GPS在长隧道的洞外测量
应用GPS技术的某特长隧道平面控制测量方法研究
问 题 。 着 国 民 经 济 的 发 展 ， 通 工 程 建 ３ ２点 位设置 随 交 ． 设 发 生 着 日新 月 异 的 变 化 。 高等 级 的 工 程 为 满 足 施 工 引测 进 洞 需 要 ， 隧 道 进 在 级 别 越 高 长 大 隧 道 也 就 越 多 ， 常 规 的 出 口各 布 设 ６ Ｇ 用 个 ＰＳ 平面 控 制 点 ， １ Ｊ 、 Ｊ 、 ２ ０ 、 Ｌ ３ Ｑ ０ 为隧 道进 口Ｇ Ｓ 制 点 ， Ｐ控 测 量 技 术 已 不 能 适 应 高 标 准 ， ＧＰ 具 有 ＱＬ ２ Ｑ ０ 、 Ｌ ４ 而 Ｓ
！
Ｑ：
Ｓｃｉ ｎｃｅ ｅ ａｎｄ Ｔｅ ｃｈｎｏ ｏ Ｉ ｏｖａｔｏｎ ｌ ｇｙ ｎｎ ｉ Ｈｅｒ ｄ ａｌ
工 程 技 术
应 用 ＧＰＳ技术 的某 特长 隧 道平 面控 制测 量 方法研 究
张建 文 何国舟 （ 湖北 省鄂 西地质 测绘 队 湖北宜 昌 ４ ３ ００ ４１ ） 摘 要： 本文基 于笔者 多年从 事控制 曩量 的相关经验， Ｉ 以ＧＰ ｓ应用于莱特长隧道控 ． 网布曩 为研 究背景 ， ４ ｌ 分析探讨 了洞 内外平 面控制 测量 的方 法与漉程 ， 全文是 笔者长期 工作实最基 威上 的理论 升 华，相信对从 事相关工作 的 同行有 着重要的参 考价 值和 借鉴意义 。 关键词 ： Ｓ 特长隧道 控翻 冈 贯通误差 ＧＰ 中 图分 类号 ： Ｂ Ｔ ２ ２ 文 献标 识码 ： Ａ 文章编号 ： ６ ４ ９ Ｘ ２ １ ） ８ ａ一 ０ 卜 ０ １ ７ —０ ８ （ ０ ０ （ ） ０ ８ ０ ２
隧道高程控制测量常用方法
隧道高程控制测量常用方法我跟你说啊，隧道高程控制测量这事儿，我一开始真是瞎摸索。
我试过水准测量法，这是最基本的方法了。
就好比盖房子要从最基础的一层一层往上垒砖头一样。
我们在隧道里啊，就是一小段一小段地去测量高差。
我开始测量的时候，就容易粗心，放水准尺的时候没有放垂直，你看，这就像种树没种直一样，结果算出的高差完全不对。
当时真是懊恼啊，反反复复核对才发现是这个问题。
后来我就特别注意这个细节。
水准测量得出的数据虽然准确，但是在隧道又长又复杂的情况下，效率不是很高，因为要不停地调整水准仪，搬站啥的，可费劲了。
后来我又试了三角高程测量。
这个三角高程测量呢，就有点像我们从不同角度看远处的山来判断山的高度那种感觉。
利用全站仪就可以测得斜距、垂直角这些数据，然后计算高差。
但是这里头啊，大气折光、地球曲率这些因素影响很大。
我一开始就没把大气折光考虑得很全面，算出来的结果偏差挺大。
还好我后来看了好多资料，知道有个折光系数要好好研究，调整之后精度就提高不少。
三角高程测量呢，优点就是比较灵活，不像水准测量受地形限制那么大。
再说说GPS高程测量。
我当时觉得这高科技应该很容易，把GPS仪器一架，等它接收信号就完事儿呗。
结果呢，发现我想得太简单了。
隧道里信号受遮挡很严重，数据有时候不稳定。
而且GPS得出的高程结果精度不太高，需要用一些转换方法才能用在隧道高程控制测量上。
我也不确定自己做的转换是否完全准确。
说回水准测量啊，为了提高它的精度和效率，我们得精心布置测量点。
不能随随便便找个地方就放尺，要找那些平整、稳定的地方，就像搭积木的时候找到合适的基座一样。
而且观测的时候，眼睛一定要看准了水准泡和刻度，千万不能马虎。
要按照相关的规范要求，一步一步来，每个步骤都做到位。
每完成一段测量，就立马把数据记清楚，回头要是发现问题，也能方便检查。
三角高程呢，要多测几次取平均值，这样能够减少误差。
像我当初就是懒得反复测量，结果误差大了。
全站仪也要定期检查校准，不然误差又不知不觉地大起来了。
隧道工程施工怎么确定方向
一、地面控制测量1. 平面控制测量：在隧道施工前，首先进行地面平面控制测量。
主要任务是测定各洞口控制点的平面位置，以便将设计方向导向地下。
平面控制测量一般采用以下几种方法：（1）直接定线法：在洞口附近布设一系列控制点，通过测量这些点之间的距离和方位角，确定隧道开挖方向。
