隧道精灵操作说明.docx
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隧道精灵操作说明
1软件概述
隧道精灵软件是由上海米度测量技术有限公司自主开发，应用于盾构施工过程的测量数据处理软件。
软件具有盾构初始姿态、盾构中心线、盾构姿态计算、管片偏差计算、预留洞门、空间圆和直线拟合计算等隧道测量工作中日常的数据处理功能，软件具有模型科学，操作界面简捷，数据处理快，计算精度高等特点，使得测量人员能够轻松掌握隧道测量技术，并且可以实时得到准确的测量结果，极大的提高了数据处理效率。
软件安装、运行以在Win7平台的操作为例。
2软件安装
2.1双击隧道精灵图标如图2-1所示，即运行安装程序。
图2-1安装软件图标
2.2右键单击隧道精灵图标出现如图2-2所示，选择打开，即运行安装程序。
图2-2软件安装
2.3安装向导首先提示选择安装语言，如图2-3所示，可选择英语和中文，点击【确定】。
图2-3选择安装语言
2.4运行程序如图2-4所示，单击安装向导的【下一步】，开始程序安装。
图2-4安装程序
2.5选择安装目录，如图2-5所示，默认安装路径为：
”C:
\ProgramFiles（x86）\TunnelOffice”，可通过“浏览”按钮选择自定义的安装路径。
图2-5选择安装目录
2.6程序默认在开始菜单栏创建快捷方式，如图2-6所示。
图2-6开始菜单栏创建快捷方式
2.7选择是否创建桌面快捷方式，如图2-7所示。
图2-7创建桌面快捷方式
2.8已设置的安装信息如图2-8所示，确认无误后，单击【安装】，程序将开始安装到电脑；如需修改前面的设置信息，点击【上一步】修改。
图2-8已设置的安装信息
2-9安装过程中显示开始安装的进度，如图2-9所示。
图2-9安装进度
2-10程序安装完成后如图2-10所示，单击完成。
图2-10安装完成
2.11隧道精灵在电脑上安装完毕,，且在桌面和开始菜单中生成快捷方式，如图2-11所示。
图2-11快捷方式
3运行程序
3.1启动程序
3.1.1PC版程序运行前需先插上加密狗，否则程序会出现如图3-1所示的错误提示信息。
图3-1错误提示
3.1.2PC版本插上加密狗后，点击桌面快捷图标或从系统的开始程序里启动程序，如图3-2所示；工业平板电脑版本点击图标即可运行。
图3-2程序启动方式
3.1.3运行程序主界面，如图3-3所示。
图3-3程序主界面
3.2新建工程
3.2.1选择菜单栏【项目】的子菜单【新建】，弹出窗体，如图3-4所示。
图3-4新建工程
注释1：
软件默认保存文件的地址为安装目录下的“TunnelOffice”文件夹下。
3.2.2单击文件路径后面的图标
，选择新建工程文件中保存路径，输入需要保存的文件名称，如图3-5所示，点击【保存】。
图3-5新建工程保存
3.2.3点击【确定】后进入程序主界面，如图3-6所示。
图3-6保存后软件主界面
3.2.4进入主程序主界面后，点击菜单栏【项目】的子菜单【保存】，将输入的数据保存到工程文件，弹出保存成功的提示信息后确定，如图3-7所示。
图3-7保存提示信息
注释1：
在输入【初始姿态数据】和【中线数据】过程中，请及时点击【保存】，将已输入的数据存入数据库；
注释2：
程序在操作中仅保存初始姿态数据和设计中线数据，其他数据在输入或计算完毕后宜选择【导出】功能保存。
3.3打开工程
3.3.1当需打开已有的工程文件时，进入软件主界面，选择菜单栏【项目】下的子菜单【打开】，如图3-8所示。
图3-8打开工程
3.3.2选择已有的工程文件，然后点击【打开】，或双击文件名直接打开已有的工程文件，完成后会出现文件打开是否成功的提示窗口，如图3-9所示。
图3-9打开结果提示
