无接触监测方法在高速公路施工中的应用
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【摘 要】本文提出一种用于高速公路施工第三方监测的无接触测量方法。此法省去在隧道施工断面布设监测点，因而可减少占用隧道施工时间，也有利于安全。本研究的理论基础是交会双免三维坐标测量方法；交会及时利用全站仪角度测量功能来实现测量目标物坐标的功能；双免既是免仪器高、觇标高，目的是减少量取仪器高和目标高所带来的误差影响；三维坐标测量，即测量最后结果是三维数据。
【关键词】无接触；监测；高速公路
0 前言
随着高速公路施工，大断面设计比较多，因此隧道断面的监测方法也应随着变化。与传统的拱顶下沉、边墙位移监测方法比较，对于大断面的隧道而言，利用水准仪、收敛仪进行监测显得比较笨拙。本文提出无接触的隧道监测方法，可以较好地替代上述传统方法。
1 监测方法
本次研究在A、B两点上分别安置仪器，首先利用精密水准仪测定出A、B两点间的高差；PB为在B上竖立的水准标尺，读取水准标尺上P处所对应的竖直角度δ，根据下述公式可求出A点的仪器高度：
hAB=SABtanδ+i-v
图1 双免观测示意图
利用灰色理论对监测数据进行分析，它与统计方法有本质的区别。在经典的统计学中，总体的样本信息是越多越好，据此来进行比较精确的推断和检验。而利用灰色系统理论建模允许样本的数据很少（仅需4个），就能揭示系统的内部联系。灰色模型以GM（1，1）模型为主，在建模的过程中，主要是应用最小二乘估计，也就是在计算时遵循残差的平方和最小的原则。当数据服从正态分布时，最小二乘估计有最优的统计性质，即它是最优无偏估计。但对于利用小数量数据建模的灰色理论来说，时常会遇到灰色模型的一次模型精度达不到建模要求。在建模精度达不到要求时，通常是采用GM（1，1）残差模型，即是利用建立模型后计算得到的残差重新建立残差灰色模型。
设X（0）为非负序列：
X（0）=（x（0）（1），x（0）（2），…，x（0）（n））
其中x（0）（k）≥0，k=1，2，…，n；
X（1）为X（0）的1-AGO序列：
X（1）=（x（1）（1），x（1）（2），…，x（1）（n））
其中x（1）（k）=■x■（i），k=1，2，…，n；
Z（1）为X（1）的紧邻均值生成序列：
Z（1）=（z（1）（2），z（1）（3），…，z（1）（n））
其中z（1）（k）=0.5x（1）（k）+0.5x（1）（k-1），k=2，3，…，n。
称■+ax■=b为灰色微分方程
x（0）（k）+az（1）（k）=b
的白化方程。
将灰色微分方程x（0）（k）+az（1）（k）=b写成矩阵形式是：
Y=B■
其中
Y=x■（2）x■（3）x■（n） B=-z■（2） 1-z■（3） 1 -z■（n） 1 ■=ab
在满足εTε=min（ε=Y-B■）的前提下，即利用最小二乘估计得到参数■：
■=（BTB）-1BTY
则有：
（1）白化方程■+ax■=b的解也称为时间响应函数为：
x（0）（t）=（x（1）（0）-■）e■+■
（2）灰色微分方程x（0）（k）+az（1）（k）=b的时间响应序列为：
■（1）（k+1）=（x（1）（0）-■）e■+■
其中K=1，2，…n
（3）取x（1）（0）=x（0）（1），则有模拟值序列为：
■（1）（k+1）=（x（0）（1）-■）e■+■
其中K=1，2，…n
（4）还原值为：
■（0）（k+1）=α（1）■（1）（k+1）=■（1）（k+1）-■（1）（k）
其中K=1，2，…n
2 结语
本研究所研究的无接触智能隧道第三方监测技术，正是在总结前人工作的基础上所提出的。之所以提出该方法的研究，也是从公路隧道的实际情况出发，结合具体的工作条件来制定的。结合自身的特点，选取合适的监测方案。
对于第三方监测技术在地铁施工中已经很成熟，并且在地铁建设中发挥其应有的作用。现在将第三方监测技术引入到公路隧道施工中来，也是一个较好的尝试。随着国家对于基础设施的建设力度的加大，无接触智能隧道第三方监测技术必然会在隧道施工中体现其先进性。
【参考文献】
[1]赵同龙，等.前方交会三角测高法变形监测研究[J].山东建筑大学学报，2010.
[2]周奇才，等.地铁隧道形变监测系统断面数据采集的建模及算法研究[J].测控技术，2010.