（2）导线测量法：在洞口附近布设导线点，通过测量导线点之间的距离和方位角，确定隧道开挖方向。
（3）三角网法：在洞口附近布设三角网，通过测量三角网点之间的距离和方位角，确定隧道开挖方向。
（4）GPS法：利用全球定位系统（GPS）技术，测定各洞口控制点的平面位置，确定隧道开挖方向。
2. 高程控制测量：按照设计精度施测两相向开挖洞口附近水准点之间的高差，以便将整个隧道的统一高程系统引入洞内，保证按规定精度在高程方面正确贯通。
二、洞内导线测量与进洞点标定1. 洞内导线测量：在隧道开挖过程中，边开挖边设置导线点，通常沿中线布设，边长一般为25～50m。
通过测量导线点之间的距离和方位角，确定隧道开挖方向。
2. 进洞点标定：利用设计坐标和洞口点坐标，采用全站仪或经纬仪通过极坐标法标定洞口点，进而确定进洞点。
然后，用极坐标反算所得方位角，标定方向，并测量距离，从而确定进洞点。
三、中线测量1. 临时中线：在隧道开挖初期，根据地面控制测量结果，在洞内设置临时中线，作为隧道开挖的导向线。
2. 永久中线：随着隧道开挖的推进，将临时中线延长至隧道全断面，形成永久中线。
永久中线是隧道施工过程中重要的导向线，确保隧道按照设计要求准确开挖。
四、曲线隧道施工测量对于曲线隧道，施工测量应考虑以下因素：1. 曲线半径：根据曲线半径大小，确定中线测量的方法。
2. 开挖宽度：根据开挖宽度，调整中线测量的精度。
3. 切线测量：在曲线隧道施工过程中，采用切线测量方法，确保隧道按照设计曲线准确开挖。
总之，隧道工程施工中确定方向的方法主要包括地面控制测量、洞内导线测量与进洞点标定、中线测量以及曲线隧道施工测量。
隧道监控量测
一、监控量测：1、监控量测步距，五级围岩和黄土隧道5米，四级围岩10米，三级围岩30米。
2、监控量测点埋设：每个断面5个监控点。
拱顶下沉1个。
3、埋点要求：点的制作和埋设要按业主要求施做，每个断面5个监控点要埋在同一里程断面上，水平收敛2组。
水平收敛的每组2个点要在同一水平面上。
点不得焊在拱架上。
埋设的监控点不能露出太多，喷完混凝土整好露出整个三角就可以，每个监控点埋设完成后必须用油漆做好标识。
4、数据的采集及整理：点在埋设完12小时内（在断面开挖放炮前）进行初始读数采集。
采集完的初始读数要上报现场监理工程师或在采集数据时与现场监理工程师一起。
现场要随时观测温度以便数据处理改正。
以后的观测按监控量测规范施做，到收敛沉降速率达到0.1~0.15毫米、平均变形达到85%或在二衬挂防水板前停止观测。
上下导开挖时观测时间拱顶下沉和水平收敛一线时间基本一致，三导坑开挖时拱顶下沉、水平收敛1、2线时间均不同。
不管是上下导还是三导坑施工结束时间在同一天。
5、资料整理：每天观测的数据要及时整理分析，对于没天变形量大于5毫米的和累计变形达到100毫米的要停止施工，将数据和资料上报项目部和监理，等待处理意见后在施工。
对于观测次数未能达到要求的，比如1天1次，观测是由于施工或时间的愿因中间可采用内插法。
每个断面观测完，变形稳定后将资料整理好报现场监理和监理站签字后归档。
资料不得做假资料或不测数据在家编资料。
6、监控量测牌：个分部都有统一的监控量测牌是业主下发的，没个断面要挂四个，水平收敛的四个点，牌上要标明里程，埋设时间，人员，初始读数等。
初始读数为你观测的尺的读数加电子显示的读数，尺为12.35，电子显示为2.356，牌上就写12.3756，不是温度改正后的数。
牌要挂整齐。
牌有顺坏的和不干净的要及时更换。
必须保证检查是完好无缺，干净整洁。
7、对于监控点损坏的或埋设不标准的要重新埋设重新测量数据。
损坏的要及时布设及测量。
GPS测量与常规测量在公路测绘中优缺点对比
GPS测量与常规测量在公路测绘中优缺点对比gps测量的特点相对于经典测量学来说，gps测量主要有以下特点：--测站之间无需通视。
测站间相互通视一直是测量学的难题。
gps这一特点，使得选点更加灵活方便。
但测站上空必须开阔，以使接收gps卫星信号不受干扰。
--定位精度高。
一般双频gps接收机基线解精度为5mm+1ppm，而红外仪标称精度为5mm+5ppm，gps测量精度与红外仪相当，但随着距离的增长，gps测量优越性愈加突出。
