GPS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
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
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在长大隧道测量中应用
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
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
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
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
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在长隧道控制测量中的应用分析
文章编 号 ：０ ９ ９ ４ （０ ０ １ ０ ５ １ １０ １Ｘ２ １ ）ｌ ２ ６０
１前 言 隧道 平面控 制 网一般采 用独 立坐标 系， 于施工 放样 。由于 施工 范围小 ， 便 隧道施 工的 高程面 通常 取隧道 的平 均高程 面 作为基 准面 。Ｇ ｓ定位 系统属 于 Ｐ 法线系 统而 不是 以垂 线 为基准 ， 隧道 控制 网平 差具有 其特 殊的一 面 。 地面 上观 测的水 平角 经投 影后 其大 小是不 会 改变 的， 水平 距 离要 向旋 工高程 面上 变 但 化 。由于 隧道 多位于 山区， 面上各 点 的垂 线是 不平行 的， 力水准 面并 不是 地 重 个规 则的 曲面， 线与 垂线不 一致， 在 一个夹角 即垂 线偏 差 １。 由于 Ｇ Ｓ 法 存 ３ Ｐ 定位系 统属于 法线 系统， 它与 常规地 面测量 建 立的控 制 网显然有 差别， 常规 地 面测量 控制 网放样均 受 到不均 匀重力 场 即各点垂 线与 起始垂 线不 相平行 的影 响， Ｇ Ｓ 制 网则不受 其影 响， 以常 规测 量距离 观测 要归化 改正 到工 程椭 而 Ｐ控 所 球面上和 归化至平均 高程 面上 的差 别一般可 以忽略， 这也是 隧道控制采 用独 立
应用技术
—■ Ｉ ． 叠 ＿
Ｇ Ｓ在长 隧 道 控 制 测 量 中 的 应 用分 析 Ｐ
董茂如 孙 彪
（ ． 州天恒 投 资建设 管理有 限公 司 ： ２ 浙 江省 隧道 工程公 司） １杭 ．
ห้องสมุดไป่ตู้
［ 摘 要 ］ Ｐ Ｇ Ｓ测量 法建 立 的施工 测量 控制 网具有 精度 高 、布 网方便 等 优 点， 文介 绍 了隧道 工 程 Ｇ ｓ控 制点 布设 的原 则 、实施 、数 据处 理方 法及 精度 本 Ｐ 控制情况等 。 ［ 关键词 ］ Ｐ 控 制 网 静 态相 对定位 法 精度 ＧＳ 中图分类号 ：４ ２ １ Ｕ５ ．３ 文 献标识 码 ： Ａ
GPS定位测量在公路特长隧道施工控制网中的应用
Ｃ ４ 、 ０ Ｇ Ｃ６ ０ Ｇ Ｃ ５ 、 ０Ｇ
工程概况 公路全线采 用双 向四车道高速公路标准，设计速度 ８ ／ ，路基宽 ０ ｈ ２ ．ｍ ４ ５ 桥涵与路基 同宽， 桥涵设计荷载采用公路一 Ｉ级。菩萨 岗隧道左线 长 ３ ０ｍ ０６ ，右线长 ３ ０ ｍ ０ ５ ，设计高程 ２ ５－ ５０ ；左右线 进洞 桩号 分别 ４ ０ ２９ ｍ Ｋ ７＋ ６ 、Ｋ ７ ＋５ ， 口端左右 线出洞桩 号分别 Ｋ ７ ＋ ６ 、 Ｋ ７ ＋ ５ 。 １０ ３ ０ Ｙ １０ ３０ 出 １３ ３ ６ Ｙ １ ３ ３ ５ 为保证工程的正常施工放样施测此工程的施工控制网。 平面控制 网为 ｃ 级 Ｇ Ｓ网， Ｐ 高程控制网为三等水准 网。为保持 与设计坐标系统～致 ， 施工控制 网平面坐标系统采用设计阶段布设 的控制 网系统一致 的任 意带 １ ５ ９ ４年北
科学论坛
ＧＰ Ｓ定位测量在公路特长隧道施工控制网中的应用
