GPS控制网在长大隧道控制测量中的应用

GPS测量技术在铁路施工中的应用摘要：从测量技术发展历程来看，合理运用GPS技术进行铁路施工测量，不仅打破地形和传统测绘仪器的限制，还将极大提高测量工作效率。

关键词：GPS定位；铁路长大隧道；测量技术前言随着GPS技术的发展，高精度GPS定位技术已被广泛地应用于铁路、公路、轨道交通平面控制等领域，从而有效地提高了整个测量环节的生产效率。

一、 GPS测量定位技术随着科学技术的飞速发展，GPS的普及和使用范围也在不断扩大，究其原因，就在于GPS可以为各行各业的人提供精确的三维坐标、速度和时间信息等。

1.1 GPS测量定位特点GPS技术相对于常规的测量方法来说，有很多优点，第一，静态定位精度高，在100公里到500公里的范围内，GPS的精度可以达到10-7D-10-8D，(D为基线长度)；第二，操作简单，动态观测可随时随地操作；第三，不需要花费大量的观测时间；第四，可以全天候工作；第五，测站与测站之间不需要通视；第六，可以提供三维空间的坐标。

1.2 GPS数据处理GPS接收器的工作原理主要是记录和追踪卫星的卫星信号，载波相位的数值等，使用求差的方法，从而得出各个观测站之间的基线向量也就是坐标差。

GPS数据处理的流程比较繁琐，包括GPS数据预处理、基线矢量网平差、GPS测量数据基线矢量解算等。

1.3 GPS控制网布设选点布网是GPS测量中的一个关键环节，它的点位选择与施工质量密切相关。

在选择埋设地点时，应注意以下五个方面：第一，选择一个交通便利的地点，与隧道口加密点至少要有两个以上的通视方向，并从源头上进行，这是为了便于隧道开挖掘进控制点的加密和联测；第二，在点位埋设时，要注意岩体的稳定性，并注意洞口加密点与控制点之间的长度至少为300m；第三，为了降低影响，一定要避免靠近电磁辐射源，避免出现大范围的反射面；第四，为了方便 GPS接收器的安装和接收，必须保证选择的地点视野足够开阔，并且地面高度角15°范围内不应有成片的障碍物，点位不易被破坏；第五，洞外控制点要保证在3个以上，尽量保证距离一致，仰角不要过大，这样可以减小数据偏差。

GPS测量在隧道施工中的应用1、概述蛤蟆岭隧道位于铜陵至九江新建铁路第1合同段，为单线隧道，全长3765m，隧道进口位于直线上，出口位于曲线上，中部为缓和曲线段段，隧道分进出口两个工作面相向开挖。

测区气候属亚热带季风气候区，温暖湿润、光照充足。

测区位于皖南地区山区，植被覆盖高、森林茂密、交通不便，常规测量通视条件相当困难。

因此，采用GPS静态定位进行控制测量，测量使用四台美国天宝4600LS 单频GPS接收机，平面标称定位精度为5mm+1ppm，基线解算软件采用随机软件TGOffice。

2、蛤蟆岭隧道GPS网的精度设计根据隧道长度和横向贯通误差精度要求，参照《公路全球定位系统(GPS)测量规范》JTJ/T066-98，蛤蟆岭隧道控制网应按二级GPS网的精度要求布设和施测，技术指标如下：卫星高度角≥15°数据采集间隔≥15秒观测时间≥60分点位几何图形强度因子(GDOP)≤6重复测量的最少基线数≥5%施测时段数≥2有效观测卫星总数63、蛤蟆岭隧道GPS网的网型优化与常规地面平面控制网一样，GPS网布设的原则是保证隧道按设计精度正确贯通，从洞口投点给出精确的进洞方向以指导隧道开挖。

在布设控制网时，各开挖洞口布设的GPS点不应少于3个，为便于使用常规测量方法进行检测，加密和恢复，各开挖洞口布设的三点间至少应有一个点能与其它两点通视，并且隧道定向边距离应大于300米，以满足施工中的常规检测和提高进洞方位角的传递精度。

