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摘 要：在分析地铁基坑工程施工环境与监测现状的基础上，针对人工观测、手动计算存在的低效性与滞后性问题，提出了支持全站仪、电子水准仪、传感器等监测设备，涵盖水平位移、竖向位移、支撑轴力等应测项目，集数据采集、计算、传输、管理等功能于一体的监测系统建设方案，论述了系统总体组成结构，探讨了系统功能实现思路，有助于提高监测时效性。
关键词：PDA;WebGIS;基坑监测;变形计算;数据管理
0 引言
随着城市化进程的加快，城市地铁建设规模不断扩大，其涉及的基坑工程逐步增多。受地质条件、开挖卸载与地面超载等因素影响，基坑支护结构与周边环境难免出现变形，为确保现场施工的稳定性与安全性，须对其进行周期性监测，以便及时发现并反馈险情隐患，采取必要措施予以消除[1]。目前，多数单位仍采用外业人工观测记录、内业手动录入计算的传统模式，将数据采集与处理工作分开，以纸质图表形式提交监测成果，无法实时检核数据准确性并评定工程安全性，作业效率低。针对地铁基坑工程监测项目多、数据杂等特点，本文在精密变形测量、传感器检测、远程通信、信息可视化监控、WebGIS等技术支撑下，联合采用嵌入式与WebGIS开发模式，设计内、外业一体化基坑监测系统。
1 监测方法选取
由《城市轨道交通工程监测技术规范》可知，地铁基坑工程仪器监测的应测项目包括水平位移、竖向位移、深层水平位移、支撑轴力、地下水位、倾斜与裂缝等类别[2]。各监测项目拟选用的主要数据采集方法如表1所示。
2 系统总体设计
系统的建立旨在充分发挥嵌入式移动开发与WebGIS技术的优势，实现基坑监测内、外业的协同作业。
在外业测量端，涉及到基坑工程监测数据现场采集、处理、分析与上传问题，开发运行于PDA的子系统。其中，PDA通过数据线或蓝牙与水准仪、全站仪等测绘仪器
连接，系统测量模块发送数据采集指令后，仪器自动观测并返回数据;测斜仪、应力计、水位计、测缝计等岩土传感器需借助多通道采集器完成信号转换，PDA发送测量指令后，采集器激发岩土传感器应答，待接收到岩土传感器返回的信号后，再传至PDA;同时，系统也支持人工读数的补充录入。监测数据采集完毕后，利用計算模块完成数据处理，给出当期变化、累计变化、变化速率等变形指标，提示超报警值点号，实现基坑工程安全状态的即时评定，待确认无误后，通过GPRS模块将数据发送至内业管理服务器。在内业管理端，系统将接收的监测信息统一存放于后台数据库上，依据用户权限，提供对应的Web服务。
3 系统功能实现
3.1 外业测量子系统
该子系统在Windows CE环境下采用C++编程语言进行开发，主要包括工程、信息、连接、测量、查询、传输等功能模块。
工程：在新建工程时，需填入工程名称、工程编号、项目负责人等基本信息，并选择拟监测项目，确认后系统将建立相应的工程文件。
信息：支持监测人员、监测设备、测点属性、测量技术指标等信息的批量导入或手动录入。
连接：PDA系统与水准仪、全站仪、多通道采集器等仪器设备是通过基于RS232的串口进行数据通信的。在实现双向通信前，需设置波特率、数据位等通信参数，并进行串口连接[3]。
测量：在进行新一期监测任务时，需通过新建测量设置日期、天气、人员、设备等信息，经确认后转入对应项目的监测界面，待所有监测点数据采集完毕后，即可自动进行变形计算，若闭合差等指标超限，及时予以提示，以便查明原因。
查询：对存储于工程文件夹中的已测各期历史数据进行查询。
传输：采用自带GPRS模块的PDA将数据文件或现场照片上传至服务器。
3.2 内业管理子系统