陈三 生
（ 阳市公路桥梁基建总公司 岳 ４４０） １０ ０
【 摘
要】 科学技术的进 步带动 了建筑施工测量技术的发展， 加上计算机技术 的广泛运用使得很 多新型的定位测量技术被正式运用到工程职工策略
中。本位研究 了 Ｇ Ｓ定位测量技术的优势 ， Ｐ 在公路施工过程 中的运用， 并提出了如何提高 Ｇ Ｓ定位测量精度 的相关问题 。 Ｐ
１平 面 网选 点 、 标 要 求 、 埋 （ Ｄ充 分考虑到隧道施工放 样的特点 以及业主 的要求 ， 隧道进 出 口各
设置参数， 可采用清 华山维 Ｅ ｅ Ｃ ｌｒ Ｅ电子记录手簿格式输 出。 水平角采用方 向观测法观测 １ 回， ２测 全部测 回均匀分在上 、 下午两个 以上最佳 时间段完 成 。必须采用 原装莱卡基座 、 棱镜和照准觇牌。二等边角网观测中， 同一 在 测回 中， 水准气泡长度 的变化 ， 不应超过 ０ ６格 ， ． 当气泡偏离值接近 以上 限 值时， 应该在测 回间重新整平仪器 ， 使水准气泡居中。 向观测法一测 回的 方 操作程序见 《 公路勘测规范》 有关条款 。 （） ２ 边长观测技术要求 。边长采用标称精度为 ｉｍ Ｉｐ Ｔ Ａ ０ ３测量 ｍ＋ ｐ ｍ Ｃ ２ ０ 机器人进行 观测 。 测距前， 预先将 仪器 、 气压表 、 温度计打开， 使其 与外界条 件相适应， 过～段时间后再观测 。 在测 回始末 ， 分别在测线两端测 定温度和 气压 ， 读数时 ， 压表应置平 ， 气 温度 计悬挂在离地 面 １ ５ ．ｍ处或与测距仪 同 高， 不受阳光直射 、 受辐射影响小和通风 良好的地方 ， 所用气象仪表应与检 定时所用 的一致 。 用钢板尺 量取墩标标面 四周至仪器和棱镜水平轴线距离 取平均数 ， 读至 ０ １ ｍ 观测前后各量一次取 中数 。距离测量 时， ．ｍ ， 在大气稳 定和成像清 晰的气候条件下进行 ， 在雷雨前后、 大雾、 大风 、 、 雨 雪天和大气 透 明度很差 时， 不进行测距 。 晴天 作业 时， 应给仪器、 棱镜打伞。 测线视线通 过的范围内不应有任何障碍， 如树枝、 高压电线等； 测线两端及延长线上不
GPS及电子全站仪在隧道贯通工程控制测量的应用
GPS及电子全站仪在隧道贯通工程控制测量的应用本文根据隧道贯通工程控制测量的特点，探讨了GPS及电子全站仪在隧道贯通工程中应用，主要包括：布网、GPS网精度设计、选点、观测，及隧道贯通过程中的施工放样等问题。
a标签：GPS 电子全站仪隧道贯通控制测量近几年来，全国水电事业发展迅速，充分利用水资源，改善生态环境，缓解电力紧张成为大家的共识，本人根据多年来在工程测量工作中的实践经验，着重谈谈在小水电建设中常常碰到的隧道贯通控制测量问题。
控制测量是基础工作，它是线路定向，测绘带状地形图，及施工测量的主要依据。
由于GPS定位精度高，速度快，不必两点间通视等特点，目前，测绘行业普遍采用GPS方法替代常规控制测量。
本文根据隧道贯通工程控制测量的特点，探讨GPS及电子全站仪用于隧道贯通控制测量中的有关问题，主要包括：布网、GPS网精度设计、选点及电子全站仪在施工放样中的应用。
1隧道洞外GPS平面控制网的布设小水电建设中的贯通工程属于线路工程，线路GPS网级精度要求，每0.5～1Km布设一个或两个GPS点，若准备用常规方法进行加密或直接为施工服务，则应有通视方向。
在首级网的基础上可采用GPS按三角网、四边网形式进行次级网加密。
GPS用于线路控制的作业方式采用一般静态或快速静态各时段异步环应构成网形。
如三角形、四边形、环形等，使得每一条基线都得到一定程度的检核，有利于保证成果的可靠性，一般不得用单基线定点，同时线路首级控制测量的精度，不应低于国家四等网的精度要求。
GPS测量本身不需点间通视，但应考虑利用常规方法进行线路定位测量，施工测量及地形图测绘的要求，布设的首级网点，次级网点应有通视方向。
因此在隧道洞口外应布设两个能够互相通视的GPS控制点。
在GPS网的总体设计中，精度指标是比较重要的参数，它的数值将影响GPS 网的布设方案，观测数据处理以及作业时间和经费。
