城市轨道交通工程控制保护区受外部施工影响，需开展既有线监测和特殊临界保护区域监测。由于监测工作受运营和特殊临界保护区域影响，只能在暂停运营时间段开展，且暂停时间短，人工进出入既有线手续烦琐，影响运营安全，监测频率难以保证，监测精度受运营复杂环境影响，不便于人工实施监测，所以既有线监测和特殊临界保护区域监测一般采用自动化监测的方法。自动化监测技术在城市轨道交通施工监测中有着重大效用，自动化监测具有高精度、连续性、24 h不间断作业等优点。全站仪自动化监测系统是目前既有线监测中最常用的一种监测系统，通过对控制保护区内既有线和特殊临界保护区域的24 h不间断自动化监测，及时准确地掌握了监测结构沉降和位移变化情况，为施工提供及时、可靠的数据和信息。通过数据分析，判断施工对既有线路的运营和监测结构的影响，对既有线路的运营安全状况提供了科学依据和可能发生的事故提供及时、准确的预报[1]。GeoMoS因稳定高效在地铁行业、水电行业、桥梁行业以及地灾行业中，均有应用。GeoMoS监测解决方案，充分考虑到自动化监测系统的各个细节，具有良好的适应性。目前可以用于城市轨道交通隧道监测、基坑监测及大坝监测、矿山监测、高铁路基桥梁监测、边坡监测等。文章主要介绍GeoMoS软件控制高精度全站仪设备远程进行周期性自动测量，分析了既有线监测采用自动化测量的优越性及监测数据的高精度和稳定性，为既有线和特殊临界保护区的监测提供技术参考[2]。1自动化监测系统介绍1.1全站仪全站仪自动化监测系统可对结构垂直方向、水平方向变形开展全方位监测工作，目前在城市轨道交通工程监测中应用最广泛。徕卡TM50是新一代测量机器人，将高精度、多种类功能进行集成。为四重轴补偿系统，测程可达3 500.0 m，小视场角为5.16°，能够在350.0 m的距离拥有0.5 m的分辨距离。徕卡Nova MS60全站扫描仪集成了高速3D扫描技术、高精度全站仪技术、高分辨率数字图像测量技术以及超站仪技术等多项先进的测量技术，能够以多种方式获得高精度测量结果。1.2GeoMoSGeoMoS主要由监测器和分析器两部分组成。监测器已经拥有成熟的测量和计算程序，能够为高精度监测提供理想的解决方案。分析器可以图形化和数字化呈现数据[3]。GeoMoS所有的测量数据和结果数据都存放在一个SQL数据库中，可以本地或远程安全地访问这些数据并进行分析。联合使用一系列测量和大地传感器采集到的数据，采用严格的数据筛选和处理算法确保从连接的传感器能够得到最高精度的数据。3Dreshaper是一款3D点云数据的后处理软件。利用3Dreshaper软件对监测对象进行变形监测分析，可以克服传统测量方式单点采集的缺陷，有效提高了工作效率，且采集数据量大，数据便于保存与多阶段分析，彩色图谱显示可直观显示出监测对象变形量的大小，是变形监测分析的重要手段。1.3无线数据传输系统和数据处理分析（1）无线数据传输系统。既有线或者控制保护区域内严禁随便铺设线路，所以计算机与机器人之间的指令交换与数据传送，采用4G无线传输系统装置，在机器人附近安装光伏供电系统装置，包括供电设备、机器人数据电缆、专用控制器以及4G无线模块等[4]。初始数据采集完毕后，每个测点坐标均输入全站仪。全站仪会根据预先设置好的坐标进行数据采集，数据采集完毕后，机器将采集数据通过4G无线模块存储至云端。由于监测需要实时监测，而昼夜温差、大气压力、大气折光，对测距的精度会有影响，需考虑外界环境因素对观测结果的影响。在观测过程中利用气象传感器的数据对测量的数学模型进行修正。（2）数据处理及分析。GeoMoS监测器可以24 h采集数据，分析器可以随时查看监测数据、本次变化量、累计变化量，并绘制沉降以及水平变化曲线图，数据图表是辅助变形监测数据分析的重要手段，GeoMoS针对变形数据可绘制多种数据曲线。通过对每个自然日内的多次观测值取均值，获得点位的日均坐标，克服测量误差的影响，采用加权移动平均算法实现的点位变化图，利用算法滤波处理，获取更平滑的趋势量，描述实际观测值与参考值之间的绝对变化量，用于刻画点位的绝对变化量。业主可以实时掌握施工对既有线和保护监测区的影响，为施工提供依据。GeoMoS配合MS60全站仪还可以进行三维激光面的扫描，使用3Dreshaper进行数据分析，软件会根据点云或模型的几何信息进行最佳拟合配准，依托测量模块，可以分析两期数据的变化。扫描监测变形的结果通过彩色图谱的方式来呈现，为用户提供了一个友好的成果解读环境。2工程案例某城市轨道为双洞单线隧道，隧道内径为8 000.0mm，外径为8 800.0 mm，采用盾构法进行施工，下穿某机场飞行区，飞行区属于特殊保护区域。盾构下穿机场飞行区包括滑行道、草地等重要区段。隧道穿越区域主要包括砾砂3-3、圆砾3-3A、粉质黏土4N-2、淤泥质土4-2B、全风化泥质粉砂岩6-3-1、强风化泥质粉砂岩7-3-1、全风化泥质粉砂岩6-3-4、强风化泥质粉砂岩7-3-4、强风化炭质灰岩7C-1、微风化石灰岩9C-2-2、中风化泥质粉砂岩8-3-1、微风化泥质粉砂岩9-3-1，区间线路穿越地区溶洞发育较为强烈。