大量实验证明，在小于50公里的基线上，其相对定位精度可达12×10-6，而在100～500公里的基线上可达10-6～10-7。
--观测时间短。
在小于20公里的短基线上，快速相对定位一般只需5分钟观测时间即可。
--提供三维坐标。
gps测量在精确测定观测站平面位置的同时，可以精确测定观测站的大地高程。
--操作简便。
gps测量的自动化程度很高。
在观测中测量员的主要任务是安装并开关仪器、量取仪器高和监视仪器的工作状态，而其它观测工作如卫星的捕获，跟踪观测等均由仪器自动完成。
--全天候作业。
gps观测可在任何地点，任何时间连续地进行，一般不受天气状况的影响。
gps测量在公路测量中的应用公路路线一般处在一条带状走廊内。
其平面控制测量往往采用导线形式，这包括附合导线、闭合导线、结点导线等导线网形式。
对于重要构造物如大桥、特大桥、长大隧道等，也有布设成三角网、线形锁等形式。
--常规测量方法的缺陷：1、规范对附合导线长、闭合导线长及结点导线间长度等有严格规定，一般对于高等级公路均要求达到一级导线要求。
这样，导线附合或闭合长度最长不得超过10公里，结点导线结点间距不能超过附合导线长度的0.7倍。
这种要求一般在实际作业中难以达到，往往出现超规范作业。
2、搜集到的用于路线测量控制的起算点间一般很难保证为同一测量系统，往往国测、军测、城市控制点混杂一起，这就存在系统间的兼容性问题，如果用不兼容的起算点，势必影响测量质量。
隧道工程测量的步骤
隧道工程测量的步骤———送给初入隧道施工测量之门的同僚当你接到隧道施工工程，无论是被派遣或私人老板雇佣，第一、要先做隧道进口和出口控制网，为保证进出口坐标系统一致，需要以导线形式或三角锁形式联测，当然GPS更好。
如果有支洞，斜井，不管几个均需要将进口的控制点纳入整个控制网中，观测、平差计算。
其目的是为了保证所有控制点坐标、高程一致，同精度，防止隧道贯通出现偏差。
如果设计单位在这些部位提供的有平面、高程控制网点，你一定要进行复核测量，以免误用而造成不可挽回的经济损失。
如果工程是国家正规工程，你应在施测前或过程中上报监理一份布设控制网的设计报告，在结束的时候报一份技术总结供审批。
没有要求的或工程较小，这两项可合并一起，在建立控制网后写出报批。
第二、应根据控制网做好贯通误差估算，贯通误差限差要求请见相关规范。
如果贯通误差大于规范要求，需要对控制网进行优化，以满足规范要求。
第三、当控制网建立后（包括控制网点复核测量合限），即可按照设计图纸提供的坐标，将隧道轴线包括支洞、斜井轴线方向控制点在实地稳固标定，位置应选在开挖区以外的适当位置，防止被破坏，但又不要离开挖区过远，使用不便。
上述工作完成后，即可进行隧道进出口包括支洞，斜井进口的洞脸开挖放样。
开口线的测定应依照图纸，并换算出与控制轴线点的相互关系，用全站仪采用逐近法直接测定。
同时应测定洞脸开挖前的原始断面图或测绘不小于1／200的地形图，有地形图软件的话，在室内切出断面图，以供工程量计算之用（如果测地形图，需征得现场监理同意后方可或要求他旁站）。
注意：应根据图纸核对洞脸实际里程是否正确。
防止造成超欠挖。
如果无免棱镜功能全站仪，在洞脸开完逐渐向下的过程中，应将开挖后的断面逐渐测下来，随时检查是否存在欠挖部位，也免得开挖完成后，测绘断面困难，第四、当洞脸形成后，根据图纸，及施工组织设计和措施，将隧道的轮廓开挖线在洞脸上标出，其轮廓点间距不应大于50cm。
为了不至于欠挖，轮廓点可大于半径5cm放样，一般宁超不欠，但不可过大免得形成过量超挖。
隧道施工控制点布网及测量方案
***隧道施工控制点布网及测量方案一、测量依据1、《高速铁路工程测量规范》；2、设计院提供的平面控制网点及水准网点的内业资料；3、对设计院提供的平面控制网点及水准网点的现场踏勘；4、***隧道设计图纸。
二、工程概况**客运专线**隧道位于****，为双线铁路隧道。
隧道穿越**市北中低山区，线路起讫里程DK49+659.21~ DK52+167.77，全长2508.56m，其中里程DK49+659.21~ DK49+679、DK52+167.77~ DK52+155.77段为明衬段。
洞身最大埋深约157m，最小埋深约13m。