在实际设计工作中，要根据所作控制的实际需要和可能，合理的制定，既不能制定过低而影响网的精度，也不必要盲目追求过高精度而造成不必要的人力及资金浪费。
GPS在隧道控制测量中的应用
GPS(全球定位系统)在长大隧道控制测量中的应用技术1 立项说明集团公司主要以铁路、公路、水工等长大隧道施工为主，隧道的横向贯通误差是隧道施工中最为重要的一个测量技术指标，为保证隧道的横向贯通误差满足施工精度和线形精度的要求，广大测绘技术人员一直在努力探求既有利于提高测量精度又有利于降低劳动强度和测量成本的测量技术和方法。
随着测量技术的发展和测量器具的更新，隧道控制测量技术得到了日新月异的发展。
长大隧道的平面控制测量最初采用铟钢线尺测量基线，再用高精度经纬仪测角布设三角锁进行控制测量；随着电子技术的发展，红外线测距仪、全站仪广泛应用于测量领域，精密导线测量逐渐取代了选点困难，劳动强度大的三角锁测量。
虽然精密导线测量比三角测量在一定程度上提高了测量效率，但由于隧道工程大多位于崇山峻岭地形复杂地区，地面控制测量仍存在以下两方面的问题，一是由于通视困难，选点时必须寻找高点甚至建立高标，劳动强度大，花费的工时长，效率低；二是工程性质决定了控制网的布设形式为狭长延伸形，从而减弱了控制网的图形强度，使控制点测量的精度很难提高。
这种低效率、高费用、精度差的作业模式与高效率、低成本、高精度的现代测量发展趋势不相适应。
随着GPS全球定位技术的快速发展，一种全新的测量技术——GPS测量技术逐渐应用到工程定位中。
GPS测量不需要点与点之间的通视，特别是对于贯穿树木茂密通视困难地区的隧道控制测量，使选点工作具有很大的灵活性，隧道进出口各布设三个点设站观测即可满足控制测量要求，并且 GPS测量不受天气条件的限制，可全天候作业。
其高精度，高效率的突出特点表现出传统测量模式无法比拟的优越性，给测绘领域带来了一场深刻的技术革命。
采用GPS进行长大隧道洞外平面控制测量已成为目前隧道控制测量的主要发展趋势。
我公司在隧道控制测量方面目前仍停留在常规测量技术水平上，为了提高公司的测量水平，降低测量成本支出，适应现代测量技术的发展，对GPS在长大隧道控制测量中的应用立项研究，以便将这一先进的测量技术应用到工程实际，为企业创造良好的经济效益和社会效益。
GPS技术在隧道控制测量中的应用研究
GPS技术在隧道控制测量中的应用研究摘要:现GPS已广泛应用于各个行业，如公路、水运、铁路、隧道控制测量及国防建设等各个域当中。
文章首先介绍了GPS的工作原理及其优势，接着以一具体的工程实例来阐述如何在隧道工程当中运用GPS的技术来进行隧道控制测量，最后针对GPS在隧道控制测量中的应用体会进行了总结。
关键词:GPS 技术隧道控制测量应用研究0.引言隧道是组成我国公路运输的一个重要部分，隧道洞外控制网测量是保证洞内施工的精准性及安全性直接关系着整个公路建设的安全性和经济效益，同时也与广大施工人群的生命财产安全有着密切联系，所以在对隧道进行施工前一定要做好隧道控制测量。
传统的隧道控制测量方法主要是三角测量法及精密导线法[1]，但是这些方法受外部条件的影响较大，因此现在多使用GPS技术。
1.GPS的工作原理及优势全球定位系统由三部分组成：空间部分（GPS卫星）、地面监控部份和用户部分。
GPS卫星可连续向用户播发用于进行导航定位的测距信号和导航电文，并接收来自地面监控系统的各种信息和命令以维持系统的正常运转。
地面监控站跟综GPS卫星，确定卫星的运行轨道及卫星钟改正数，进行预报后，再按规定格式编制成导航电文，并通过注入站送往卫星。
用户则用GPS接收机来测定从接收机至GPS卫星的距离，三维运动速度和钟差等参数。
[2]传统的隧道控制测量方法在使用的过程当中受到如地形、地貌、通视条件等外部环境的影响较大，不仅不利于平面观测，而且也不利于控制网点的选择，同时还会影响控制网的布设，由GPS工作原理可知GPS技术则不会受这些因素的限制。
相比于传统的测量方法，在隧道控制测量过程当中应用GPS技术主要具有以下优势：第一，不需要观测站之间的相互通视。