3.3.3单击提示信息的【确定】按钮，进入程序主界面，如图3-10所示。
图3-10打开工程后主界面
4数据输入、计算及导出
4.1盾构初始姿态
4.1.1铰接设置
（1）单击左侧导航菜单的【盾构初始姿态】图标，在窗口上侧的工具条中点击【铰接设置】，打开铰接设置窗体，如图4-1所示。
图4-1铰接设置
注释1：
默认铰接类型是无铰接，如果是被动铰接和主动铰接，需输入铰接至切口、铰接至盾尾的距离、油缸直径，以及四个油缸行程，默认油缸行程全为0。
（2）以主动铰接为例，设置的参数如图4-2所示。
图4-2主动铰接设置
（3）退出窗体后进入主界面。
4.1.2盾构位置输入
在窗口右侧的【盾构位置】表中输入实测的盾首、盾尾中心的三维坐标（即盾构机中心轴线的盾首、盾尾三维坐标）。
将盾首、盾尾坐标输入后，程序将绘制盾构机的空间位置，如图4-3所示。
图4-3盾构位置
注释1：
如果是主动铰接，且铰接行程不,全为0，那么盾首坐标应该是加入铰接之后的坐标；同理如果是被动铰接，且铰接行程不全为0，那么盾尾坐标应该是加入铰接之后的坐标。
4.1.3滚动角输入
在【盾构姿态数据】表中输入实测的盾构机滚动角（面对掘进方向，顺时针转动为正，逆时针转动为负），可选择在转动行任意一列输入实测数据，程序会自动计算并显示其它栏的数值；俯仰角和方位角不用输入，程序将根据盾首、盾尾高程自动计算出俯仰角和方位角并显示在表格中（面对掘进方向，俯仰角为正表示抬头，为负表示扎头），如图4-4所示。
图4-4滚动角设置
4.1.4棱镜数据输入
在【棱镜坐标】坐标表中输入棱镜的编号、三维坐标，输入高程后按回车键，软件将立即绘出该棱镜（后面称参考点）相对于盾构机的位置，如图4-5所示；单击表格末行任意列，程序将自动添加一行；当需删除或插入行时，将鼠标放在需要删除或插入的行，鼠标右键单击，选择对应的菜单选项，如图4-6所示。
图4-5棱镜数据输入
图4-6表格右键功能
注释1：
盾构机内姿态参考点设置的数量不宜小于三个，且不应位于用同一条直线上，最好多设置两个备用点，以便用于检核。
注释2：
盾构机初始姿态数据测量可采用施工坐标系测量，也可采用独立坐标系测量，只要盾首、盾尾和盾构机内参考点坐标在同一坐标系下测量的即可。
注释3：
当输入完盾构初始姿态的所有参数后，应及时点击【保存】，将数据保存至数据库。
4.1.5导入工程
当需要打开已有的盾构初始姿态数据文件时，可单击【导入】，选择已保存的工程数据文件，打开文件即可导入；或双击文件名直接打开导（在3.3中已介绍）。
4.1.6盾构坐标
当需要输入盾构机坐标系下的棱镜参考点相对于盾构机轴线的坐标数据时，可单击工具条中【盾构坐标】，弹出如图4-7所示；单击【导出】可将坐标存储至xls格式文件中。
图4-7盾构坐标导出
4.2隧道中心线
单击窗口左侧导航菜单下的【盾构中心线】，打开如图4-8所示窗体。
图4-8隧道中心线界面
4.2.1平曲线输入
4.2.1.1鼠标单击【平曲线】选项卡，如图4-9所示，在平曲线起点数据表格中，分别输入起点里程、北坐标X、东坐标Y、方位角（起点切线方向）。
图4-9平曲线输入
注释1：
输入的平曲线的起点数据应大于区间隧道的结构长度，宜包含盾构进出洞竖井位置。
注释2：
起点如在直线上，直接输入该段直线的起点里程、坐标和方位。
注释3：
如起点在曲线上，需输入曲线主要素点的里程、坐标、切线方位角。
注释4：
起算数据的起始方位为起点处的切线方位角，按度分秒输入。
注释5：
在平曲线数据表格中，输入的线形长度均为设计线路中线的真实长度，不考虑曲线段隧道中线的缩短量。
注释6：
当线路里程标注上有长链或短链时，按实际长度输入线段长度，不考虑里程差。
注释7：
不论隧道是沿着小里程向大里程方向掘进，还是大里程向小里程方向掘进，平曲线和竖曲线输入时均按照起点里程是小里程，终点里程是大里程，且没有负里程的原则。
