基于DiNi03的中视法在高铁运营监测中的应用

基于DiNi03的中视法在高铁运营监测中的应用闵 阳1，陈 健1，何亚军1（1.中铁第四勘察设计院集团有限公司,湖北 武汉 430063）摘 要：介绍了基于DiNi03的中视法水准测量在高速铁路运营监测中应用的原理方法，详细分析了含中视法水准测量数据的DiNi03原始数据格式，提出了提取生成通用平差格式文件的数据转换方法，并用C #语言编写了对应的转换程序，在此基础上结合具体的工程实例，验证了该方法的可行性，对类似工程项目具有借鉴意义。

关键词：DiNi03；中视法水准测量；C #；数据转换；运营监测中图分类号：P258 文献标志码：B文章编号：1672-4623（2019）06-0104-03高速铁路具有高平顺性、高稳定性的重要特点[1-3]，这2个特点是维系高铁运营安全的保障。

在建设期间，根据Q/CR 9230-2016《铁路工程沉降变形观测与评估技术规程》，线下工程垂直位移监测有明确的监测要 求[4]，在运营期间也要对路基、过渡段和主要结构物进行普查性监测。

观测断面多，观测点密度大，路基及过渡段的沉降监测在高速铁路运营监测中既是重点也是难点。

数字水准仪极大降低了劳动强度并提高了测量效率[5]，但在高铁运营监测中采用常规的二等水准测量方法会带来水准路线长度过长、设站过多等对测量精度影响较大的问题，同时由于高铁上线作业的天窗时间短，测量任务重，常规的二等水准测量方法效率太低，难以满足现场实际生产要求。

基于以上原因，中视法水准测量以其优异的测量效率在高速铁路既有线的普查性监测中有较大应用空间。

但是，部分常规平差软件（如科傻、SYADJ ）不能从含有中视法测量数据的文件中提取中视法水准测量数据，或者对提取中视法观测点数有限制，这在一定程度上制约了中视法水准测量的推广应用。

本文在介绍中视法于高速铁路运营监测中应用的原理方法基础上，基于目前铁路测量市场上应用最为广泛的Trimble DiNi03数字水准仪的原始数据格式，研究从含中视法水准测量的数据中提取能够直接用SYADJ 等常规平差软件进行处理的平差文件的转换方法，用C #编写相应的数据格式转换程序，并结合大西高铁运营监测数据进行转换验证。

1中视法在高铁运营监测中应用的原理方法在高速铁路的路基及过渡段的普查性监测中，由于监测断面较为密集，每个监测断面至少有3个监测点且点间距较小，从而导致监测点密度大，数量大。

当遇到站场等特殊区段时监测点数量还会急剧增加[6]。

如果采用常规的二等水准附合路线的测量方法，水准路线长度和设站数将会大幅增加，测量精度和测量效率都会受到极大的影响，这就成为一个不可忽视的问题。

中视法由于其独特的测量模式，对于测点数量大、密度大的情况具有极佳的适用性。

中视法可以大幅度减少设站数，缩短水准路线，减少设站误差和测量误差进而提高测量精度和测量效率，如图1所示。

图1 中视法测量示意图在高铁线上测量作业过程中，可按照图1所示的测量方法施测，以附合二等水准线路为主水准线路，分别在往测和返测的过程中视各监测点。

在此种测量模式下，每一个监测点的观测次数都达到了2次，并且每个监测点都处于一个小闭合环当中，如若有粗差则可以通过闭合环的闭合情况反映出来。

这样既提高了测量的效率又保证了测量的精度。

在实际的监测中，尽量收稿日期：2018-03-19。

doi:10.3969/j.issn.1672-4623.2019.06.027·105·第17卷第6期以固定的人员、固定的水准路线、固定的仪器、固定的设站方式施测，这样对测量精度的提高将更有保障。

2DiNi03数字水准仪数据记录格式分析DiNi03数字水准仪因操作简单、稳定可靠且测量精度高的特点，在铁路的工程测量领域应用非常广泛，其中视法测量模式的应用也较为成熟。

DiNi03数字水准仪中水准测量的原始数据格式常用的主要是RECE 格式[7]，数据文件后缀为“.DAT ”。

此处就针对这种格式作一下分析说明。

RECE 原始数据格式每一行的记录长度是固定的，共有118个字符，可分为6个部分[8]：1）第一部分1～6位字符为文件头，用来说明文件格式；2）第二部分8～16位字符用来记录数据行存储地址；3）第三部分18～48位字符用来记录点名、测量时间、测量次数等情况；4）第四部分50～71位字符用来记录前视标识、后视标识、中视标识、读数、测量单位等情况；5）第五部分73～94位字符用来记录视线长度、测量单位等情况；6）第六部分96～117位字符用来记录高程值和测量单位等情况。

