地下结构快捷定位方法在地铁设施保护工作中的探索和应用

近年来，随着国内地铁运营里程的快速增长和沿线建设活动强度的增加，外部施工导致地铁设施受损甚至列车停运的事件屡见不鲜，严重威胁着地铁的运营安全。如广州地铁3号线隧道在2008年至2013年期间曾遭遇4次钻穿、深圳地铁11号线隧道在2017年12月遭受了来自地面冲桩的严重破坏导致停运、重庆轨道交通6号线在2018年10月因上方被倾倒弃土导致结构开裂而停运等，突显出地铁保护工作的重要性和紧迫性。

1  地铁设施保护工作迫切需要方便快捷的定位方法

地铁设施保护的具体工作和结构位置息息相关，不掌握地下结构的位置，则地铁保护工作就无从开展，地铁设施保护工作对地下结构定位的迫切需求主要表现在：

（1）快速判断外部施工与地铁结构的平面位置关系，包括外部施工与地铁设施的距离、对应地铁设施的里程等。

（2）快速确定地铁设施内部异常对应的地面位置，实现内外关联。如当隧道被钻穿时，须按照里程信息第一时间赴地面施工现场。

（3）帮助外部单位进行地铁位置的地面辨识，如沿线政府的建设、城市管理执法部门管控地铁控制保护范围的违章建设，首先需要帮助其掌握地铁控制保护区的范围。

（4）安装、校核和管理维护地铁户外警示标识。 

对于地下结构的地面定位，传统的做法是用建设阶段的总平面设计图对照现场地标来确定，但总平面图上的地形图存在信息滞后、使用不便等问题，部分地段由于地貌改变较大而根本无法使用总平面图来定位，而使用全站仪定位又不够快捷，且成本高昂。近年来，以奥维地图为代表的开放式地图平台的发展为地下结构的简易快捷定位提供了一条新的途径，且足以达到地铁设施保护需要的精度。

2  快捷地下结构定位方案

为了满足地铁设施保护工作对地下结构定位的各项需求，定位方法须满足可移动定位、可在卫星地图上显示地铁结构边线及里程、可自主加载和编辑信息、可实现误差的检核等功能。该地下结构定位方案的核心工作是用地铁结构的总平面图提取需要的信息制作成地标文件，将其加载到奥维互动地图APP中。

2.1  地标文件的制作

将DWG格式的设计文件转换成DXF格式或KML格式的地标文件是目前最方便的两种方式，可以使用《奥维互动地图浏览器PC 版用户手册》中提供的转换方法转换，也可以用AUTO CAD的二次开发功能制作专用工具转换，在地标文件的制作过程中，需要注意下列问题：

（1）选择合适的对标点。对标点指已知其WGS84坐标系中经纬度并存在于DWG文件中的点，是连接卫星地图和设计文件的纽带。在广州地铁七号线的结构地标文件制作过程中，选取的对标点一般为车站的风井以及区间的盾构井角点，可在谷歌地球中读取这些角点的经纬度。

（2）控制加载对象的数量。为便于在奥维互动地图中高效查看，加载对象的数量不宜过多，对于地保工作，加载结构轮廓线、百米里程、分界里程、设施名称已足够。

（3）分段制作。由于谷歌卫星地图本身是由不同日期拍摄的多幅卫星照片拼接制作而成，在拼接过程中存在误差，地铁线路一般不能被同一张卫星照片覆盖，为避免过大的累积偏差，地标文件宜分段制作，一般一站一区间（约2km）为一段。

2.2  位置检核

地标文件制作完成后，需要将其导入奥维互动地图或谷歌地球中进行位置检核，判断是否满足精度的需要，偏差过大时，宜调整对标点重新制作。

2.3  应用效果

2.3.1  地下结构定位

将制作好的地标文件加载到手机（须具备GPS定位功能）的奥维互动地图APP中，即可在不同的地图平台上显示从DWG文件转换而来的结构轮廓线等位置，当可以接收GPS信号时，可以显示手机所在的大致位置，如需进一步准确定位，巡检人可以参照周边的建筑物确定自己的位置，并在奥维地图上使用测距功能得到与地铁结构边线的距离。对于外部的堆载和开挖，也可以使用奥维地图的绘图功能快捷地绘制边界。

图1  某区间上方堆土范围和地铁位置关系核查中的应用效果图

2.3.2  路径记录

在严峻的地铁设施保护背景下，需要更多的员工参与到其中来，奥维互动地图的路径记录、指路和路径分享功能为不熟悉线路的员工进行巡查定位提供了极大的便利，特别是在野外或老旧城区，固定线路并将线路展示在奥维地图上，大大提高了工作效率。

图2  某区间过江隧道野外航标巡查路径记录

2.3.3  制作线路平面卫星图

地铁设施保护中预防和制止违规施工需要发动车站工作人员、沿线政府执法人员共同参与，将地铁结构边线绘制在卫星地图上，可以帮助他们掌握保护区域和鉴别违规施工。

2.3.4  地铁警示标识管理

近年来，广州地铁在运营线路周边全部安装了户外警示标识，需要经常检查和维护，但在地铁隧道穿越房屋、山林、草地等区域，户外警示标识容易被草木遮挡而难以发现，在道路上的警示标识也常丢失，故警示标识的检查维护工作面临寻找和重新安装时的定位难题。在广州地铁七号线，使用奥维互动地图制作了过江隧道航标和户外警示标识的地标（如图3），做到了警示标识的地理信息全覆盖，大幅提高了工作效率。

图3  广州地铁某区间户外警示标识及过江隧道航标位置效果

3  结语

随着地铁的大规模建设和人民对公共交通出行安全期望的提高，地铁设施保护工作面临越来越大的压力，借助信息化的手段改进工作方法、提高效率。在广州地铁七号线的地铁设施保护工作中，使用自主制作KML地标文件加载到开放的奥维互动地图平台，并已经逐渐推广到广州地铁三号线、九号线、十三号线等线路进一步应用，随着地铁规模的扩大，将显著提高了地下结构定位的准确性，以及地铁设施保护工作的效率。

本文来源：《企业科技与发展》：http://www.zzqklm.com/w/qk/21223.html