（此处与以往的隧道精灵有所区别）
4.2.1.2输入起点数据后，在平曲线数据表中选择线元类型，再输入已知线元的长度，每输入一段线形，在示意图区域将自动绘制出平曲线示意图，如图4-10所示。
图4-10平曲线数据
4.2.1.3当输入完整条设计线路的线形后，平曲线界面如图4-11所示。
图4-11平曲线要素
4.2.1.4平面偏移输入
在地铁盾构隧道中，有线路中线和隧道中线的区分，线路中线就是设计图纸中的线路，线路中线中对于圆曲线或缓和曲线等曲线段，利用微积分思想将曲线分成无穷段，就可以得到一条光滑的曲线，但是施工时不可能将曲线段分成无穷段，一般是分成有限段，尽可能地使实际的线路贴近设计中线，这样就导致隧道实际行进的路线与设计中线有一定偏差。
（1）平曲线中输入的数据实际上是线路中线，在计算隧道中心坐标时，需要输入隧道中线相对于线路中线的偏移量；鼠标单击【平面偏移】选项卡，在数据栏中输入曲线主要素点原始里程和对应的偏移值，在输入完一段曲线的偏移量数据后，程序会绘制出示意图，如图4-12所示。
图4-12平面偏移整体示意图
（2）选择表格的某一行在右侧会绘制该段曲线的隧道中线和线路中线，直观地显示两者地偏差。
如图4-13所示。
图4-13平面偏移偏差示意图
注释1：
表格中的连续里程对应的就是线路中线的线段实际里程长度，设计里程是在连续里程中加入长短链之后的里程，无长短链设置时显示的就是连续里程。
注释2：
偏差值输入时，曲线左转为“—”（负），右转为“＋”（正）。
注释3：
右侧偏差示意图中蓝色线条是设计中线，红色线条是隧道中线。
注释4：
表格中序号为奇数的行，偏移值应输入终点的偏移值；序号为偶数的行，偏移值应输入起点的偏移值。
4.2.2竖曲线输入
4.2.2.1鼠标单击【竖曲线】选项卡，在竖曲线起点数据表格中，起点数据分别输入起点里程、起点隧道中心高程、起点坡度，如图4-14所示。
图4-14竖曲线起点数据
注释1：
输入的隧道区间竖曲线线路长度宜大于区间隧道结构的长度。
注释2：
坡度按千分数（‰）输入，上坡为“＋”（正），下坡为“﹣”（负）。
注释3：
输入线元为直线时，需输入直线的长度于表格的【长度】列；输入线元为曲线时，需输入曲线切线长于表格的【切线长】列，当半径、开口方向输入完成后单击表格，程序自动解算该段竖曲线的里程长度并显示于【长度】列（一般长度略小于2倍切线长）。
4.2.2.2输入起点数据后，在竖曲线数据表中选择线元类型，再输入已知线元的长度，每输入一段线形，在示意图区域将自动绘制出竖曲线示意图，如图4-15所示。
图4-15竖曲线数据
4.2.2.3当输入完整条设计线路的线形后，竖曲线要素的输入数据和线路图如4-16所示。
图4-16竖曲线要素
4.2.2.4垂直偏移输入
（1）鼠标单击【垂直偏移】选项卡，在数据栏中输入曲线主要素点原始里程和对应的偏移值，在输入完一段曲线的偏移量数据后，程序会绘制出示意图，如图4-17所示。
图4-17平面偏移整体示意图
（2）选择表格的某一行在右侧会绘制该段竖曲线的隧道中线和线路中线，直观地显示两者地偏差。
如图4-18所示。
图4-18垂直偏移偏差示意图
注释1：
表格中的连续里程对应的就是线路中线的线段实际里程长度，设计里程是在连续里程中加入长短链之后的里程，无长短链设置时显示的就是连续里程。
注释2：
偏差值输入时，曲线左转为“—”（负），右转为“＋”（正）。
注释3：
表格中序号为奇数的行，偏移值应输入终点的偏移值；序号为偶数的行，偏移值应输入起点的偏移值。
4.2.3长短链设置
点击【短链设置】进入长短链设置窗体，在窗体中输入原里程和新里程，点击表格后程序自动计算出长短链的长度并显示出来，如图4-19所示。