纵坡为-15.7‰。
隧道施工测量进洞导线为四等导线，高程为4等水准测量。
三、施工工序流程1、重要测量工作及仪器配置①平面控制测量②高程控制测量③放样洞内开挖断面、钢支撑定位④放样衬砌断面⑤贯通测量复测及控制测量使用测量仪器表2、测量人员配备及分工作业队工程部设测量班，架子队设测量组，综合素质能达成独立胜任隧道工程的控制测量和隧道放样的水平。
作业队测量班设测量班长1人，由具有专业资质的测量人员担任，普通测量人员5人，由通过培训的测量人员担任。
架子队测量组设组长1人，有具有专业资质的测量人员担任，普通测量人员2人，由通过培训的测量人员担任。
见下表：作业队测量班和架子队测量组实行班（组）长负责，测量班负责对隧道施工测量工作进行指导，测量组为隧道施工及时提供定位和服务。
平面测量和导线点的布控由作业队测量班完毕，并按开挖进度情况进行复检，作业队测量班长负责测量组测量过程的监督和测量成果的复核，随时做到监控测量，测量组在测量时加强自检自核。
四、重要测量工作及内容1、洞口平面控制测设为满足施工需要，隧道洞外控制测量采用GPS结合CP1控制点对施工控制点进行加密，加密点位在选点、加密、平差等各工序均满足规范规定。
如下表：隧道平面控制测量的任务重要是保证隧道的精度和对的的贯通，并定出施工中线。
选点是把图上设计的点位贯彻到实地，并根据具体情况进行修改。
隧道贯通测量误差预计方案
隧道贯通测量误差预计方案隧道进出口、斜井间贯通时，除进行洞外导线和洞外高程测量之外，还必须进行隧道洞内和进出口、斜井间的联系测量。
所以在进行贯通测量误差预计时，要考虑隧道进出口、斜井间的联系测量误差及隧道洞内测量误差的综合影响。
（一）测量方案简述工程要求水平重要方向x’上的容许偏差为0.3m,竖直方向上的容许偏差为0.05m.(1) 隧道洞外进口、斜井按B级GPS网进行测量，测量时采用美国产天宝5800GPS观测2个时段，每个时段测量1.5小时。
(2)定向测量尤溪隧道进口、斜井各采用几何定向。
1、对中误差当定向边边长d=400m时，仪器及棱镜的对中误差为：E C=E T=±1”。
2、测线前后两测回的平均值误差M平=±1/√2=±0.71”.则M定=±√M EC2+M ET2+M平=±√12+12+0.712=±1.58”3、洞内导线测量进口从洞口起始边GCPI140-GCPI119边开始，沿大里程方向闭合到秀村斜井的CPI140-3~CPI140-4边。
测角、测边采用日本产SOKKIA SET230R全站仪，角度测9个测回:每边往、返各测3个测回，一测回内读数误差不大于5mm,单程测回间较差不大于10mm,往测及返测边长化算到隧道平均高程面上水平距离（经气象和倾斜改正）后的互差，不得大于边长1/6000。
所有闭（附）合导线和支导线均有不同观测者独立测量两次，取两次测量的角度及边长平均值，并进行严密平差计算。
4、隧道洞外水准测量进口与秀村之间的水准测量按照洞外二等水准要求实测，自进口洞外水准点GCPI140到秀村斜井洞口水准点BM60进行往返观测单程路线长度27KM，同时采用美国Trimble电子水准仪和日本产Sokkia电子水准仪实测。
5、洞内水准测量采用苏-光自动安平水准仪往返观测，往返高差的较差不大于±4√L(L 为水准点间的长度，以km 为单位)。
GPS控制网在大连南山隧道测量中的应用
相 对 于 常 规 测 量 来 说 ，ＧＰ Ｓ测 量 主 要 有 以 下 特 点 ： １ 测 量 精 度 ） 高 。 Ｇ Ｓ观 测 的精 度 明 显 高 于 一 般 常 规 测 量 。 ２ 测 站 问 无 需 通 视 。 Ｐ ） Ｇ Ｓ测 量 不 需 要 测 站 问 相 互 通 视 ，可 根 据 实 际 需 要 确 定 点 位 ， 工作 更 Ｐ
