基于gis技術(shù)的隧道監(jiān)測信息系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

0信息化建設(shè)的必要性目前，我國的鐵路建設(shè)進(jìn)入了快速發(fā)展階段，鐵路隧道的設(shè)計(jì)速度加快，技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)高。一方面，為使地下結(jié)構(gòu)的變形處于可控狀態(tài)，確保運(yùn)營安全，需對其進(jìn)行動(dòng)態(tài)觀測，以監(jiān)測隧道線下工程的沉降與變形;另一方面，工后沉降監(jiān)測周期較長，可以得到大量的監(jiān)測數(shù)據(jù)，傳統(tǒng)的處理方法在處理這些數(shù)據(jù)時(shí)，具有一定的缺陷:需要處理的信息量大，有時(shí)甚至需要進(jìn)行重復(fù)性的工作，工作效率不高。隨著信息技術(shù)的發(fā)展，GIS技術(shù)以數(shù)字化信息為核心的信息系統(tǒng)，對土木工程領(lǐng)域原有的設(shè)計(jì)模式、檢測和監(jiān)測技術(shù)產(chǎn)生了深遠(yuǎn)的影響。信息系統(tǒng)的自動(dòng)化、網(wǎng)絡(luò)化，以及數(shù)據(jù)庫技術(shù)為解決現(xiàn)存監(jiān)測工作的不足提供了重要途徑。為了能及時(shí)對鐵路隧道線下工程穩(wěn)定程度和變形進(jìn)行分析，并能長期安全地保存監(jiān)測信息，以實(shí)現(xiàn)信息化施工，有必要建立一套隧道地下工程監(jiān)測系統(tǒng)。它不僅用于分散的、各自獨(dú)立的施工現(xiàn)場的監(jiān)測數(shù)據(jù)的管理，還可以對所有監(jiān)測數(shù)據(jù)進(jìn)行集中統(tǒng)一管理和長期保存，讓用戶及時(shí)、準(zhǔn)確地查詢信息、獲取監(jiān)測信息，為施工決策、施工安全、降低施工成本提供科學(xué)依據(jù)，也為今后類似的工程提供良好的管理經(jīng)驗(yàn)。1計(jì)算機(jī)數(shù)字化管理模式在系統(tǒng)的功能模塊設(shè)計(jì)中，以隧道監(jiān)測數(shù)據(jù)為主線，面向隧道監(jiān)測點(diǎn)管理，以隧道監(jiān)測日常工作內(nèi)容、性質(zhì)及輔助管理決策為中心來組織數(shù)據(jù)和實(shí)現(xiàn)其相應(yīng)的計(jì)算機(jī)數(shù)字化管理模式。監(jiān)測信息系統(tǒng)劃分為7個(gè)子系統(tǒng)，分別是監(jiān)測信息的查詢、檢測預(yù)報(bào)警展示、監(jiān)測數(shù)據(jù)分析決策、檢測數(shù)據(jù)報(bào)表和圖表生成、用戶權(quán)限管理、文檔資料管理、監(jiān)測點(diǎn)布置和數(shù)據(jù)展示。每個(gè)子系統(tǒng)分別完成各自的功能，同時(shí)，各個(gè)子系統(tǒng)之間又有一定的聯(lián)系。原則上是一種松散的、高內(nèi)聚低耦合的、數(shù)據(jù)層次上的關(guān)系。每個(gè)子系統(tǒng)按照其內(nèi)部功能和業(yè)務(wù)邏輯的相對獨(dú)立性又劃分為若干個(gè)模塊，每個(gè)模塊執(zhí)行一系列相互關(guān)聯(lián)的具體功能。1.1數(shù)據(jù)錄入和上傳系統(tǒng)依據(jù)設(shè)計(jì)好的監(jiān)測方案，提供在工點(diǎn)圖上自動(dòng)布置測點(diǎn)，根據(jù)不同監(jiān)測點(diǎn)類型顯示不同的圖形，并添加測點(diǎn)信息，同時(shí)系統(tǒng)提供測點(diǎn)的監(jiān)測數(shù)據(jù)錄入和上傳功能。系統(tǒng)進(jìn)行檢查后，上傳到中心數(shù)據(jù)庫服務(wù)器中。1.2地圖模塊的應(yīng)用查詢模塊借助ArcGISServer地理信息平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)監(jiān)測數(shù)據(jù)信息的快速查詢和定位。在系統(tǒng)中使用JAVAscripte接口，來提交保存監(jiān)測點(diǎn)的圖形信息，各測點(diǎn)的不同測次的測值作為屬性存放到SQL數(shù)據(jù)庫中。各測點(diǎn)依據(jù)唯一的ID標(biāo)識(shí)和圖形關(guān)聯(lián)對應(yīng)。用戶既可查詢?nèi)我槐O(jiān)測項(xiàng)目、任一監(jiān)測點(diǎn)、任一時(shí)間的詳細(xì)監(jiān)測信息,也可統(tǒng)計(jì)查詢，同時(shí)，根據(jù)查詢到的信息數(shù)據(jù)自動(dòng)生成各種監(jiān)測曲線。地圖操作工具包括地圖放大、地圖縮小、漫游、圖層控制、量測等工具。為了方便使用者對電子地圖進(jìn)行瀏覽，用戶可以直接對主圖進(jìn)行放大、縮小、漫游，也可以通過縱覽全景圖進(jìn)行圖幅移動(dòng)。放大、縮小有一定的上下限，根據(jù)要顯示的信息選擇顯示比例上下限，當(dāng)放大或縮小到一定程度時(shí)將不再縮放。