图4-19长短链设置
注释1：
长短链设置完成后，平曲线、竖曲线表格中的里程值显示的均是加入长短链之后的里程；平面偏移和垂直偏移页面中设计里程是加入长短链之后的里程。
4.2.4复核中线
本功能用于需要复核已计算的设计中线坐标。
4.2.4.1鼠标点击【中线复核】选项卡，打开界面如图4-20所示，此时工具栏中【复核数据】显示为黑色，说明可被选中。
图4-20中线复核界面
4.2.4.2选择【复核数据】，在弹出的对话框中单击打开后直接双击文件名打开已有的设计中线坐标表，文件数据格式如图4-21所示。
图4-21中线复核文件数据格式
4.2.4.3文件打开后，数据将自动导入复核数据表中，并立即计算出偏差，如图4-22所示。
图4-22复核数据计算结果
注释1：
中线数据复核时，前提是平曲线和竖曲线等中线数据已经输入。
注释2：
复核数据列表表格中显示的里程在未设置长短链情况下，显示的是原始里程；在设置了长短链的情况下显示的是在原始里程基础上加入长短链之后的里程。
注释3：
如需显示偏差大于设定阈值的数据记录，可右键选择【筛选显示】，打开如图4-23所示的窗体，设置完成表格自动更新。
需显示全部记录时，右键表格，选择【全部显示】。
图4-23偏差阈值设置
4.2.5坐标表
本功能用于导出保存在隧道中线数据库的中线坐标表。
4.2.5.1输入逐桩坐标的起点里程、终点里程、步长、起始管片号。
图4-24坐标表导出输入数据
4.2.5.2鼠标单击【计算】，程序将计算出给定里程范围和步长的逐桩坐标表。
图4-25坐标表计算结果
4.2.5.3鼠标点击【导出】，选择需要保存文件的地址。
输入保存的文件名称，即可完成逐桩坐标导出。
注释1：
窗体中起点里程和终点里程、步长可以在【MTO工程设置】中输入，如图4-27所示，设置完成后，打开坐标表导出页面时起点里程、终点里程默认为设置的值，步长默认为管片宽度；如果【工程参数设置】中未设置，那么起点和终点里程显示的是平曲线和竖曲线的交集部分的起点和终点里程值。
图4-27MTO工程参数设置
注释2：
当起点里程大于终点里程时，点击【计算】后，步长自动更新为负值。
注释3：
当起点里程或者终点里程中包含短链时，点击【计算】会提示选择里程，如图所示。
图4-28里程选择
4.2.6正反算
本功能用于根据设计里程计算对应的隧道中线坐标，或根据实测坐标反算对应的设计里程。
鼠标单击工具条中的【正反算】，弹出如图4-29所示窗口，根据需要选择相应的计算按钮。
图4-29正反算界面
4.2.6.1在正算参数中输入里程值（包含长短链）、横偏、纵偏，点击【计算】，计算结果如图所示。
图4-30正算结果
注释1：
如果输入的里程中包含长短链，在窗体右下角会出现列表框，用于选择该里程是原始里程还是加入了长短链之后的里程（“长链里程”为去除长短链之后的连续里程），如图4-31所示。
鼠标选择其中一个，窗口中X、Y、Z、方位角、坡度即自动切换成该里程对应的值。
图4-31长短链里程正算
4.2.6.2在反算参数中输入X、Y、Z坐标，点击【反算】，计算结果如图4-32所示，此时里程文本框中显示的是该点的连续里程。
图4-32反算结果
注释1：
当里程中包含长短链时在右下角显示原始里程和加入长短链后的里程。
4.2.7主点坐标导出
本功能用于导出隧道中线主点要素的平面坐标、切线方位角（或高程、坡度）。
4.2.7.1点击【平曲线】选项卡，在工具条上点击【主点坐标】或者右键单击表格选择【主点坐标】，弹出如图4-33所示的窗口，选择【导出】，输入导出文件名，【保存】即可。
图4-33平曲线主点坐标导出
4.2.7.2点击【竖曲线】选项卡，在工具条上点击【主点坐标】或者右键单击表格选择【主点坐标】，弹出如图4-34所示的窗口，选择【导出】，输入导出文件名，【保存】即可。