对于铁路直线隧道，应在进出口定测中线上，布设两个控制点，以便于建立施工坐标系，曲线隧道应在每一切线上布设两个点，以便精确计算曲线偏角和施工放样数据。

对于公路隧道，应在进出口各连测一个线路定测导线点，以便确定隧道GPS点与线路导线点的关系，测定和调整隧道控制测量与线路测量的连接误差。

隧道GPS网应采用网连式的布网方法，应通过独立基线构成闭合图形，网中不应存在自由基线，自由基线不具备发现粗差的能力。

GPS在长大隧道测量中的应用研究摘要：gps由于其建网快捷，方便的特点，现已广泛应用于长大隧道的测量工程中。

本文以具体工程实例，介绍了gps的选点与布网设计，gps在长大隧道控制测量中的主要问题及解决方法，gps测量数据的处理。

关键词：gps，长大隧道，控制测量，应用研究1 引言在隧道施工中众多测量项目中，隧道施工中的线路测量至关重要。

它不仅关系到隧道是否沿设计路线，而且还影响着隧道是否能在允许条件下正确贯通。

传统的隧道控制网建设中多采用全站仪等设备，但这种传统的方法不仅劳动强度高，而且还受隧道内能见度的影响。

采用gps建立测量控制网，不仅具有快捷的优点，而且建网灵活，劳动强度小，受外界干扰小，因而现在被广泛地应用于长大隧道的控制网建立中[1]。

2 工程实例某高速公路天水境内段总长36km，区段内共设计3隧道，梁家山隧道、卧牛山隧道、石家山隧道，其全长分别为1700m，2800m，3800m。

梁家山隧道为长大隧道，地形属于山岭重丘区，山势陡峻，植被茂盛，地形条件不好，不适合采用传统测量方法进行控制网布设置。

采用传统布网方法不但劳动作业强度高、而且难于布网，网形精度也难以保证。

因而决定采用gps进行布网。

3 选点与布网设计3.1 选点选点布网是cps测量中的一项基础性工作，点位的选择是否正确合理对布网工作的顺利进行和测量的精度具有重要意义。

由于隧道施工采用两端同时向中间开挖的方法，因此在隧道两端都需要设置控制点，经过综合考虑与论证，在隧道两端分别布设两个控制点。

在布点时应按以下原则布置[2]：1. 视野开阔、便于隧道施工控制点加密、天线高度截止角大于15°；2. 交通方便、通讯设施信号良好；3. 避开高压输电线路、大功率无线电发射台等，防止对卫星信号产生干扰；4. 避开强反射区域，防止多路径效应的影响；5. 地面基础稳定，利于点位的保存。

采用定测d级网成果对隧道控制点进行放样，放样点纳入隧适独立控制网进行测量、控制，实现了隧适独立控制网与定测d级网的无缝衔接。

GPS 技术在隧道高程测量中的应用廖树忠　瞿国万(广东省长大公路工程有限公司,广州　510075)摘要:在广东莲花山隧道工程中采用G PS 技术,通过隧道两端洞口布设各自独立的光电三角高程网,运用附加参数[3]、相邻点高程异常差[4]、高程网的高程异常差等拟合法,统一两端洞口控制点的高程系统,避免了在隧道测区洞口两端已有水准点的未知高程系统差对拟合参数的影响。

实践表明,在1.6km 、2.9km 、5.0km 长的隧道中,获得的两端洞口的高程系统差精度满足隧道工程的高程控制要求,预示着G PS 技术在山区高速公路长隧道的高程控制测量中具有广泛的应用前景。

关键词:　全球定位系统　隧道　高程　控制测量中图分类号:U452.1+3 中文标识码:B1　概述建立山岭隧道洞外高程系统的关键任务,是按照设计精度施测两相向开挖洞口附近控制点之间的高差,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,并使隧道工程在高程方面按设计要求的精度正确修建。

有关公路测量技术规定,两对向开挖洞口间水准路线长度超过5km 的隧道,原有勘测阶段的高程控制点已不能达到隧道施工的精度要求,必须建立隧道专用的高精度高程控制网,即按隧道工程施工的必要精度要求测定两端洞口高程控制点的高程系统差。

