摘  要：随着城市化的推进，地铁隧道建设越来越多，而地铁隧道变形监测也是城市建设过程中一个重要的环节，地铁隧道变形监测对保证地铁隧道的安全运行有着非常重要的意义。为有效开展城市地铁隧道变形监测工作，依托现代信息技术建立城市地铁隧道变形监测信息管理系统具有重要意义。

关键词：城市地铁；保护区；变形监测；信息管理系统

一、传统监测系统

传统监测系统主要是在地铁隧道变形监测过程中所采用的技术方法，即在隧道内布设水准、全站仪、 GPS等设备，利用这些设备对隧道变形进行监测，通过对这些设备的运用来获取数据，然后将数据输入到计算机中，最后通过计算机对数据进行处理，以此来获得隧道变形的真实状态。

1.水准测量：传统水准测量是通过在隧道内布设一定的测点来获取数据，通过对这些测点进行数据采集和处理来获得隧道变形的真实状态。这种方法虽然具有一定的可靠性和准确性，但是它是以测量误差为基础进行的测量，这种测量方法不能对隧道变形进行动态监测。

2.全站仪：全站仪是一种集测量、自动跟踪、定位于一体的高精度精密测量仪器。这种仪器具有测量速度快、精度高、使用方便等优点。全站仪可以在任何时候对隧道进行观测，对不同位置的观测都能保证很高的精度。

3.GPS： GPS技术是通过卫星信号来获取地面点在三维坐标系中的三维坐标。GPS技术具有高精度、全天候、大范围等优点，能够快速地测定地面点的三维坐标并进行定位，且具有较高的稳定性，能够进行实时动态监测。但是它只能进行单点、非接触式测量，无法进行高精度和全方位监测。

二、基于 GIS平台的监测系统

基于 GIS平台的地铁隧道变形监测信息管理系统采用B/S架构，基于 GIS （Geographic Information System）技术，采用C#语言进行开发，系统结构图如图1所示。

系统主要由数据管理子系统、数据查询与分析子系统、三维可视化子系统、 GIS地理信息管理平台等组成。其中，数据采集子系统是系统的核心，采用 GPS （Global Positioning System）技术，实时获取变形监测点的位置坐标。通过实时监测获取的位移信息，通过数据库进行存储与管理。

数据查询与分析子系统是基于 GIS平台进行开发的，主要是提供对原始监测数据、历史监测数据和实时监测数据的查询、统计等功能，以达到对监测数据进行快速准确分析的目的。

三维可视化子系统是基于 GIS平台实现对三维空间信息进行管理，通过对监测成果信息进行三维动态展示和空间分析。

该系统采用B/S架构模式，用户可以通过浏览器访问服务器端进行相关操作。其中， GIS （Geographic Information System）平台采用C#语言进行开发，具有良好的人机交互界面；通过B/S架构模式可实现用户快速获取监测成果信息，为城市地铁隧道变形监测提供技术支持和管理决策参考。

1.系统功能

基于 GIS平台的地铁隧道变形监测信息管理系统能够实现对城市地铁隧道变形监测成果数据的实时采集和管理，并为城市地铁隧道变形监测提供技术支持。主要功能包括以下几个方面：

（1）数据采集：主要包括实时监测数据的采集、历史监测数据的采集以及实时监测数据的采集。系统可通过 GPS技术对监测点进行实时定位，并对监测点位移信息进行获取和显示；通过历史数据可以查询监测点最近一次发生位移时的时间，并可对每个监测点进行时间分区，便于管理人员查询和统计；通过实时监测数据可以对隧道变形进行查询，以查看当前监测点是否发生了变形，并可查看变形量、位移速率以及位移方向等相关信息。

（2）数据查询：用户可以通过界面操作或者客户端操作来对系统中所需的各种类型数据进行查询。

（3）成果展示：对监测成果信息进行可视化展示，包括三维显示和二维显示，用户可以通过地图上的点、线以及面等方式来查看隧道变形情况。

（4）分析统计：为管理者提供报表服务，用户可以根据报表格式自定义报表，并可根据需要进行查询统计。

（5）安全预警：根据设置的预警阈值，将信息以短信、邮件或公告板等方式进行实时发送。当隧道出现异常情况时，系统会自动发出报警信息。

2.系统运行环境

基于 GIS平台的地铁隧道变形监测信息管理系统需要运行在 Windows操作系统环境下，运行于 Internet/Intranet网络中。系统采用C#语言进行开发，该语言具有良好的可扩展性和稳定性，适合于各种编程语言开发，同时还具有较好的跨平台性。