GPS技术所要求的通视要求相对较低，这不但大大减少了测量成本，而且有效节约了作业时间，同时还可依照施工的具体需求来选择点位，使测绘工作更加方便灵活。
第二，定位精度更高。
通常而言，若隧道的基线处50km以内，那么使用GPS技术的作业精度可保持在1×10-6-2×10-6之间[3，而且随着时间的不断增加，其对精度的控制会越来越准确，相比于传统的测绘方法，其对精度的控制显然更高，这也是传统测绘方法无法比拟的。
铁路隧道洞外平面控制测量中GPS应用的技术探讨
铁路隧道洞外平面控制测量中GPS应用的技术探讨摘要: GPS能有效地作为隧道洞外平面施工控制的一种测量手段，垂线偏差的影响不容忽视，本文详细阐述了为消除此项影响，洞口控制点尽量位于同一高程面的原因。
并通过实例,介绍了作者采用GPS技术在铁路隧道洞外平面控制测量的有关经验并做了精度分析。
关键词:GPS；垂线偏差；隧道洞外平面控制Abstract: GPS can effectively as method for outside tunnel construction plane control, the deflection of the vertical impact can not be ignored, this paper describes in order to eliminate the effect, and the reason of the control point is located at the same elevation. And through the example, introduces the GPS technique in railway tunnel plane control survey outside the relevant experience and the precision is analyzed.Key words: GPS; vertical deviation; outside tunnel plane control铁路隧道控制测量的主要目的，就是保证铁路隧道两个或两个以上的开挖面在相向施工中，使其中线符合线路平面和纵断面的设计要求，在允许误差范围内正确贯通。
本文将重点探讨铁路隧道洞外平面控制测量中GPS的相关应用及精度问题。
并通过红岭隧道作为实例，分享有关经验。
1、隧道平面控制测量的特点及应用GPS技术时应考虑的问题隧道控制网是施工控制测量网，与国家控制网及局部测图控制网有以下明显的区别：⑴为便于计算施工放样数据，一般采用独立坐标系；⑵控制网的基准面为某一高程的重力水准面，而非椭球面。
应用GPS技术的隧道平面控制测量技术研究
应用GPS技术的隧道平面控制测量技术研究摘要:本文基于笔者多年从事控制测量的相关经验,以应用GPS技术的隧道平面控制测量为研究对象,分析探讨了在类似工程中,GPS控制网的布设原则,探讨了隧道平面控制测量中涉及的相关理论方法,全文是笔者长期工作实践基础上的理论升华,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:GPS 长大隧道控制网贯通误差某隧道全长4.6km,采用GPS控制网,对其两端的16个控制点进行测量,在短短8天的工作中得到各基线的数据,在内业工作中编成了相应的工程处理软件,对各点进行平差,求出了各点的方差阵、高斯坐标、独立坐标、方位角及其中误差。
以在此基础上对两个隧道进行横向贯通精度的比较分析,得出了GPS隧道控制点的选点方案,布网的原则。
通过此次GPS测量技术的探讨,进一步说明GPS在工程控制测量中的优势,在将来的工程领域中,利用其特点将发挥其事半功倍的效果。
1 基于GPS控制网布设的优点在传统的办法中,建立隧道施工控制网通常采用三角测量方法,近几年来又采用精密导线法。
但是,这些常规方法受到通视条件、图形条件、地形条件等诸多因素的影响。
所以,控制网在选点布网及观测等诸多过程中受到限制。
而隧道一般在山区,其地形复杂,采用常规测量办法其难度不难想象。