通常的几何水准测量方法虽具有原理简单、误差易于检验、测量精度可满足各种等级的精度要求等优点,但它劳动强度大,在山区和高山区测量进度缓慢、效率低,在建立数km 长的山区隧道高程控制网时,绝大多数情况,特别是越岭隧道,将不得不施测数十km 乃至上百km 的水准路线,而且必须以提高水准测量精度为代价,来保证两洞口控制点间高差满足高程贯通的要求,这样必然使得隧道洞外高程控制测量的野外工作量大幅度地增大,测量周期加长,加大勘测费用。

由于G PS 水准测量在山区隧道高程控制中蕴藏着巨大的经济效益,不少工程技术人员已进行了一些前期试验[1][2]。

GPS在隧道工程控制测量中的应用摘要：隧道控制测量的主要目的是控制隧道横向和高程贯通误差，确保隧道开挖中线正确贯通，隧道控制测量分为地上、地下以及地上与地下联测三个部分。

地面控制测量的精度直接影响隧道的贯通误差，决定隧道施工的顺利贯通和工程质量。

关键词：GPS；控制测量；应用1 GPS隧道控制测量1.1 工程概况该隧道是某大型煤矿的重要工程, 它包含主平硐和排矸平硐, 巷道全长3700多米,设计高度为5m。

测区植被覆盖高、通视条件较差、地形起伏大。

1．2 布网设计通过对矿区和洞口的踏勘，对这一地区的地形地貌的全面了解和分析后，为减小投影变形对相对坐标成果的影响，同时保证施工期间对洞口控制点的稳定性进行常规检测。

主平硐和排矸平硐口各设了3 个高程相当且相互通视的GPS控制点,GPS1、GPS2、GPS3、GPS4、GPS5、GPS6，WJS和HSS为已知国家等级控制点。

图1 GPS控制网示意图1．3 GPS 的外业观测实际作业中采用3台中海达HD8200接收机按照静态测量的方法进行。

观测严格执行调度计划, 按规定时间进行同步观测。

在进行GPS观测时,应注意以下几点：①根据卫星可见性预报, 选择最佳观测时段（上午9-11时、下午15-19时）进行GPS观测。

②天线高在观测时段前后, 从3 个方向分别量取,误差≤2mm,采用算术平均值。

③卫星高度截止角≥15°,2≤PDOP≤3 ,接收卫星数>5。

④为确保控制网实测精度, 每个时段观测时间均大于120min，基线较长时可适当延长观测时间。

⑤观测时, 不要在天线附近使用对讲机或移动电话,以减少信号干扰。

1．4 GPS 测量的数据处理与精度分析在外业采集了合格的数据以后, 采用HDS2003 中文版软件进行基线解算及控制网的平差。

1.4.1 基线处理剔除记录时间短于10min 及出现周跳部分的卫星数据,进行基线解算：①在采用多台接收机同步观测的一同步时段中，可采用单基线模式解算，也可以只选独立基线按多基线处理模式统一解算。

GPS在长大隧道控制测量中的应用与实现摘要：GPS 测量不需要点与点之间的相互通视，从而使选点工作具有很大的灵活性，减少了施工中的误差调整引起的返工现象，缩短了控制测量的时间，取得了良好的经济效益和社会效益，在长大隧道控制测量中有重要的作用，因此需要对其在长大隧道测量中的应用与实现进行研究。

关键词：GPS技术；长大隧道控制测量；应用前言全球定位系统（Global Positioning System，GPS）是以卫星为基础的无线电定位系统，它是现代精密定位测量的一项新技术，在大地测量、工程测量、工程与地壳形变测量、地籍测量、航空摄影测量和海洋测量等各个领域的应用已非常普及。

与传统的测量手段相比，GPS 观测站间无需通视，观测时间较短（甚至实时提供成果），观测操作简便而且可全天候作业，基线长度不受传统方法的限制，可同时提供统一基准下的三维坐标, 且所需作业人员人力减少和劳动强度降低等特点。