C#语言是一种面向对象的高级程序设计语言，其具有界面友好、效率高、开发方便等优点。

C#语言具备强大的功能，主要有以下几点：（1）可以处理文本和图形数据；（2）可以处理图形和图像数据；（3）能够进行复杂的逻辑运算；（4）能够与数据库进行交互。

C#语言具有灵活、强大的功能，不仅可以进行图形、图像的处理，而且可以处理文本数据；还可以实现复杂的逻辑运算和复杂的计算。因此，C#语言是一种适用于开发 GIS相关应用程序的软件开发语言。

C#是一种高级程序设计语言，具有很高的性能和稳定性，它与面向对象、多线程等编程语言一样具有良好的可扩展性和灵活性。

C#具有良好的兼容性、安全性、易移植性以及可扩展性等特点。由于C#是一种面向对象软件开发技术，因此该语言具有良好的人机交互界面，是一种面向对象软件开发技术。该系统采用C#语言进行开发，与传统软件开发不同，系统具有很好的通用性、可移植性和灵活性，为 GIS平台相关应用程序提供了一个良好的运行环境。

3.系统使用流程

地铁隧道变形监测信息管理系统主要包含数据管理子系统、数据查询与分析子系统和三维可视化子系统等，其使用流程如下：

首先，在 GIS平台上完成监测系统的参数设置；然后，在系统中录入监测基准点、监测点的基本信息；接着，通过 GPS设备实时采集监测数据；最后，利用 GIS平台对数据进行管理与分析，完成监测成果展示和三维可视化等功能。

值得注意的是，该系统中的 GIS平台具有良好的空间分析功能，能够帮助用户实现对监测点空间位置和变形趋势进行分析。而三维可视化子系统可通过鼠标操作实现对监测数据的动态显示，从而将监测点与周围环境进行连接，并直观地展示出来，给用户带来良好的视觉体验。

三、系统主要功能及应用

1.数据采集：本系统提供了多个测点的数据采集功能，可在 GIS平台上完成监测区域范围内各监测点的布设、现场安装和数据采集，并可生成相应的报表。

2.数据分析：系统提供了多种数据分析功能，可通过对监测区域范围内监测点的数据进行统计、分析，得出监测区域范围内各监测点的位移和沉降变化情况。

3.报表管理：系统提供了多种报表功能，可方便地对各种类型的报表进行查询、导出、打印等操作，并可通过报表中的相关属性对数据进行统计分析。

4.数据查询：系统提供了多种查询方式，包括以地图为基础的各种组合查询，以空间为基础的各种属性查询，以点状、线状和面状对象为基础的各种统计查询等。

5.工作计划：系统提供了工作计划功能，可以在 GIS平台上根据不同的需求进行工作计划的制定和发布。

6.工作协调：系统提供了多个工作协调功能，可以对多个项目同时进行工作协调。

7.数据处理：系统提供了各种类型的数据处理功能，包括对监测数据进行各种格式转换、统计分析等。

8.报表生成：系统提供了多种报表功能，包括点状、线状和面状等多种报表类型。

9.数据安全：系统提供了多种数据安全功能，包括用户管理、用户角色、权限管理等。

10.报警处理：系统提供了多种报警处理功能，包括报警类型、报警级别、报警处理方法等。

11.应急预案：系统提供了多种应急预案功能，包括应急预案类型、应急预案处理方法等。

四、结语

通过本文的研究，得出了以下几点结论：

1.GIS平台在城市地铁隧道变形监测信息管理系统中的应用，可有效提高地铁隧道变形监测数据采集、分析、处理与展示的自动化、智能化水平，从而提高地铁隧道变形监测工作效率和准确性，为地铁建设及运营维护单位提供技术支持和管理决策参考。

2.城市地铁隧道变形监测信息管理系统利用先进的计算机技术、网络技术和通讯技术对数据进行采集、传输与存储，同时运用 GIS技术将数据进行综合分析，实现对隧道变形的动态监测管理，为地铁隧道安全运营提供了可靠的保障，可促进城市地铁事业的发展。

参考文献：

[1]范亚军，甘元芳.线性地铁隧道变形监测技术的研究[J].工程技术（引文版），2016，000（003）：00106-00109.

[2]张其云，郑宜枫.运营中地铁隧道变形的动态监测方法[J].城市道桥与防洪，2005（4）：3.