摘要：城市軌道交通工程測量傳統(tǒng)作業(yè)模式的質(zhì)量比較依賴員工的技術(shù)水平及責任心。隨著測量機器人、電子水準儀等設(shè)備的普及，在移動通信技術(shù)的支撐下，測量外業(yè)實現(xiàn)記錄電子化。測量記錄通過移動網(wǎng)絡傳輸至內(nèi)業(yè)，形成內(nèi)外業(yè)一體化的作業(yè)模式，有效提高工作效率，降低人力成本，實現(xiàn)了降本增效的目的。
關(guān)鍵詞：城市軌道交通工程測量；記錄電子化；內(nèi)外業(yè)一體化；降本增效
城市軌道交通是一項規(guī)模大、投資高、周期長的系統(tǒng)性工程，建設(shè)難度大。受城市規(guī)劃、周邊已有建構(gòu)筑分布、地質(zhì)條件等諸多條件的限制及城市軌道交通本身運行性能的要求，線路結(jié)構(gòu)的走向和標高的精度要求較高。工程測量工作的有效性是城市軌道交通結(jié)構(gòu)精確就位的前提和保障，城市軌道交通工程測量具有專業(yè)性強、精度要求高、及時性要求高等顯著特點［1］。傳統(tǒng)測量作業(yè)模式質(zhì)量過于依靠人工干預，受制于員工技術(shù)水平、責任心［2］。任何測量環(huán)節(jié)出錯均導致返工，使測量周期成倍拉長；關(guān)鍵節(jié)點的測量驗收時返工更會影響工程施工進度［3］。隨著測量機器人、電子水準儀的普及，以及高性能智能終端和移動通信技術(shù)的應用，城市軌道交通工程測量內(nèi)外業(yè)一體化的作業(yè)模式是提高測量工作效率、降低出錯率的有效途徑。
1內(nèi)外業(yè)一體化測量的解決方案
工程測量包括外業(yè)測量、內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)處理兩個主要工序。傳統(tǒng)的外業(yè)測量班組至少配備觀測員1名、記錄員1名、輔助人員2名。傳統(tǒng)作業(yè)模式存在以下局限性：①高精度的測量需求，要求觀測員具有豐富的觀測經(jīng)驗。實踐表明，不同觀測員的瞄準、讀數(shù)等儀器操作習慣會造成系統(tǒng)性誤差；高強度、長時間的外業(yè)測量易造成視覺疲勞，導致觀測精準下降；長線路測量時更易因誤差累計而導致精度迅速降低［4］。②記錄員的職業(yè)素質(zhì)要求高。記錄員現(xiàn)場記錄觀測數(shù)據(jù)，按測量規(guī)范的要求進行繁雜的測站數(shù)據(jù)計算和檢查，以多測回測角為例，需記錄多方向的盤左、盤右讀數(shù)，計算歸零差、2C差、測回差、平均方向值，要求記錄員有快速的計算能力和較高的數(shù)據(jù)質(zhì)量把控能力。記錄員在長時間工作中難免會出現(xiàn)聽錯、記錯等問題，導致測量原始數(shù)據(jù)有誤。③內(nèi)業(yè)計算前，測量班組應將原始手薄進行逐項核查，耗時費力。對比傳統(tǒng)作業(yè)模式的觀測員與記錄員的高強度配合，內(nèi)外業(yè)一體化測量作業(yè)模式下，測量機器人、電子水準儀等設(shè)備通過藍牙或通信線與智能終端（可為安卓、蘋果等常見型號手機）連接，在測量APP軟件支撐下自動觀測，降低觀測員的勞動強度，避免觀測習慣帶來的系統(tǒng)誤差。APP同步按規(guī)范要求計算觀測限差，保證外業(yè)觀測質(zhì)量。觀測數(shù)據(jù)在移動通訊支撐下實時上傳云端，內(nèi)業(yè)人員從云端下載數(shù)據(jù)及時處理，將處理結(jié)果反饋至外業(yè)人員。對數(shù)據(jù)異常的部分再次進行現(xiàn)場驗證，避免二次進場。