Ｇ Ｓ用户设 备由 Ｇ Ｓ接 收机 、数据处理 软件及其终端 设备 （ Ｐ Ｐ 如计 算机）等组 成。Ｇ Ｓ接收机可捕 获到按一定卫 星高度截止 角所选择 的 Ｐ 待测卫星的信 号 ，跟踪 卫星 的运行 ，并对信号进行 交换 、放大和处理 ， 再通过计算机和相应 软件 ，经基 线解算 、网平差 ，求 出 Ｇ Ｓ接收机 中 Ｐ 心 （ 站 点 ） 的 三维 坐标 。 测 ＧＰ Ｓ定 位 是 根 据 测 量 中 的 距 离 交 会 定 ｄ ｜ ５ 点 原理 实现 的 。如 图所 示 ，在待 测点 Ｑ 设置 Ｇ ｓ接 收 机 ，在 某 一 时 刻 ｔ 时 接 收 Ｐ ｋ同 到 ３颗 （ ３颗 以 上 ） 卫 星 Ｓ、Ｓ、 Ｓ 所 或 ． ， 发 ｆ 的信号 通过数 据处理 和计算 ，可求 ｝ ｛ 得该 时刻接 收机天线 中心 （ 站点） 至卫 测 星 的距 离 Ｐ 、Ｐ、Ｐ。根 据 卫 星 星 历 叮查 到 。 ： ， 该 时 刻 ３颗 卫 星 的 三维 坐 标 （ ， Ｙ ， ｊ 定位 原 理 图 Ｚ ，ｊ １ ，３，从 而 由 下 式 解 算 出 Ｑ 点 ｒ） ＝ ，２ ｊ 的 维 坐 标 （ ｘ，Ｙ，ｚ ）
．
，
，
恭 髓 一
（ — Ｘ ‘ ４ ｙ — Ｙ’ 。 －（ — Ｚ Ｘ －（ ） ４ Ｚ ）
（ — Ｘ： ＋ （ — ｙ ＋ （ — Ｚ ） Ｘ ） ｙ ） Ｚ
应用GPS技术的某特长隧道平面控制测量方法研究
２工程简介
某 特 长 隧 道 全 长 １ ４ ６ 是 目前 我 国 ６ ５ ｍ， 建成的最长隧道之一。 该隧 道 采 用 中 ８ ８ ．ｍ 掘 进 机（ Ｂ ） 行 施工 。 道 位于 某 山脉 中 Ｔ Ｍ 进 隧 段 。 道 进 口在 直 线 地 段 ， 口在 半 径 为 隧 出 ５ ０ 缓和 曲线长 １ ０ 偏 角为３ 。 ２ ５ ０ ｍ， ３ ｍ， ４ ０ Ｏ 的 曲线 上 。 道进 １高 程 ２ ７ ｍ， 口高 程 隧 ７ １ ８ｌ 出 ３ ０ 多ｍ， １０ 越岭 地段 牛背梁 的高 程为４ ０ ｍ， ２０ 测区相对高差近ｌ０ ４ ０多ｍ ， 山势 陡 峻 ， 形 地 复杂， 视条件极差。 通 如果 采 用 常规 大 地 测 量的方法建 网 ， 量工作量大 ， 期长 ， 测 周 不 管 是 平 面 控 制 网还 是 高 程 控 制 网 ， 量 精 测 度 很难 达 到 ， 因此 洞 外利 用Ｇ Ｓ Ｐ 全球 定位 技 术 和 一 等 水 准 ， 内 采 用 一 等 导 线 环 网 和 洞 二 等 水 准 建 立 隧 道 施 工 控 制 网 ， 某 特 长 使 隧道高精度贯通 。
Ｓｃｉ ｎｃｅ ｅ ａｎｄ Ｔｅｃ ｈｎｏ ｏ Ｉ ｏｖａｔｏｎ ｌ ｇｙ ｎｎ ｉ Ｈｅｒ ｄ ａｌ
ＱＱ Ｑ 垫 ：
研 究 报 告
应 用 ＧＰＳ技术 的某 特 长 隧道 平面 控 制测 量 方法研 究
韩 有 文 （ 青海省 第 二测绘 院 青海 西宁
８ ０ １ １ ０） ０
样 的精 度 是 一 般 测 量 手 段 很 难 达 到 的 。 （ ） 测 时 间短 。 ３观 目前 ， 用 经 典 的 静 利 态 定 位 方 法 ， 成 一 条 基 线 的 相 对 定 位 所 完 需 要 的 观 测 时 间 ， 据 要 求 的精 度 不 同 ， 根 一 般 为 １ ｈ。 ～３ 为 了 进 一 步 缩 短 观 测 时 间 ， 高 作 业 提 速度 ， 年来发 展的短基线（ 超过２ ｋ 近 不 ０ 间 快 速 相对 定 位 法 ， 其观 测 时 间仅 需 数 分 钟 。 （ ） Ｐ 观测 成 果 同时 提 供 了 三维 坐标 ４Ｇ Ｓ ＣＧ Ｓ 精 确 提 供 测 站 点 的 平 面 位 置 的 同 Ｐ 在 时， 可以 精 确 测 定 测站 点的 大 地 高 程 。 就 这 为 研 究 大地 水 准 面 的 形 状 和 地 面 点 的高 程 开 辟 了新 途 径 。 （） Ｓ 作简便 ， 量轻 ， 积小。 ５ ＧＰ 操 重 体 这 就 为 经 典 测 量 体 系 中 观 测 程 序 复 杂 、 器 仪 笨 重 等 不 利 条 件提 供 了解 决 办 法 ， 得 测 使 量 人 员 在 很 大 程 度 上 减 轻 了 劳动 强 度 。 （ ） Ｓ 全 天 候 作 业 。 ｓ 任 何 地 ６ ＧＰ 能 ＧＰ 在 点 、 何 时 间均 可 以 连 续 观 测 ， 任 一般 不 受 天 气条件限制。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
第３４卷第７期 ２ ０ ０ ８年３月