图4-34竖曲线主点坐标导出
4.3盾构姿态测量
盾构初始姿态和隧道中心线数据是盾构姿态测量的基础数据，因此该功能使用之前需完成初始姿态和隧道中线数据的输入，下面是姿态计算实现过程。
4.3.1点击选择左侧导航菜单的【盾构姿态计算】图标，打开主界面，如图4-35所示。
图4-35盾构姿态计算界面
4.3.2单击工具条中【铰接油缸】，输入当前盾构机的上下左右油缸行程，如图4-36所示。
图4-36铰接油缸数据
4.3.3点击工具条中的【棱镜坐标】，将实测的棱镜编号、三维坐标数据输入到表格中，然后勾选数据栏后面“选取”复选框，如图4-37所示。
图4-37棱镜实测坐标
注释1：
输入棱镜数据时，初始姿态数据中有几个棱镜，打开窗口时表格中显示这几个棱镜的编号，在窗体中输入棱镜对应的实测坐标即可；当有未观测点时，该行棱镜数据不需输入。
注释2：
复选框选择的棱镜参考点个数不应少于三个，也可多选点。
4.3.3点击【计算】即可计算出盾构姿态，此时每个棱镜的设计坐标与实测坐标之间的偏差显示在【偏差】列，如图4-38所示。
图4-38棱镜偏差
4.3.4关闭【棱镜坐标】输入窗体后，主界面显示出盾构机的姿态数据，如图4-39所示。
主界面中主要显示出盾构机切口、盾尾（主动铰接或被动铰接时有铰接姿态，软件中用盾中标识）的平面偏差、垂直偏差，以及里程。
图4-39盾构姿态测量结果
4.3.5如需查看详细的盾构姿态数据，可点击工具条中【详细数据】，查看盾首、盾尾的设计坐标、实测坐标以及两者之间的偏差、盾构机的三个姿态角（侧滚角、俯仰角、方位角），如图4-40所示。
图4-40盾构姿态详细数据
4.3.6结果导出
鼠标单击【导出】，选择需要保存文件的目录，输入文件名，如图4-41所示，即可将姿态解算结果导出至EXCEL，同时也可将棱镜数据和铰接数据存储起来，导出的棱镜、铰接数据和详细数据分别如图4-42和4-43所示。
图4-41导出文件
图4-42导出的棱镜和铰接数据
图4-43导出的详细数据
注释1：
如需从EXCEL文件中导入棱镜数据和铰接数据时，需将数据存储成图4-42所示的数据格式，偏差列数据设置为空，同时工作表名应设置为<盾构测量已知数据>，方可导入成功。
4.4管片姿态
4.4.1功能选择
点击选择左侧导航菜单的【管片姿态】图标，打开主界面，如图4-44所示。
图4-44管片姿态主界面
4.4.2手动输入数据并计算
可手动在表格的测量坐标栏输入管片底部实测的坐标及高程，每一行这三个数据输入完成后程序自动计算出对应的设计坐标和偏差，并显示在对应的表格数据栏中。
注释1：
在使用该功能之前先输入隧道中线数据,，并在MTO工程设置中设置管环内径。
注释2：
平面偏差为负表示在盾构掘进方向的左侧，为正表示在掘进方向的右侧；垂直偏差为正表示高于设计线，为负表示低于设计线。
4.5.3数据文件导入并计算
鼠标单击【导入】，将打开如图4-45所示窗体，导入的数据格式为EXCEL的xls文件，文件数据格式如图4-45所示，选择已有的xls文件，点击打开文件或者双击直接打开文件，打开完成后程序根据导入的实测坐标自动解算每个管片的设计坐标以及两者的偏差。
图4-45管片数据格式
图4-46管片姿态结果
4.4.4数据导出
如需将计算的管片结果导出，鼠标单击【导出】，选择保存文件的路径，在保存对话框中输入文件名。
点击保存即可导出计算结果到指定地址，如图4-47所示，导出的数据如图4-48所示。
图4-47管片数据导出
图4-48管片数据导出结果
4.5洞门中心
4.5.1洞门中心点拟合
洞门中心点拟合功能主要是用于计算盾首或盾尾中心点坐标，这里统称为洞门中心，作用是为盾构机进洞和出洞提供洞门中心的实测坐标。
4.5.1.1点击左侧导航菜单选择【洞门中心】图标，打开后如图4-49所示。