而GPS建立隧道控制网时,由于GPS观测不受通视条件限制其网形也不像常规控制网那么严格,故在隧道测量中采用卫星测量是一种有效的办法。
GPS在测量中的应用,有如下几个优点:(1)观测站之间不需要通视。
(2)定位精度高。
(3)观测时间短。
(4)GPS观测成果同时提供了三维坐标CGPS在精确提供测站点的平面位置的同时,可以精确测定测站点的大地高程。
这就为研究大地水准面的形状和地面点的高程开辟了新途径。
(5)GPS操作简便,重量轻,体积小。
(6)GPS能全天候作业。
(7)可以避免常规测量中需要大量砍伐森林,破坏生态环境等问题。
2 隧道横向贯通精度的计算2.1 通用计算公式由隧道坐标系的各种情况可以看出,直线隧道贯通面与x轴垂直,曲线隧道贯通面与X轴不垂直,因此在推导横向贯通误差计算公式时应顾及到贯通面与x轴不垂直的情况。
GPS技术在隧道测量中的应用
GPS技术在隧道测量中的应用发表时间：2018-06-07T11:15:53.080Z 来源：《基层建设》2018年第10期作者：冉茂位[导读] 摘要：由于GPS具备高速度、高精度、广覆盖等优势特点，使其在航空摄像、海洋测绘、水利项目、军事建设、工程测量等方面得到了广泛应用。
中铁隧道集团一处有限公司青海德令哈 404100摘要：由于GPS具备高速度、高精度、广覆盖等优势特点，使其在航空摄像、海洋测绘、水利项目、军事建设、工程测量等方面得到了广泛应用。
而在大型穿山、过江、跨海的交通工程隧道建设过程中，应用GPS技术进行隧道测量已经成为了未来的发展趋势。
因此对GPS技术在隧道测量中的应用进行研究十分必要。
关键词：GPS技术；隧道工程；控制测量；技术应用；我国城镇化进程的加快，交通事业发展的步伐加快。
在交通事业发展中，会有许多的隧道工程。
众所周知，隧道工程在交通建设中具有重要的作用，通常也是占工期比较长的工程。
在当前的隧道工程施工控制测量中，为确保施工测量的水平，应用了GPS技术。
一、在工程控制测量中的应用原理在过去隧道工程测量作业中，隧道工程作业控制网的建立，通常采用三角测量法，但是随着技术的进步，近年来普遍采用的是精密导线测量法。
但是由于技术水平不高，其在使用过程中会受到多方面的限制，比如通视条件、地形地貌条件和图形建立条件等，而这也就导致控制网选址、观测等工作无法顺利开展。
此外，由于隧道工程一般在荒郊野外，因此，地形地貌条件比较复杂，如果采用传统的控制测量方法，则测量工作的难度无疑是非常大的。
但是GPS在隧道工程施工控制测量中应用，则没有这许多的限制，不会受到通视条件、作业要求的限制，其在隧道工程中的应用是一种比较使用的技术。
该技术在隧道工程施工控制测量中的应用，主要体现在以下几个方面：1.高精度定位。
一般而言，在50km的范围内，该技术控制测量的精确度均是非常高的，而且会随着时间的加长，则控制的测量的精度也就越高。
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GPS在长大隧道控制测量中的应用王科锋张子明(中铁电气化局西铁工程公司陕西西安 710032)摘要：阐述了GPS在控制测量中的特点，结合白石河二号隧道和展沟隧道GPS 控制测量的实践，总结了GPS在长大隧道控制测量的应用，并对GPS测量结果与常规测量结果进行了比较，最后对GPS测量做出了展望。
关键词： GPS 隧道控制测量误差预计Application of GPS in the long and large tunnel controls survey Shiroishi River tunnel two and exhibition ditch tunnel controls surveyWang kefeng Zhang zimingAbstract:Have set forth the GPS characteristic in control survey, be tied in the practice of wedlock Shiroishi River tunnel two and stretching