山 西 建 筑
ＳＨＡＮＸＩ ＡＲＣＨＩＴＥＣＩ、ＵＲＥ Ｖｏ１．３４Ｎｏ．７
Ｍａｒ．２００８ ・３５９・
文章编号：１００９—６８２５（２００８）０７—０３５９—０２ ＧＰＳ在长隧道的洞外测量
金海仙 摘 要：为了保证隧道正确贯通衔接，结合具体工程，利用ＧＰＳ星球定位系统对塔山隧道段进行了贯通复测，详细介绍 了ＧＰＳ的外业作业流程，探讨了ＧＰＳ的数据处理，并对其观测成果进行了分析，通过ＧＰＳ测量与普通导线测量的比较， 指出ＧＰＳ测量的精度高、使用方便。 关键词：长隧道，控制测量，精度，全球定位系统，数据处理 中图分类号：ＴＵ１９８ 文献标识码：Ａ
全球定位系统（Ｇｌｏｂａｌ Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ，缩写ＧＰＳ）是美国 第二代卫星导航系统。它采纳了子午仪系统的成功经验，和子午 仪系统一样，ＧＰＳ系统包括三大部分：空间星座部分——ＧＰＳ卫 星；地面控制部分——地面监控系统；用户设备部分——ＧＰｓ信 号接收机。全球定位系统具有性能好、精度高、应用广的特点，是 迄今最好的导航定位系统。随着全球定位系统的不断改进，硬、 软件的不断完善，应用领域正在不断地开拓，目前已遍及国民经 济各种部门，并开始逐步深入人们的日常生活。 １ 工程概况 大丽铁路塔山隧道全长４ ３３６ ｍ，该段位于海东镇境内，洱海 沿岸，属于高山脉，线路轨面高度均在２ ０００ ｍ左右，起点里程 １９＋９９８，终点里程２４＋３３５。普通导线测量难度大，测量时间长。 其中由缓和曲线、圆曲线、直线构成，是一条单轨道隧道，断面小， 精度要求高。为了保证隧道正确贯通衔接，调查地面主要控制点 是负变化位移，２００５年１２月中旬用ＧＰＳ星球定位系统对塔山隧 道段进行了贯通复测。 ２ ＧＰＳ的外业作业流程 ＧＰＳ接收机可接收到可用于授时的准确至纳秒级的时间信 息。它能够捕获到按一定卫星高度截止角所选择的待测卫星的 信号，并跟踪这些卫星的运行，对所接收到的ＧＰＳ信号进行变换、 放大和处理，以便测量出ＧＰＳ信号。从卫星到接收机天线的传播 时间，解译出ＧＰＳ卫星所发送的导航电文，实时地计算出测站的 三维位置。ＧＰＳ的外业作业流程分三步。 ２．１ 选点 普通导线测量时，两点距离要求比较近，必须通视，点位多， 精度要求低。由于ＧＰＳ测量观测点不一定要求通视，而且网的结 构也比较灵活，所以选点比普通的导线测量简便得多，但点位应 设置在易于安装接受设备，视野开旷的较高点上。点位周围 １５。以上不应有障碍物，不应有强烈的干扰卫星信号接受的物体， 距有大功率的无线电发射源不得小于２００ ｍ，距高压线或微波无线 电信号传送通道不得小于５０ ｍ。网型应有利于同步观测边、点连 接。点位应选交通方便，有利于其他观测手段扩展和联测的地方。 ２．２观测工作 塔山隧道的洞外观测使用的是静态定位模式，其基线的定位 精度可达５ ｍｍ＋１ ｐｐｍＤ，Ｄ为基线长度，施工控制网共观测６ 条独立基线，平均边长３６５ ｍ，最长的边长３ ６８０ ｍ，其测量控制网 如图１所示。 外业观测方法具体步骤为：１）同时找４点安置天线，天线在 控制网上的定向标志线应指向正北，并顾及当地的地磁偏角的影 响，天线定向的误差一般不超过３。～５。。天线架好，在圆盘天线 间隔１２０。的三个方向分别量取天线高，三次测量结果之差不应超 过３ ｍｍ，取其三次结果的平均值记人测量手薄中，天线高记录取 值０．００１ ｍ。２）在高精度的ＧＰＳ测量中，要求测定气象元素。每 时段气象观测应不少于３次，气压读到０．１ ｍｂａｒ，气温读到０．１℃。 安置天线完毕以后，就可以开机观测，观测作业的目的是捕获 ＧＰＳ卫星信号，并对其进行跟踪、处理和量测，以获得所需要的定 位信息和观测数据。３）接收机锁定卫星并开始记录数据后，观测 员可按仪器随机提供的操作手册进行输入和查询操作，在未掌握