隧道一般在山区，地形复杂，常规方法难以施测，而GPS 技术拥有不受通视条件限制和网形要求较低等优势，因此目前在隧道测量中采用GPS 技术是一种通用方法。

一、GPS 在测量过程中加具备的优势GPS 系统应用在隧道测量作业中，它的优势发挥彰显无遗。

并且随着国家各领域科研事业的技术成果的不断完善，诸如长大隧道也就越多，用传统常规的测量方法已经很难满足其测量需求了，而GPS 自由的优势及测量特点的发挥，已经使得它广泛应用在公路、铁路等交通事业领域中。

在长大隧道工程（如国家重点铁路隧道拉日盆因拉隧道，贵广铁路中的百乐隧道等）中运用GPS 测量技术，会为国家与公司带来了巨大社会效益。

1、定位精度高一般来说，在50km 范畴内的基线上，其相对作业精度能够控会随着时间的延长，其精度控制愈加准确。

这显然优于传统精度控制形式，是一般测量作业实行手段所无法比拟的。

2、观测时站与站之间并不需求通视通视要求降低，能够减少测量作业的效益成本，并节约作业时间。

GPS 定位技术在长大隧道测量中的应用李志平 徐　辉(中铁隧道集团有限公司工程管理部 河南洛阳　471009)摘　要　根据在某山区长大隧道利用GPS 定位技术建立精密工程控制网的作业过程,分析了影响其精度的关键因素,并提出了解决的途径。

关键词　GPS 定位技术　控制网　数据处理1　GPS 网的布设1.1　GPS 控制测量的前期准备工作内容包括:提出项目、技术设计、搜集整理测绘资料、检验仪器、踏勘及选点埋石。

注意事项:一般隧道工程GPS 控制网为D 级网,选点时要保证GPS 点位之间至少两两通视,便于相互检核,利于施工引测和放样复核。

施工现场附近GPS 点位≥3个。

1.2　星历预报的重要性在山区进行GPS 作业,由于山坡、石壁、树木的遮挡非常严重,导致可观测卫星较少,卫星几何图形不够理想,视场偏小,部分卫星的整周模糊度难以确定,精度偏低。

用一般方法进行星历预报,有时预报可见6颗卫星,但实际上只能有效观测到4颗甚至3颗卫星。

在选择最佳观测时段时,需用高等级的PDOP ≤6衡量,以获得最佳观测结果。

1.3　确定作业方案1.3.1　布网方案的确定山区长大隧道呈狭长带状,一般采取三角形网与环行网结合传递的方式,构成带状控制网。

下面是对某长大隧道进行GPS 控制测量时采取的两种布网方案:图1　某长大隧道GPS 精密工程控制网概略示意图 两套方案相比,方案一的优点是充分体现了GPS 测量的优越性;缺点是受观测时段、点位周边条件影响较大,且网形边长分布不太均匀,容易使观测精度降低。

一般适用于长大及以下等级隧道。

方案二的优点是网形边长更趋近分布均匀,受观测时段、点位周边条件影响小;缺点是要增加许多观测工作量。

因此,除非在特长大隧道或观测条件非常困难的情况下,一般不采用第二套方案。

1.3.2　最佳观测时段长度的选取最佳观测时段长度不仅与测边长度、测量精度等级有关,而且与点位周围观测条件有关,当点位周围障碍物多、遮挡严重,视场较为狭小时,需在《各级GPS 测量作业的基本技术要求》里规定时段长度基础上增加10min ～30min 。

GPS系统在隧道测量中的应用探讨摘要从目前的GPS系统发展情况来看，因为其速度快、精确度高等特点，使得其在工程测量、海洋测绘、航空摄影测量等诸多领域得到广泛的应用。

