１　Ｅｌｅｖａｔｉｏｎ　ｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅ　ｓｔａｔｉｓｔｉｃｓ　ｏｆ　ｌｅｆｔ　ａｎｄ　ｒｉｇｈｔ　ｔｒａｃｋｓ　４．２左右轨道高差统计　左右轨道高差统计见表ｌ。　（下转第１８３页）　第７期　汪飞：Ｉｍａｇｅｓｔａｔｉｏｎ　ＯｒｔｈｏＰｒｏ正射影像匀光实践　ｌ８３　Ｄａｒｋｅｎ　Ｍａｘｉｍｕｍ：定义允许纠正的最大负的灰度值，　果更为明显，匀光后影像更为平滑。　该值是降低过亮部分的灰度。　但是，在ＯｒｈｏＰｒｏ　Ｄｏｄｇｅ软件中ｋｅｒｎｅｌ　ｓｉｚｅ值设置得　Ｂｒｉｇｈｔｅｎ　Ｍａｘｉｍｕｍ：定义允许纠正的最大正的灰度值，　越小其匀光过程越精细；ｄａｒｋｅｎ　ｍａｘｉｍｕｍ值设置得越大其　该值是加亮过暗部分的灰度。　对亮区调整幅度越大。上述两种方法在去除水域等亮区　本文实验项目测区为山［ｘ＝，影像主体为绿色植被，以　色差的同时均会对整体匀光结果产生影响，如影像灰度　此为标准设置Ｄｏｄｇｅ参数匀光后，检查影像发现大量水　值不够细腻，影像中大量明显亮斑未予去除。因而在生　域、金属屋顶及部分裸露地表出现如图３所示明显色差。　产过程中遇到匀光产生明显色差的情况，仍须多次试验，　此类色差均位于单幅影像内部，应为不恰当的匀光纠正　平衡各因素，选取适当的匀光参数进行处理。　导致。航空影像摄影高度较低，水域经常出现较多的近　镜面或者镜面反射现象，这使得水域表现出来的色彩差　３结束语　异并不能作为色彩一致性处理的依据，需要加以排除。　水域的特殊性使它成为影响航空影像色彩一致性处　结合ＯｒｔｈｏＰｒｏ　Ｄｏｄｇｅ匀光原理分析，出现图３所示色差的　理效果的重要因素，ＥＲＤＡＳ，Ｏｒｔｈｏ　Ｖｉｓｔａ等软件均提供了　原因应为在不合适的ｋｅｒｎｅｌ值设置下，Ｏ￣ｈｏＰｒｏ　Ｄｏｄｇｅ所　人工勾画或是导入矢量数据的方式来确定特殊区域范　求得子块平均值矩阵经低通滤波后所求得纠正因子导致　围，以对其进行单独处理。ＯｒｈｏＰｒｏ　Ｄｏｄｇｅ界面简单易操　子块间差异较大。即因影像中水域像素值变化较为平　作，影像处理效率高，虽未提供水域单独处理选项，但在　缓，平均灰度值较大，而水域与陆地分界处像素值变化陡　测区中有大量水域存在的情况下，适当的设置匀光参数，　峭，平均灰度值较小，ＯｒｔｈｏＰｒｏ　Ｄｏｄｇｅ所求得子块平均值纠　可有效地避免匀光使水域产生明显色差。　正因子在水域部分显著足于水域与陆地分界处，从　而导致水域等大块明亮区域产生明显色差。　参考资料：　根据上述分析，产生图３所示色差的原因为ｋｅｒｎｅｌ　［１］　潘俊，王密，李德仁．航空影像水域的自动检测方法　ｓｉｚｅ设置过小，导致子块间过渡不够平滑；或者ｄａｒｋｅｎ　［ＥＢ／ＯＬ］．ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｐａｐｅｒ．ｅｄｕ．