…】一】 ｏ・ ； 】…】…】…一】…】…】…】…】…】…】…】…】…】…】…】一， 段那样繁琐。所以，随着ＧＰＳ测量技术的不断发展，以后一定能 够普遍应用于公路测量事业中。 参考文献： ［１］徐绍辁，张华海，扬志强，等．ＧＰＳ测量原理及其应用［Ｍ］．武 汉：武汉测绘科技大学出版社，１９９８． ［２］张跃雷．ＧＰＳ在工程测量中的应用［Ｊ］．应用技术，２００７（５）：３５—３６． ［３］孔令才，温质斌．ＧＰＳ技术在广西农村公路调查中的应用［Ｊ］． 中国公路，２００６（２）：６４—６５． ［４］于红波，张健雄．提高小型工程ＧＰＳ控制网精度方法的探讨 ［Ｊ］．山西建筑，２００７，３３（７）：３５１．
Ｄｉｓｃｕｓｓｉｏｎ ｏｎ ｔｈｅ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ ＧＰＳ ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ ｉｎ ｔｈｅ ｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｉｏｎ ｏｆ ｒｕｒａｌ ｈｉｇｈｗａｙ ｗＵ Ｑｕ Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ａｃｃｏｒｄｉｎｇ ｔｏ ｔｈｅ ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ ｐＮｌｏｓｏｐｈｙ ｏｆ ＧＰＳ，ｔｈｅ ａｕｔｈｏｒ ｄｉｓｃｕｓｓｅｓ ｔｈｅ ｆｅａｓｉｂｉｌｉｔｙ ａｎｄ ｓｕｐｅｒｉｏｒｉｔｙ ｏｆ ｉｔｓ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｉｎ ｒｕｒａｌ ｈｉｇｈ— ｗａｙ ｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｉｏｎ，ｉｌｌｕｓｔｒａｔｅｓ ｃｏｎＣｒｅｔｅ ｏｐｅｒａｔｉｎｇ ｓｔｅｐｓ ｏｆ ＧＰＳ，ｃｏｍｐａｒｅｓ ｉｔ ｗｉｔｈ ｔｒａｄｉｔｉｏｎａｌ ｍｅａｓｕｒｉｎｇ ｍｅｔｈｏｄｓ，ａｎｄ ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｓ ｔｈｅ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｐｒｏｓｐｅｃｔ ｏｆ ＧＰＳ ｉｎ ｈｉｇｈｗａｙ ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ，ｉｎ ｏｒｄｅｒ ｔｏ ｐｒｏｍｏｔｅ ｔｈｅ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ ＧＰＳ ｉｎ ｈｉｇｈｗａｙ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ＧＰＳ，ｒｕｒａｌ ｈｉｇｈｗａｙ，ＰＤＡ，ｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｉｏｎ
收稿日期：２００７—１０—２９ 作者简介：金海仙（１９７７一），女，助理工程师，中铁十二局集团第二工程有限公司，山西太原０３００３２
维普资讯 http://www.cqvip.com ．３６０． 誊雾；背 山 西建筑 之前，不要随意按键和输入，在正常接收过程中禁止更改任何设 置参数。４）在外业观测工作中，观测记录须妥善保管。
卜３５６．０８２ ２１３１￣７－１；ＪＤ１３－２－＇ＩＩｇｌ的实测边长投影至１ ９９９ ｍ的边长进行 Ｉ一７０８．８００ 约束的成果
图ｌ 测量控制网图 ２．３技术总结 ＧＰＳ测量工作结束后，需要编写技术总结报告，其内容包括： １）测区范围与位置，自然地理条件，气候特点，交通及电信，电源 等情况。２）任务来源，测区已有测量情况，项目名称，施测目的和 基本精度要求。３）接收设备类型和数量以及检验情况。４）野外 数据检核，起算数据情况和数据预处理内容、方法及软件情况。 ５）方案实施和规范执行情况，各种附表与附图。 ３ ＧＰＳ的数据处理 本次ＧＰＳ数据处理的基线解算采用Ｔｒｉｍｂｌｅ ＧＰＳ接收机随 机软件Ｔｒｉｍｂｌｅ Ｇｅｏｒｎａｔｉｃｓ ｏｆｆｉｃｅ进行解算，采用武汉测绘大学编 制的《科傻ＧＰＳ数据处理系统》进行坐标约束计算。