為了更好地顯示主圖幅，可以利用縱覽全景圖來確定主圖的位置和縮放大小。1.3監(jiān)測數(shù)據(jù)的動(dòng)態(tài)查詢系統(tǒng)依據(jù)監(jiān)測單位上傳的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，生成各時(shí)間段的檢測數(shù)據(jù)表格，用戶可以依據(jù)不同監(jiān)測對象，查看任意時(shí)段的監(jiān)測數(shù)據(jù)，動(dòng)態(tài)地了解監(jiān)測對象的變形或沉降的程度。同時(shí)，根據(jù)用戶選擇或查詢到的信息數(shù)據(jù)，自動(dòng)生成各種監(jiān)測曲線。1.4人工報(bào)告的反饋渠道不暢監(jiān)測單位在監(jiān)測數(shù)據(jù)達(dá)到設(shè)定的各監(jiān)測項(xiàng)目和各測點(diǎn)的控制指標(biāo)時(shí)，在未使用系統(tǒng)時(shí)是以口頭和書面形式向有關(guān)部門報(bào)告的，這種人工的報(bào)告方式存在上報(bào)和反饋信息渠道不暢，造成漏報(bào)、晚報(bào)的可能。系統(tǒng)的預(yù)報(bào)警功能，則有效地避免了此類事情的發(fā)生。系統(tǒng)會(huì)依據(jù)預(yù)先設(shè)定的各監(jiān)測項(xiàng)目和各測點(diǎn)的控制指標(biāo)，結(jié)合監(jiān)測基準(zhǔn)，來判斷當(dāng)前監(jiān)測項(xiàng)目和各測點(diǎn)的安全狀態(tài)，并以不同的顏色在地圖上動(dòng)態(tài)發(fā)布出來，使用戶可以非常方便地看到報(bào)警的測點(diǎn)空間位置和監(jiān)測項(xiàng)目的空間分布信息以及報(bào)警值。1.5基于科學(xué)數(shù)據(jù)分析的方法系統(tǒng)對于監(jiān)測數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，預(yù)測數(shù)據(jù)的變化趨勢，用來指導(dǎo)實(shí)際的施工。系統(tǒng)可以利用一些以往的施工案例，對于監(jiān)測項(xiàng)目或各測點(diǎn)的時(shí)態(tài)變化數(shù)據(jù)、變化速率進(jìn)行科學(xué)的分析。對于關(guān)鍵區(qū)域、關(guān)鍵時(shí)刻給出重點(diǎn)監(jiān)測建議，有利于保證鐵路隧道施工的安全，降低施工帶來的風(fēng)險(xiǎn)。1.6設(shè)計(jì)文檔資料和設(shè)計(jì)文件上傳服務(wù)器系統(tǒng)可以把所有監(jiān)測項(xiàng)目中以Word、Excel、JPG、PDF、DWG等格式存在的設(shè)計(jì)文檔資料、設(shè)計(jì)圖紙資料、監(jiān)測方案資料、關(guān)鍵的巡視圖片資料等信息一起上傳服務(wù)器，以便用戶查詢訪問。1.7區(qū)域用戶權(quán)限的確定系統(tǒng)依據(jù)現(xiàn)有的管理體系和用戶要求，把現(xiàn)有用戶按區(qū)域進(jìn)行劃分。系統(tǒng)設(shè)立一個(gè)總管理員來管理各區(qū)域管理員，各區(qū)域管理員把自己區(qū)域的用戶分為監(jiān)測公司用戶、監(jiān)管公司用戶、設(shè)計(jì)單位用戶、監(jiān)理單位用戶等不同用戶角色，并對不同角色賦予不同的用戶權(quán)限。各用戶分配一定角色，賦予不同權(quán)限職責(zé)后，登陸到系統(tǒng)進(jìn)行操作。這可以有效地保證數(shù)據(jù)訪問的安全，同時(shí)保證當(dāng)各工點(diǎn)或監(jiān)測對象出現(xiàn)異常狀態(tài)時(shí)，可以及時(shí)地通知到相關(guān)負(fù)責(zé)人。2基于webgis的鐵路隧道監(jiān)測系統(tǒng)WebGIS技術(shù)以數(shù)字化信息為核心的信息系統(tǒng)對土木工程領(lǐng)域原有的設(shè)計(jì)模式、檢測和監(jiān)測技術(shù)產(chǎn)生了深遠(yuǎn)的影響。信息系統(tǒng)的自動(dòng)化、網(wǎng)絡(luò)化、以及數(shù)據(jù)庫技術(shù)為解決現(xiàn)存監(jiān)測工作的不足提供了重要途徑。為了能及時(shí)對鐵路隧道線下工程穩(wěn)定程度和變形進(jìn)行分析，并能長期安全地保存監(jiān)測信息，以實(shí)現(xiàn)信息化施工，有必要建立一套隧道地下工程監(jiān)測系統(tǒng)。它不僅用于分散的、各自獨(dú)立的施工現(xiàn)場的監(jiān)測數(shù)據(jù)的管理，還可以對所有監(jiān)測數(shù)據(jù)進(jìn)行集中統(tǒng)一管理和長期保存，讓用戶及時(shí)、準(zhǔn)確地查詢信息、獲取監(jiān)測信息，為施工決策、施工安全、降低施工成本提供科學(xué)依據(jù)，也為今后類似的工程提供良好的管理經(jīng)驗(yàn)。(圖1為系統(tǒng)用戶界面展示)基于WebGIS的鐵路隧道監(jiān)測系統(tǒng)的建立，借助了地理信息系統(tǒng)平臺(tái)，直觀有效地展示了地鐵施工中各監(jiān)