一體化模式下，全流程數(shù)據(jù)“無紙化”“不落地”，有效地提高了外業(yè)、內(nèi)業(yè)工作的互動效率，降低了勞動強度，達到降本增效的目的。內(nèi)外業(yè)一體化測量的軟件支撐包含移動端APP及電腦端桌面軟件兩部分，軟件為測量云APP及相應的桌面軟件。該軟件多測回測角、導線平差的基礎(chǔ)功能目前可免費使用，報告定制等進階功能需要付費使用。電腦端桌面軟件是數(shù)據(jù)后端，可以支持數(shù)據(jù)下載、本次數(shù)據(jù)導入、數(shù)據(jù)解算與發(fā)布、數(shù)據(jù)管理等各項功能。內(nèi)外業(yè)一體化測量模式可以降低測量從業(yè)人員門檻，保證觀測精度和成果質(zhì)量，同時大幅度提高工作效率。詳細工作流程見圖1。
1.1外業(yè)采集
內(nèi)外業(yè)一體化的首要條件是實現(xiàn)外業(yè)記錄的電子化。軌道交通工程測量運用較多的兩種設(shè)備為全站儀和水準儀，電子水準儀能實現(xiàn)電子化記錄。一體化測量的全站儀采用測量機器人，機器人自帶驅(qū)動馬達。在軟件支撐下按需設(shè)置觀測目標數(shù)量和觀測順序，可實現(xiàn)對目標的快速判別、鎖定、自動照準和高精度測量，測量后自動存儲測量數(shù)據(jù)，從而保證外業(yè)觀測不受觀測習慣帶來的誤差，數(shù)據(jù)質(zhì)量穩(wěn)定。手機軟件交互性強、可視化高、兼容性強，可實時監(jiān)控測量設(shè)備的工作狀態(tài)和測量結(jié)果。1.1.1限差設(shè)置。軟件通過內(nèi)置測量限差實現(xiàn)對外業(yè)測量精度的控制。例如，控制網(wǎng)采用全站儀0.5″級別測角的限差設(shè)置，包括半測回歸零差小于6″，一測回內(nèi)2C互差小于9″，各測回互差小于6″［5］，距離的限差設(shè)置半測回間距離較差為±1mm，測回間距離較差為±1mm，同時包括等級水準的視距差、兩次讀數(shù)差、尺長讀數(shù)等。1.1.2學習測量。全站儀采用人工瞄準的方式測量第一測回，給測量機器人提供初始方位。測量機器人通過定向?qū)W習后，按技術(shù)要求的測回數(shù)和設(shè)定的觀測模式進行自動測量，測量完畢后軟件自動生成測站觀測報告，質(zhì)檢合格后搬站。全站儀測量成果存儲于軟件中，在移動通信的支持下，連接云端服務器，進行測量成果上傳。電子水準儀觀測結(jié)束后，上傳測量數(shù)據(jù)至服務器中。
1.2內(nèi)業(yè)處理
內(nèi)業(yè)處理系統(tǒng)集成了數(shù)據(jù)檢查、報表輸出、數(shù)據(jù)解算與管理等功能。1.2.1數(shù)據(jù)下載。內(nèi)業(yè)處理人員直接從云端下載外業(yè)測量數(shù)據(jù)。1.2.2數(shù)據(jù)檢查。下載后采用軟件進行數(shù)據(jù)檢查，再次復核外業(yè)成果質(zhì)量。原始數(shù)據(jù)報表統(tǒng)計水平角2C差、互差和測距往返差、水準線路的視距差、讀數(shù)差、測段不符值等偏差值，并根據(jù)線路等級要求，進行限差判定。外業(yè)內(nèi)置限差后，內(nèi)業(yè)的限差判定基本是一次性通過。然后根據(jù)數(shù)據(jù)留底要求，進行報表輸出，見圖2。1.2.3數(shù)據(jù)解算。原始數(shù)據(jù)檢查無誤后，輸入已知點，進行平差計算。同時可導出其他通用平差軟件的數(shù)據(jù)格式，進行成果驗證。內(nèi)業(yè)處理人員花費很少的時間進行數(shù)據(jù)檢查及數(shù)據(jù)解算，能較快地將測量結(jié)果反饋至外業(yè)人員，指導外業(yè)人員對有問題的測段進行返工處理，從而有效避免因返工導致的二次進場所帶來的成本浪費。