数据处理的 基本流程：数据采集一数据传输一预处理一基线解算一ＧＰｓ平 差。数据采集时ＧＰＳ接收机野外观测记录的原始观测数据，野外 观测记录的同时用随机软件解算出测点的位置和运动速度，提供 导航服务。数据传输到基线解算一般是用随机软件将接收机记 录的数据传输到计算机，在计算机中进行预处理和基线解算。 ＧＰＳ网平差包括ＧＰＳ基线向量平差、ＧＰＳ网和地面网联合平差 等内容，整个数据处理过程可以建立数据库管理系统。 ４观测成果与分析 通过ＧＰＳ测量，复测的坐标成果如表１所示。 表１ ＧＰＳ复测坐标 坐标成果 点名 Ｘ ｙ ＪＤ１３．１．１ ４９ ８９９．９９３ ７ １９ ６０１．１０８ ８ ＪＤ１３．２ ５０ ３０８．３７９１ ２０ ３０５．４４０ ４ ＴＨ．１ ４９ ７４９．０６１ ８ ２０ ０１３ ９９１ ７ Ａ ５０ ６００．７７１ ３ １９ ８６１．７４３ ０ Ｂ ５０ ３３４．３５１ ５ １３ ７５１ ２１７ ７ 刁）１３．７ ５０ ０００．０００ ０ ２３ ７７２．３４０ ０ 刁）１３．７．７ ５０ ００８．７８６ ４ ２４ ６２５．８７６ ８ 复合结果表明：ＪＤ１３的曲线转向角与复测成果一致，地面点 位基本稳定，无明显变化，可继续使用。它是经过数据的预处理， 基线向量的解算和网平差得出的结果。基线处理完成后应对其 结果作分析和检核：１）观测值残差分析，平差处理时假定观测值 仅存在偶然误差，理论上，载波相应观测精度为１％周，即对Ｌ波 ７８６ ４ ８７６ ８ 段信号观测误差只有２ ｍＦｆｌ。因而当偶然误差达１ ｍｍ时，应认为 观测值存在系统误差和粗差。２）基线长度的精度。处理极限长 度中误差应在标准精度值内。３）基线向量环闭合差的计算和检 核。由同时段的若干基线向量组成的同步环和不同时段的若干 基线向量组成的异步环，其闭合差应能满足相应等级的精度要 求。其闭合差值应小于相应等级的限差值。 与原来的普通导线测量坐标比较如表２所示。 表２原复测坐标与ＧＰＳ复测坐标对比分析表 原复测坐标 ＧＰＳ复测坐标 差值／ｒｒａｎ 点号 Ｘ／ｍ ｙ／ｍ Ｘ／ｍ ｙ／ｍ Ｘ差 ｙ差 ＪＤｌ３．１一ｌ ４９ ０００ ００３１ １９ ６０１ ０２６ ６ ４９ ８９９．９９３ ７ ｌ９ ６Ｏ１．１０８ ８ —９．４ ８２．２ ＪＤｌ３－２ ５０ ３０８ ３９０１ ２０ ３０５ ３８０ ０ ５０ ３０８ ３７９１ ２Ｏ ３０５．４４０ ４ 一Ｕ ６０．４ ＴＨ １ ４９ ７４９ ０７８ ７ ２０ ０ｌ３ ９２０ ０ ４９ ７４９．０６ｌ ８ ２０ ０１３ ９９２ ０ —１６．９ ７１．７ Ａ 新设 ５０ ６００ ７７１ ３ ｌ９ ８６１．７４３
Ｂ 新设 ５０ ３３４．３５１ ５ ２３ ７５１．２１７ ７ ２Ｄｌ３．７ ５０（Ｒ１０ ２３ ７７２ ３４ ５０ ｏｏ０ ２３ ７７２．３４ 固定点 ２Ｄｌ３．７．１ ５０ ００８．７８５ ７ ２４ ６２５．８８７ ８ ５０ ００８．７８６ ４ ３４ ６２５．８７６ ８ ０．７ —１１ 由表１，表２可以看出，采用ＧＰＳ测量远远比普通导线测量 精度高，其中由ＪＤ１３—２～ＺＤ１３—７的距离和导线测量相差６ ｃＩｎ，这 样就大大地提高了导线测量的精度，从而弥补和解决了导线测量 因设站多而引起的距离误差，而且因为塔山山体比较高，复测难 度大而耽误的测量时间就此解决，大大地提高了工作效率。 如今，塔山隧道已经全面贯通，其导线误差要求不得大于 １５ ｃＩｎ，但经过ＧＰＳ的洞外控制测量，贯通测量只有２．５ ｃＩｎ，高程 误差只有０．５ ｃｒｆｌ。这就充分地表现了ＧＰＳ测量的精度高、使用 方便，在对长隧道的控制上的优势。 ５结语 通过比较，ＧＰＳ测量比普通导线测量时间短，而且点坐标明 显比普通导线测量的精度要高，这样就缩短了测量工期，为工作 提高了效率，为以后的洞内测量提供了高精度的已知数据。而且 解决了对比较大的山脉测量，解决了高大山脉、长隧道的洞外测 量难度大、精度低的问题。 参考文献： ［１］刘学霸，赵玉凤．ＧＰＳ测量技术在公路隧道施工中的应用［Ｊ］． 山西建筑，２００５，３１（１１）：８０—８１． ［２］翟耀红．ＧＰＳ在施工控制测量中的实施［Ｊ］．山西建筑，２００５， ３１（１１）：７６—７７．