该子系统在Visual Studio平台下采用C#编程语言进行开发，系统由菜单栏、工具栏、状态栏、工程列表、预警概况、电子地图构成。菜单栏涵盖了系统的所有功能模块链接;工具栏提供电子地图刷新按钮;状态栏显示当前工程名称等辅助信息;工程列表中按在建、竣工和全部三种分类列出用户权限范围内涉及的工程名称，通过双击即可切换至对应工程;预警概况显示在建工程最新监测数据预警点数量，单击更多，可查看详细预警数据;电子地图标示各工程地理位置，并以不同颜色的符号区分各工程最新状态。
工程管理：包括工程新建与更新、技术文档备案、巡视检查信息填报、预警阈值录入等功能。
数据查询：依据用户设置的监测点号、监测期数、时间区段等条件，支持当前工程已存储的所有实测数据、成果数据及现场图片的分类查询。
预警处理：系统采取红橙黄三级预警机制，并根据预警等级采取不同的预警措施[4]。
统计分析：获取各监测点历史最大变形量、预警次数等信息，绘制变形时程曲线图或位移断面图。
成果输出：提供各类监测文档（如日报表、巡视检查表、阶段报告、总结报告等）的生成、浏览、导出等功能。
信息维护：支持单位、人员、设备、权限等系统级信息的编辑。
文件下载：下载技术文档、数据模版等资料。
4 结语
本文所设计的监测系统能够实现地铁基坑工程监测信息的电子采集、现场处理、及时反馈、全局监控与在线管理。其中，基于PDA的外业测量子系统兼容水准仪、全站仪、测斜仪、应力计、水位计等测绘仪器设备与岩土工程传感器，涵盖水平位移、竖向位移、测斜、轴力、水位等几何量与物理量监测项目，可实现数据采集记录、处理分析、报警传输等功能的一体化;基于WebGIS的内业管理系统能够实现基坑工程监测成果的即时反馈、在线共享、图表统计与全面管理。由于基坑工程施工现场环境影响，监测数据采集以人机协作为主，后续有待进一步研究全自动无人值守监测平台。
参考文献：
[1]梁亚华，赵维，孙长飞.地铁深基坑开挖监测方法及常见预警分析[J].现代城市轨道交通，2019（10）：67-72.
[2]中华人民共和国住房和城乡建设部.城市轨道交通工程监测技术规范[S].中国建筑工业出版社，2013.
[3]王新志，柯福阳，赵显富.基于Visual C#的全站仪与Windows Mobile通信技术[J].测绘通报，2012（7）：91-93.
[4]吴锋波，金淮，谢谟文，等.城市轨道交通基坑工程监测预警标准研究[J].施工技术，2013（20）：103-107.
关键词：PDA;WebGIS;基坑监测;变形计算;数据管理
0 引言
随着城市化进程的加快，城市地铁建设规模不断扩大，其涉及的基坑工程逐步增多。受地质条件、开挖卸载与地面超载等因素影响，基坑支护结构与周边环境难免出现变形，为确保现场施工的稳定性与安全性，须对其进行周期性监测，以便及时发现并反馈险情隐患，采取必要措施予以消除[1]。目前，多数单位仍采用外业人工观测记录、内业手动录入计算的传统模式，将数据采集与处理工作分开，以纸质图表形式提交监测成果，无法实时检核数据准确性并评定工程安全性，作业效率低。针对地铁基坑工程监测项目多、数据杂等特点，本文在精密变形测量、传感器检测、远程通信、信息可视化监控、WebGIS等技术支撑下，联合采用嵌入式与WebGIS开发模式，设计内、外业一体化基坑监测系统。
1 监测方法选取
由《城市轨道交通工程监测技术规范》可知，地铁基坑工程仪器监测的应测项目包括水平位移、竖向位移、深层水平位移、支撑轴力、地下水位、倾斜与裂缝等类别[2]。各监测项目拟选用的主要数据采集方法如表1所示。
2 系统总体设计
系统的建立旨在充分发挥嵌入式移动开发与WebGIS技术的优势，实现基坑监测内、外业的协同作业。
在外业测量端，涉及到基坑工程监测数据现场采集、处理、分析与上传问题，开发运行于PDA的子系统。其中，PDA通过数据线或蓝牙与水准仪、全站仪等测绘仪器