2工程實例
2.1導線測量
佛山市軌道交通三號線第三方測量Ⅱ標段的工程范圖1工作流程圖圍包括15個車站、15個區(qū)間，標段內(nèi)控制點位共58個，導線全長47.25km；其中GNSS點19個，精密導線點39個。按合同及規(guī)范的相關(guān)規(guī)定，全線的精密導線控制網(wǎng)須按照一年一次的頻率進行復測。2.1.12019年度復測采用傳統(tǒng)模式進行測量。外業(yè)數(shù)據(jù)采集測量班組配置4人，觀測員1名（外業(yè)經(jīng)驗豐富）、記錄員1名（工作細心、熟知規(guī)范要求、字跡工整）、棱鏡2人。外業(yè)測量一站平均在10min左右，導線控制網(wǎng)測量完畢需25d左右。每天作業(yè)完成后，測量組回辦公室后專業(yè)人員花費大量的時間及精力檢查計算外業(yè)手簿、觀測成果統(tǒng)計和對比，一般情況下層層檢查、復核需要4d左右。2.1.22020年采用內(nèi)外業(yè)一體化系統(tǒng)進行。內(nèi)外業(yè)一體化系統(tǒng)是自動測量記錄，測量組只需配置3個人，其中2個架設(shè)棱鏡，1個觀測者，無須記錄者見圖3。外業(yè)測量一站平均在3min左右，導線控制網(wǎng)測量完成需15d左右。導線控制網(wǎng)內(nèi)業(yè)處理無須花太多時間進行原始手簿的檢查，可直接進行計算。2.1.3統(tǒng)計分析。測量機器人4測回無超限情況，人工測量出現(xiàn)10次超限情況，增加了作業(yè)時間。將兩種方法所用人工成本進行統(tǒng)計分析，詳見表1。
2.2底板控制點聯(lián)系測量
以興太區(qū)間的地下車站基線邊聯(lián)系測量為例，本區(qū)間采用兩井定向直接導線法，走向示意圖見圖4。傳統(tǒng)作業(yè)模式的聯(lián)系測量外業(yè)數(shù)據(jù)采集需要1.5d，原始數(shù)據(jù)檢查復核并完成報告需要2d左右，總計需3.5d左右。內(nèi)外業(yè)一體化作業(yè)模式下的外業(yè)數(shù)據(jù)采集需要1d；內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)人員下載數(shù)據(jù)、數(shù)據(jù)檢查、處理及復核完成需要1h左右。外業(yè)人員回到辦公室時，成果已經(jīng)處理完畢，極大地縮短了第三方測量檢核時間，從而保障了工程進度。
3結(jié)語
內(nèi)外業(yè)一體化作業(yè)模式經(jīng)過兩年的實踐，發(fā)展已經(jīng)成熟并逐漸應用到標段內(nèi)各類工程測量中。內(nèi)外業(yè)一體化模式采用測量機器人及電子水準儀，實現(xiàn)了記錄電子化；運用測量云智能終端實現(xiàn)測量數(shù)據(jù)的及時傳輸與數(shù)據(jù)后處理�？傮w來說，其具有以下明顯優(yōu)勢：①成果質(zhì)量穩(wěn)定，外業(yè)效率明顯提高，測量外業(yè)返工率明顯下降。②對人員素質(zhì)要求有所降低，極大地節(jié)約了人力成本。③極大程度地縮短了數(shù)據(jù)處理和成果報告輸出的測量生產(chǎn)周期，測量報告的及時性有了較大提高。④減小了作業(yè)人員的數(shù)據(jù)檢查壓力，使其有更多的精力進行現(xiàn)場精細化管理。
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