ｅｎ／ｒｅｌｅａｓｅｐａｐｅｒ／ｃｏｎ—　ｍａｘｉｍｕｍ值设置过大，导致对水域等亮区部分亮度　ｔｅｎｔ／（２０１１—０５—０５）　降得过低，导致出现明显深色色圈。因而增加ｋｅｒｎｅｌ　ｓｉｚｅ　［２］　鹰图股份有限公司．Ｉｍａｇｅｓｔａｔｉｏｎ　ＳＳＫ　ＩＳＯＰ操作手册　值或降低ｄａｒｋｅｎ　ｍａｘｉｍａｍ值，均可解决色差问题。本实　［Ｇ］．：鹰图股份有限公司，２００７．　验中，在保持其他项参数值不变的情况下，仅降低ｄａｒｋｅｎ　［３］　刘建涛．基于彩色空间变换的航空数码影像自动匀光处　ｍａｘｉｍｕｍ值，得到如图４所示匀光效果；仅调大ｋｅｒｎｅｌ值，　理研究［Ｄ］．西安：长安大学，２００８．　得到如图５所示效果。可见，两种方法均能去除水域等明　［编辑：胡雪］　亮区域匀光产生的明显色差，其中适当调大ｋｅｒｎｅｌ值，效　（上接第１８０页）　４．３数据分析　沉降量最小的观测点为ｘ１８３，沉降量为０．０００　ｍｉｌｌ；　参考文献：　沉降量最大的观测点为Ｓ０５４，沉降量为一４．３３０　ｍｍ；所有　［１］　李小和．客运专线路基地段铺设无砟轨道有关问题的探　观测点平均累计沉降量为０．５５７　ｍｍ。速率最小的观测点　讨［Ｊ］．铁道工程学报，２００５，８９（５）：２０—２４．　为Ｘ１８３，速率为０．０００　ｍｍ／ｄ，速率最大的观测点为Ｓ０５４，　［２］　尹银轩，崔俊杰，李国和．路基工后沉降控制技术在秦沈　速率量为一０．３０９　ｍｍ／ｄ；所有观测点平均速率量为　客运专线的应用［Ｊ］．铁道工程学报，２００７，１０１（２）：３２　—０．０４０　ｍｍ／ｄ。相邻两点沉降差最大点为Ｓ０５３～Ｓ０６３，沉　４０．　降差为４．２　ｍｍ，倾斜度为０．３５０％ｏ，小于控制值０．４％０。　［３］　汪祖民，杨晓晶，朱晓红．软土地基高速公路施工期间沉　降监测研究［Ｊ］．苏州科技学院学报：工程技术版，２００６，　５结束语　１９（２）：３０～３４．　在观测期间，轨道各监测点沉降平均值相对车站结　［４］　王登浩．武广铁路客运专线沉降观测与预测技术［Ｊ］．铁　道科学与工程学报，２００８，５（３）：６ｏ一６３　构呈下降趋势，幅度约为０．５６　ｍｍ，因此可以认为在２０１４　［５］刘娜，栾元重，黄晓阳，等．基于时间序列分析的桥梁变　—０１—０１至２０１４—０ｌ一１５期间所监测的轨道相对稳定。　形监测预报研究［Ｊ］．测绘科学，２０１１，３６（４）：４６—４８．　本次监测对断面号１０（Ｋ８＋８９３．４）和１８（Ｋ９＋０３０）　［６］　徐爱功，李娜，张涛．时间序列分析在地铁沉降观测中的　的轨道观测点进行加测，发现与上次监测成果吻合，说明　应用［Ｊ］．测绘科学，２０１３，３８（５）：５７—６０．　断面号ｌ０（Ｋ８＋８９３．４）与１８（Ｋ９＋０３０）处的铁轨出现下　［７］　刘燕萍，贾东峰，程效军．时间序列分析在建筑物变形监　沉，下沉最大值３．４　ｍｍ。断面号５（里程Ｋ８＋８３５．６）处道　测中的应用［Ｊ］．勘察科学技术，２０１０（６）：４６—４９．　床，铁轨均出现上升现象，上升最大值４．３３　ｍｍ。　［编辑：胡雪］