图4-49洞门中心主界面
4.5.1.2点击工具条中【点坐标】，在打开窗体的列表中输入观测点的三维坐标，如图4-50所示，点数据不少于3个。
输入可直接导入excel表格，内容格式如上，表格格式为*.xls。
图4-50洞门拟合点坐标
4.5.1.3退出窗体后，软件自动进行洞门中心点的拟合计算，拟合结果以及拟合出的圆如图4-51所示。
图4-51洞门拟合结果
4.5.1.4每个点与拟合圆的偏差显示在右侧表格的的“圆度”和“平面度”列中，如果有偏差较大的点位，可不勾选该点，然后重新点击工具条中的【拟合】，页面刷新，重新显示出新的计算结果，如图4-52所示。
图4-52选择指定点后洞门拟合
4.5.1.5数据导出
如需将计算的洞门结果导出，鼠标单击【导出】，选择保存文件的路径，在保存对话框中输入文件名。
点击保存即可导出计算结果到指定地址，导出的数据如图4-53和4-54所示。
图4-53导出的洞门点数据
图4-54导出的洞门计算结果
4.5.1.5数据文件导入
鼠标单击【导入】，文件格式为EXCEL的xls文件，如图4-55所示，点击打开文件或者双击直接打开文件，打开完成后程序根据导入的实测坐标自动解算每个洞门中心坐标以及与设计坐标的偏差。
导入文件的数据格式如上面的图4-53所示，平面度差和圆度差不需输入数据。
图4-55洞门点坐标文件导入
注释1：
导入洞门中心非EXCEL文件名可根据实际设置，但工作表应为<洞门测量数据>，导入文件成功后，程序立即显示出计算结果。
注释2：
圆度差表示拟合的洞门半径与选定各测点到拟合圆心的半径差值，平面度差表示拟合的洞门平面在法方向上的不规则程度。
注释3：
显示的水平偏差左为负，右为正；垂直偏差为正，下为负。
4.5.2出洞计算
在盾构机进入隧道之前洞门附近已经通过加固措施建设完成，盾构机只能沿着加固区的中心轴线方向前进，为了保证盾构机沿着这条轴线前进，可以通过该功能计算出盾构机安置到隧道时的盾首和盾尾预设的坐标。
4.5.2.1鼠标点击【设计轴线】打开窗体如图4-56所示。
图4-56设计轴线
4.5.2.2洞门设计轴线数据输入
（1）输入洞门前方坐标。
获取方式有两种：
从中线获取和手动输入。
如果选择【手动输入】方式，直接在表格中输入洞门前方点的坐标。
如果选择【从中线获取】方式，那么需要首先输入中线数据；其次输入加固区域长度，输入完成后左键点击“轴线数据”表格，洞门前方点的坐标即自动显示在表格中。
注释1：
系统默认掘进方向沿着里程增加方向。
如果掘进方向沿着里程减小方向，需要在【
MTO工程设置】中设置起点里程为大里程，终点里程为小里程，如果不设置，在计算洞门前方点坐标时由于里程错误，导致得到的点位坐标错误。
（2）输入洞门中心坐标。
获取方式也有两种：
洞门拟合中心点和手动输入。
如果未进行洞门中心点坐标拟合，直接手动输入该行数据。
如果已经完成了洞门中心点坐标拟合，那么打开“洞门设计轴线”窗口时，表格中的“洞门中心”行自动显示出洞门中心拟合的结果，如图4-57所示。
如果对洞门中心进行修改，设置完成后如图4-58所示，并关闭该窗口后，主界面中下侧的洞门中心拟合结果表格中设计坐标会被刚才修改后的结果取代，偏差也随之变化，如图4-59所示。
图4-57设计轴线—洞门中心已拟合得到
图4-58设计轴线
图4-59洞门中心实测坐标更新
4.5.2.3出洞时盾首和盾尾坐标计算
点击工具条上【出洞】打开窗体，如图4-60所示。
输入盾构始发切口至洞门距离（注意该距离为平面距离），点击【计算】，计算出的切口和盾尾坐标以及与隧道中心线的偏差显示在表格中，如图4-61所示。
图
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