连接，系统测量模块发送数据采集指令后，仪器自动观测并返回数据;测斜仪、应力计、水位计、测缝计等岩土传感器需借助多通道采集器完成信号转换，PDA发送测量指令后，采集器激发岩土传感器应答，待接收到岩土传感器返回的信号后，再传至PDA;同时，系统也支持人工读数的补充录入。监测数据采集完毕后，利用計算模块完成数据处理，给出当期变化、累计变化、变化速率等变形指标，提示超报警值点号，实现基坑工程安全状态的即时评定，待确认无误后，通过GPRS模块将数据发送至内业管理服务器。在内业管理端，系统将接收的监测信息统一存放于后台数据库上，依据用户权限，提供对应的Web服务。
3 系统功能实现
3.1 外业测量子系统
该子系统在Windows CE环境下采用C++编程语言进行开发，主要包括工程、信息、连接、测量、查询、传输等功能模块。
工程：在新建工程时，需填入工程名称、工程编号、项目负责人等基本信息，并选择拟监测项目，确认后系统将建立相应的工程文件。
信息：支持监测人员、监测设备、测点属性、测量技术指标等信息的批量导入或手动录入。
连接：PDA系统与水准仪、全站仪、多通道采集器等仪器设备是通过基于RS232的串口进行数据通信的。在实现双向通信前，需设置波特率、数据位等通信参数，并进行串口连接[3]。
测量：在进行新一期监测任务时，需通过新建测量设置日期、天气、人员、设备等信息，经确认后转入对应项目的监测界面，待所有监测点数据采集完毕后，即可自动进行变形计算，若闭合差等指标超限，及时予以提示，以便查明原因。
查询：对存储于工程文件夹中的已测各期历史数据进行查询。
传输：采用自带GPRS模块的PDA将数据文件或现场照片上传至服务器。
3.2 内业管理子系统
该子系统在Visual Studio平台下采用C#编程语言进行开发，系统由菜单栏、工具栏、状态栏、工程列表、预警概况、电子地图构成。菜单栏涵盖了系统的所有功能模块链接;工具栏提供电子地图刷新按钮;状态栏显示当前工程名称等辅助信息;工程列表中按在建、竣工和全部三种分类列出用户权限范围内涉及的工程名称，通过双击即可切换至对应工程;预警概况显示在建工程最新监测数据预警点数量，单击更多，可查看详细预警数据;电子地图标示各工程地理位置，并以不同颜色的符号区分各工程最新状态。
工程管理：包括工程新建与更新、技术文档备案、巡视检查信息填报、预警阈值录入等功能。
数据查询：依据用户设置的监测点号、监测期数、时间区段等条件，支持当前工程已存储的所有实测数据、成果数据及现场图片的分类查询。
预警处理：系统采取红橙黄三级预警机制，并根据预警等级采取不同的预警措施[4]。
统计分析：获取各监测点历史最大变形量、预警次数等信息，绘制变形时程曲线图或位移断面图。
成果输出：提供各类监测文档（如日报表、巡视检查表、阶段报告、总结报告等）的生成、浏览、导出等功能。
信息维护：支持单位、人员、设备、权限等系统级信息的编辑。
文件下载：下载技术文档、数据模版等资料。
4 结语
本文所设计的监测系统能够实现地铁基坑工程监测信息的电子采集、现场处理、及时反馈、全局监控与在线管理。其中，基于PDA的外业测量子系统兼容水准仪、全站仪、测斜仪、应力计、水位计等测绘仪器设备与岩土工程传感器，涵盖水平位移、竖向位移、测斜、轴力、水位等几何量与物理量监测项目，可实现数据采集记录、处理分析、报警传输等功能的一体化;基于WebGIS的内业管理系统能够实现基坑工程监测成果的即时反馈、在线共享、图表统计与全面管理。由于基坑工程施工现场环境影响，监测数据采集以人机协作为主，后续有待进一步研究全自动无人值守监测平台。
参考文献：
[1]梁亚华，赵维，孙长飞.地铁深基坑开挖监测方法及常见预警分析[J].现代城市轨道交通，2019（10）：67-72.
[2]中华人民共和国住房和城乡建设部.城市轨道交通工程监测技术规范[S].中国建筑工业出版社，2013.
[3]王新志，柯福阳，赵显富.基于Visual C#的全站仪与Windows Mobile通信技术[J].测绘通报，2012（7）：91-93.
[4]吴锋波，金淮，谢谟文，等.城市轨道交通基坑工程监测预警标准研究[J].施工技术，2013（20）：103-107.