各部分间用“|”作为分割标识符。

基于DiNi03水准仪的中视法测量数据如图2所示，从图2中可以看出在“aBFFB ”测量模式下的中视法测量流程和原始数据格式。

图2 DAT 原始数据格式3中视法数据转换程序的设计与实现铁路工程精密控制网测量数据处理系统（SYADJ ）是一款由中铁四院开发经过原铁道部鉴定通过在工程测量领域使用较为广泛的平差软件，能够很好地进行水准数据平差计算。

SYADJ 的数据平差输入文件具有固定的数据格式，平差文件每一行分为4个部分，各部分之间用“，”分隔。

第一部分为后视点名；第二部分为前视点名或中视点名；第三部分为前两部分对应观测点之间的高差；第四部分为第三部分高差对应的水准路线长度。

具体的格式如图3所示（图3为用SYADJ 从图2所示的数据中提取的主水准线路高差）：图3 SYADJ 平差输入文件格式本文将按以下思路将含中视法的DiNi0原始数据（.DAT ）转换成SYADJ 平差所需要的文件格式：1）测段有效数据提取。

逐行读取数据，点号后面没有“####”标识且含有”Rb ”或者“Rf ”或者“Rz ”的行为有效数据行，其他的为无效行。

将无效行全部剔除，按原始数据文件存储的先后行序保留第50-51列字符为“Rb ”、“Rf ”、“Rz ”的3种有效数据行。

2）测站数据提取。

除“Rz ”中视法数据外，每4行有效数据为一个测站[9]，将每一行“Rz ”中视法数据划归到该数据行之前的测站之中，完成测站数据的提取划分。

根据对应的观测模式（如aBFFB ），先计算出后视和前视2次读数的平均值，然后利用平均值来计算该测站对应的测站高差和水准路线长度，利用中视读数与后视2次读数的平均值计算出对应的中视高差和水准路线长度。

3）数据转换与保存。

根据转点的命名规则判断出哪些点是观测点，将2个相邻观测点之间的测站高差和水准路线长度合并，保存观测点之间的累计测站高差和路线长度，将保存的观测点之间的高差及水准路线长度和中视高差及水准路线长度按照SYADJ 平差输入文件格式逐行输出存储到新建的输出成果文件中，如图4所示。

闵 阳等：基于DiNi03的中视法在高铁运营监测中的应用地理空间信息·106·第17卷第6期图4 数据转换的编程思路4数据转化实例图2所示的数据即为大西客运专线运营复测项目中线上断面普查性监测数据，从图2中可以看出主线路为二等水准附合路线并且含中视法测量数据。

现以该段数据为例说明数据的转换流程。

1）运行在VS2010环境下用C #语言开发的“数字水准仪数据格式转换程序”，出现如图5所示的程序 界面[10-11]。

图5 数据转换程序主界面2）选择数据文件类型，设置对应参数，选择需要读取目录下的数据文件。

3）程序根据用户设置的转换参数进行转换，转换的成果文件保存在当前程序所在的目录下，转换结果如图6所示。

将图6的转换结果与图2、3进行对比，验证计算任意一行的提取结果，结果表明转换后的数据是正确的。

图6 实例转化结果5结 语本文介绍了中视法水准测量在高速铁路运营监测中的应用方法，并基于C #语言开发了基于DiNi03的中视法水准测量数据格式转换程序，能够提取出SYADJ 平差软件直接使用的高差文件。

结合具体的工程实例数据，展示了中视法测量过程，验证了数据转换思路和转换程序的正确性，对类似的工程项目具有一定参考意义。

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（上接第103页）[10] 单新建.汶川Ms8.0级地震InSAR 同震形变场观测与研究[J ].地球物理学报, 2009,52(2):496-503[11] 余景波. 基于D-InSAR 的矿区地表沉陷监测与分析[D ]. 青岛: 山东科技大学, 2011[12] 王猛.机载InSAR 区域网干涉参数定标方法研究[D ].青岛:山东科技大学, 2012[13] 杨珍, 张永志， 吴然, 等. 基于D-InSAR 技术的当雄地震形变场提取研究[J ]. 测绘工程, 2016, 25(8):5-10[14] 黄宝伟. 基于D-InSAR 和GIS 技术的煤矿区地面沉降监测研究[D ]. 青岛: 中国石油大学(华东), 2011[15] 马志泉. 基于D-InSAR 提取汶川地震的地表形变研究[D ]．绵阳: 西南科技大学, 2012[16] 刘志敏, 张景发, 罗毅, 等. InSAR 相位解缠算法的实验对比研究[J ]. 遥感信息, 2012(2):71-75[17] 哈佛大学Global CMT 网. 201602051957A TAIWAN ．www./CMTsearch.html, 2016-03-05/2017-05-01第一作者简介：夏磊凯，硕士，主要从事InSAR 变形监测研究。