由于隧道处于冲洪积平原，灰岩广泛分布，地下水丰富，岩溶发育较为强烈。在盾构施工过程中，使用先进的土压平衡式和泥水平衡式盾构，并辅以盾尾注浆技术，但此过程难以完全防止地表及滑行道发生沉降、位移、冒浆、塌方、隆起以及开裂等现象，无法准确保证盾构施工结构以及机场控制保护区域安全正常运营。由于机场正常运行，盾构下穿区域属于特殊保护区域，需要在飞机停航后（一般2∶00以后）才可进入监测区域作业，作业时间短，进出入飞行区困难，人工监测达不到监测效果。为了确保盾构下穿飞行区结构、周边环境以及机场的运行安全，项目采用全站仪和GeoMoS软件自动化监测，通过自动化监测系统克服人工监测的短板，全站仪MS60自动化还可以进行坐标定位拍照、地表巡视、监控跑道有无异常等情况，为盾构施工提供及时、可靠的数据和信息，及时了解盾构下穿飞行区变形的大小以及累计变形量，为施工提供依据，确保盾构下穿飞行区安全。2.1监测项目及布设监测项目点位如表1所示。10.19301/j.cnki.zncs.2023.06.012.T001表1监测项目点位监测项目位置数量/个布置要求基站观测墩影响范围外2在稳定可靠，通视条件好的位置。地面沉降草地区120隧道中线间距6.0 m，监测断面50.0 m。道面区48隧道中线间距6.0 m，监测断面30.0 m。按照《城市轨道交通工程监测技术规范》及盾构下穿某飞行区自动化专项监测方案，获得表1的检测项目点位。项目监测项目涉及点位包括基准点、工作基点以及监测点。监测范围以外至少要有4个稳固可靠的平高控制点作为监测基准点，以便组成监测控制网，控制网点包含平面和高程两种控制形式，监测基准点布设在受影响范围至少50.0 m以外稳定可靠的地方，控制基准点最远距离不超过110.0 m，以保证监测精度。全站仪位于工作基点处，工作基点和监测基准点均不影响机场净空，工作基点在工作之前按后方交会测量两个监测基准点从而对自身的坐标和高程进行复核，然后再观测变形监测点[5]。监测点主要布置在线路中心线上方的地层中，每隔一定间距布设横向监测断面。按照规范要求，在飞行区内道面及其附近，每6.0 m布设一个沉降监测点，横向监测断面的布设间距为30.0 m，保证道面中部至少一个横向监测断面；在土面区监测断面的布设间距为50.0 m，同时保证在横通道上方布设有监测断面，在此处及其附近布设一横向监测断面。由于隧道左右线不同时施工，因此横向监测断面在隧道左、右线轴线之上分别布设，轴线正上方每隔3.0 m布设一个测点，在轴线外侧各布设3个监测点，与轴线的间距为3、5、9 m，一个断面共有9个监测点。工程沉降变形自动化监测使用2种类型棱镜。基准点测量采用Sinning棱镜，草坪区域使用定制棱镜，滑行道因临界保护特殊区域不允许布设任何监测点，采用扫描监测。机场飞行区地面监测项目控制值和报警值如表2所示。10.19301/j.cnki.zncs.2023.06.012.T002表 2机场飞行区地面监测项目控制值和报警值监测项目变化速率报警值/次累计沉降报警值/mm累计控制变化量/mm道面沉降±2±7±10草地±3+7、-14+10、-20在项目施工过程中，需要对表中的项目进行监测，在机场运营期间，需要采用自动化监测和控制保护区外人工辅助监测方式。采用的监测仪器为徕卡TM50，标称精度（角度）0.5"，距离0.6 mm+1×106。徕卡MS60，标称精度（角度）1"，距离0.6 mm+1×106，扫描精度可达0.6 mm/50.0 m，符合规范精度要求。2.2监测数据根据盾构下穿各区域的实际监测情况，所有监测数据均在控制值范围内，地表、道面均出现轻微沉降，个别监测点出现轻微上升，地表最大累计沉降量为11.4 mm，道面最大累计沉降量为8.6 mm，整体变化趋势呈现平稳。项目运行以来，监测数据真实可靠，展现的点位变化情况与隧道实际变形情况相符，且与人工复测结果吻合，有效保障了飞行区的安全运营，为安全顺利地完成施工提供了数据支撑和技术保障。2.3监测小结通过GeoMoS全站仪自动化监测系统盾构下穿飞行区全过程进行实时、连续监测，及时掌握飞行区地表、道面的变形趋势及变形量大小，为盾构掘进参数提供决策依据，起到了自动化、信息化指导施工的作用。3结语全站仪和GeoMoS软件组成的自动化监测系统在自动化变形监测领域应用广泛。全站仪自动化监测系统是目前城市轨道交通工程监测中最常用的一种监测系统，通过对控制保护区内既有线的24 h不间断自动化监测，及时准确地掌握了既有线隧道结构、轨道结构的沉降和位移变化情况，获取监测数据并进行分析，为工程的安全顺利施工和既有线的安全运行提供了及时、有效的数据支撑，工作效率大大提高，为相关部门采取有效决策提供了依据，确保了既有运营线的安全。