GIS技术在地铁监测管理系统中的应用

GIS技术在地铁监测管理系统中的应用

杨志军

身份证号码：2114221983****4615辽宁省沈阳市110000

摘要：在地铁施工过程中，变形监测起十分重要的作用，而变形监测数据处理又是变形监测的关键和核心所在，它与整个工程的施工质量和进度息息相关，特别是施工安全。本文将根据GIS的工作原理和地铁工程变形监测的方法，深入分析GIS技术在地铁监测管理系统中的相关应用。

关键词：GIS技术；地铁；监测管理

引言：最近几年，GIS技术已开始逐渐融入到主流IT中，而云计算理念也融入到GIS应用的开发建设的运维管理过程中，在应用服务等各个方面均取得了较好的成果，也积累的许多经验。云GIS信息库的建设，把GIS数据进行云存储统一管理，节省了许多不必要的浪费和重复投资。云GIS信息共享库平台提供高效统一的GIS服务，使各方用户通过服务调用的方式统一使用权威的GIS数据，极大地减少了软硬件投入、GIS服务建设的成本和时间。

一、GIS的工作原理

GIS的发展是一个较为漫长的过程，随着各个系统的广泛应用，GIS技术已逐渐趋向成熟，在测绘领域中的作用也随之突显出来。作为GIS来说，其工作原理主要是对不同来源的多元化形式数据进行采集和分析，确定测绘的准确坐标。比如利用经纬度、海拔等来对变量位置实施标注，然后通过一些方式形成可以直接访问的数据库，并通过不同系统运营商把地图形式的数字信息，采用有效的转换手段，转换为能够供系统直接识别的信息或者图像。

二、地铁工程变形监测方法

在城市地铁建设中，变形监测始终贯穿地铁的整个施工期和营运期，以确保主体结构和周边构筑物的安全。通过监测及时掌握发生的变形，如隧道本身及其周围地面建筑物沉降、位移及地下水变化等，进而采取相关措施防止变形加剧而危及结构和运营安全；通过监测数据，分析变形规律，为以后的地铁设计和施工提供技术参考依据。

变形监测工作主要有以下三个方面：第一，对车站等构筑物基坑开挖引起的边墙及周边地基、建筑物的变形观测，对隧道内部拱顶、底部的沉降观测。第二，对因盾构机掘进和竖井开挖引起的地表道路、两侧建筑物、高层房屋等沉降、倾斜、裂缝观测。第三，对地下隧道结构和车站的水平位移和沉降监测。监测方法主要包括物理测量、大地测量和自动化测量。测量仪器有精密水准仪、测斜仪、全站仪、收敛仪、应变计、锚杆测力计及钢筋应力计等。

三、系统方案概述

通过地理空间基础信息共享库建设，各部门可以方便、快捷使用共享库统一发布的在线地图服务，进行空间数据的共享和交换，在云GIS中搭建属于自己的GIS环境，带来传统的地理信息服务模式的转变，有效提高空间数据共享和交换水平。建立“云协同”服务模式，用户按需获取计算力、存储空间和信息服务；统一、权威的地理信息交换和共享服务系统成为基础地理信息以及各需求部门空间信息数据的“集散地”，为基础共享库提供空间信息数据支撑。

地理空间信息基础共享库的地图服务发布、资源交换和共享基于WebService技术，同时采用数据挖掘技术和SOA体系架构，遵循OGC开放地理信息服务规范及国家地理信息公共服务平台的有关标准规范，实现地理信息资源分布式管理、集中共享与服务。地理空间基础信息共享库可构建在云计算中心的混合云环境中，主要包含以下三个层面的内容。第一，应用层。基于地理空间基础信息共享库的数据和服务，面向有GIS需求的各个部门建成内容丰富、功能强大的地理信息空间共享库，可方便、快捷地进行基于地理位置的信息浏览、查询、搜索、量算，以及路线规划等应用，利用信息和通信技术支撑各业务系统开展各类增值服务与应用，以先进的信息化手段支撑规划、建设、运营、管理及应急应用管理和服务。第二，服务层。服务层主要是地理信息共享系统，系统包括地理信息共享服务套件和智能分析服务引擎。地理信息共享服务套件提供对用户打开和查看系统中公开的各种数据和地图，并能根据自身的实际需求来使用系统中的服务，例如基础地图、行业专题等。智能分析服务套件提供地理基础数据融合、数据分析、挖掘、数据应用的完整解决方案。第三，数据层。地理空间基础信息共享库作为政务民生核心数据库的重要组成部分，主要由基础地理信息数据库、公共地理空间框架数据库、遥感影像数据库、三维模型数据库、专题数据库、影像地图数据组成。

四、GIS系统的技术特点

第一，强大的图形数据处理功能。利用GIS技术可以较快建立空间数据库，完成相关数据处理。第二，快速便捷的空间查询功能。GIS系统查询不仅便捷快速，还能准确反映监测点的位置及周围参照物的特点。第三，直观的可视化功能。GIS技术能够把监测数据通过制成专题图的方式展示出来，让数据成为立体图像给分析人员提供方便。第四，定位功能。利用GIS技术可以根据需要对不同监测点分布情况定位，快速地掌握整个监测网络的局部和全部的情况。利用该系统，还能准确找到最优监测点，制定最优监测方案组件技术和GIS的发展。组件式GIS的基本思想是把GIS的各大功能模块划分为几个控件，每个控件完成不同的功能。各个GIS控件之间，以及GIS控件与其他非GIS控件之间，可以方便地通过可视化的软件开发工具集成起来，形成最终的GIS应用。

五、地铁变形监测管理GIS系统设计

1.系统需求分析

依据地铁监测的工作流程和内容，并在实现时间特征数据和属性数据相关联的基础之上，确定空间数据的显示和管理、数据导入、空间查询与数据处理及主题地图绘制和分析等功能。

2.系统开发环境和工具

本软件在Windows操作平台下采用Microsoft较新的版本VisualStudio2010作为开发工具，它功能完善，尤其是使用面向对象的变成技术和事件监听的编程思想，使程序员能够快速便捷地开发出所需要软件。

3.GIS数据库设计

通常GIS系统数据库由图形数据库与属性数据库两个部分组成，第一，图形数据库设计。Mapinfo通过建立属性表的方法展现存储图形对象的空间信息及拓扑关系，为了使地铁变形监测管理分析GIS系统能够高效工作，图形数据库设计很关键。在图形数据库中，可以制作施工总平面图层、道路沉降测点图层、管线沉降测点图层、地下水位测点图层、建筑物沉降图层、倾斜测点图层、桩柱沉降和水平位移测点图层等。第二，属性数据库设计。通过对地铁施工现场调研，收集相关资料，然后进行整理分析，从而确定属性信息表的基本内容。在取得相关数据后，对这些数据进行分析及评价，采用ER模型描述它们之间的关系，从而建立相应的概念模型。第三，建立数据字典。数据字典是指对数据项、数据结构、数据流、数据存储、处理逻辑及外部实体等进行定义和描述，其目的是对数据流程图中的各个元素作出详细说明。

综上所述，对于地铁工程施工来说，以往的变形监测信息管理手段较为落后，数据处理效率十分低下。文章中我们深入研究了GIS技术在地铁变形监测信息管理中的应用，介绍了GIS技术的工作原理、数据库设计以及功能实现，提出了该技术在地铁施工变形监测信息管理中系统的方案和相关步骤，从而为提高地铁监测工作效率提供了重要的参考依据。

参考文献：

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[3]丁进选.地铁监测系统的设计与实现[J].勘察科学技术，2013，02：15-17.