根据笔者经验，针对隧道工程测量中的GPS的实际应用，进行探讨。

关键词GPS；隧道；测量目前，全球卫星定位系统正在发展与全面的建成，也给测绘与导航带来了一场新的技术性革命。

GPS大量用于测绘、气象、水利、军事等多个方面，而在城市控制网的建立，改造以及大地的测量中已有较为广泛的运用。

随着观测、数据的处理正日益完善，在隧道的测量控制当中，GPS已经得到了越来越广泛的运用。

1 GPS的工作原理及测量优点将GPS测量技术与常规测量技术相比：①使用GPS的观测精度在一般的情况之下，相比常规测量都明显偏高；②使用GPS进行测量，不再需要进行测站间的相互通视，可以根据事情的具体情况来确定点位，从而让测量工作更加的方便、灵活；③随着GPS技术不断的进步、不断的完善，在使用GPS进行测量的时候，对于静态相对定位，每一站仅仅需要30min左右的时间就足够，而动态的相对定位则只需要几秒钟就能够完成；④随着科技的发展，GPS接收机已经拥有越来越高的智能化，对于从事观测的技术人员，只需要简易的操作，GPS接收机就能够自行的进行隧道的观测与结果记录；⑤GPS测量不受任何时间、地点、天气的约束，能够随时的进行观测；⑥GPS测量能够将测站点的三维坐标精确的测定出来，精度已经能够满足四等水准测量的要求。

2 GPS测量应用实例2.1 工程概况隧道工程的山上树木较多、地形相对复杂、无论是通视还是行走都不方便。

为了此工程的前期设计以及后期的施工方便，首先需要建立出首级的控制网。

在前期的设计当中，考虑到通视、行走、工期等各方面的原因影响着施工进度，另外，为了提高施工的测量精度，此工程决定采用GPS测量技术。

2.2 GPS测量的外业观测及实施对于GPS控制点的布设原则如下。

1）为了让GPS的控制点的坐标与隧道的设计坐标能够统一，方便在施工期间计算放样的数据，在曲线隧道的每一个切线之上或者是在直线隧道的中心线之上，都应该布置两个用于测量的GPS控制点。

GPS在线路勘测及隧道贯通中的应用摘要:线路勘测、管线测量及隧道贯通测量是铁路、交通、输电、通讯等工程建设中重要的工作。

传统测量方法在网形式布设、误差控制等多方面带来很大问题。

同时传统方法作业时间也比较长,直接影响了工程建设的正常进展。

本文将探讨GPS在线路勘测及隧道贯通中的应用。

关键词:GPS线路勘测隧道贯通GPS测量线路平断面图,是比全站仪更先进的测量方法和手端。

在线路勘测应用中已经比较成熟,可以大大减少生产成本,减轻作业人员的劳动强度。

而且自动化程度高、省工省时、精度高、全天候,提高了测量速度和企业效益。

一、GPS用于线路勘测的优势线路勘测设计分为:初勘(初步设计)和终勘定位(施工图设计)两个阶段。

电力线设计部门根据小比例尺地图大致设计一条由某地到另一地的电力线路,设计原则为电力线不跨居民区、不能紧挨着沟、道路等平行前进、尽量不穿过大面积森林、尽量不和同等级电力线交叉等。

但是,由于地图比例尺比较小、地图也比较老,所以不能正确反映线路经过地区的地物情况,这样就必须到实地选线勘测。

线路工程终勘阶段要完成三大任务:定线、平面测量和断面测量,塔基断面测量。

其中定线测量要求根据设计坐标定出转角点、落实设计线路、并根据地形地貌设置一定的直线桩和平断面测量需要的方向桩。

在勘测的过程,要一直沿着设计线路从头走到尾,在此确定出什么地方线路是一定不能经过的,而什么地方又是线路一定要经过的。

在房屋较密集、通视条件较差的地区,应用GPS定线,可减少房屋拆迁量和转角数量,加快选线速度,从而大幅度降低线路造价和赔偿费用,提高工作效益并保证质量。

GPS拥有彼此不通视条件下远距离传递三维坐标的优势,并且不象导线测量那样产生误差积累。

GPS作为一种先进的测量工具,对于长距离大范围作业来说肯定是一种发展趋势。

个人认为GPS同全站仪相比最大的优势在于没有通视问题,另外是可单人作业省人力,测量速度也快。

二、隧道贯通中的GPS应用隧道施工控制网是为隧道施工提供方向控制和高程控制的,一般由洞口点群和两洞口之间联系网组成。