ditch tunnel GPS control survey, have summed up GPS application in the long and large tunnel has , have carried out comparison between GPS measurement result and routine measurement result , has delivered a lecture to GPS measurement out finally and to look into the distance.Key words: GPS, tunnel, control survey ,error estimates全球定位系统GPS（Global Positioning System,简称GPS）是卫星导航与定位系统，该系统具有全能性、全球性、全天候、连续性和实时性的精密三维导航与定位功能，而且具有良好的抗干扰性和保密性。
因此，GPS技术已广泛应用到测量的各个领域，为国家的经济建设做出了重大贡献。
1 概述改建铁路襄渝二线白石河二号隧道（全长6921米）和展沟隧道（全长4060米）位于陕西省白河县境内,两隧道洞外控制测量采用三台瑞士徕卡(Leica)公司WILD GPS 200双频大地测量型GPS测量系统对隧道进、出口及白石河二号隧道的辅助坑道东沟斜井的12个控制点进行了测量，在短暂的5天内完成了两座长大隧道的控制测量任务，求出了各控制点的高斯坐标、独立施工坐标、方位角及其中误差。
2 GPS在控制测量中的特点GPS在控制测量中主要有以下特点：①测量精度高。
GPS观测的精度明显高于一般常规测量，在小于50km的基线上，其相对定位精度可达1×10-6，在大于1000km的基线上可达1×10-8。
②测站间无需通视。
GPS测量不需要测站间相互通视，可根据实际需要确定点位，使得选点工作更加灵活方便。
③观测时间短。
随着GPS测量技术的不断完善，软件的不断更新，在进行GPS测量时，静态相对定位每站仅需20min左右，动态相对定位仅需几秒钟。
④仪器操作简便。
目前GPS 接收机自动化程度越来越高，操作智能化，观测人员只需对中、整平、量取天线高及开机，接收机即可进行自动观测和记录。
⑤全天候作业。
GPS卫星数目多，且分布均匀，可保证在任何时间、任何地点连续进行观测，一般不受天气状况的影响，⑥提供三维坐标。
GPS测量可同时精确测定测站点的三维坐标。
随着国民经济的发展，交通工程建设发生着日新月异的变化。
高等级的工程级别越高，长大隧道也就越多，用常规的测量技术已不能适应高标准，而GPS具有以上的优势，所以已经广泛地应用在公路、铁路工程中。
3 GPS网的施测隧道进、出口、斜井口各布设三个GPS控制点，桥梁和隧道共用相同的控制点。
控制点的埋石一般为混凝土包铁芯桩，或基岩上刻“+”钢钉，点位选在稳定可靠，视野开阔，远离高压线、无线电发射塔，便于GPS接收机接收信号的地方。
本次GPS控制网共布设了12个点，每个洞口布置三个GPS点,白石河二号隧道出口和展沟隧道进口共用三个GPS点，由50条基线向量组成，共计观测了18个观测时段，全网东西长约11.5公里，南北宽约1公里，GPS网见图一。
布网及野外观测方案参照中华人民共和国国家标准GB/T18314-2001《全球定位系统(GPS)测量规范》中B级网、铁道部标准TB10054-97《全球定位系统(GPS)铁路测量规程》中B级网。
观测中全部实现双频观测，卫星截止高度角设为15°，观测数据采样率设为20秒，所有基线边各观测时段长度均设置在120min以上，准动态(stop and go)指标全部超过800%。
4 GPS测量的数据处理GPS观测数据处理分为数据预处理(即基线解算)和数据后处理(即环闭合差的统计和检核、平差、转换、投影、求转换参数再转换)两部分。
GPS数据预处理一般是由GPS 接收机厂家所提供的基线解算软件完成计算，也可由某些开放式的软件系统进行计算4．1 GPS 控制网的质量检核GPS 数据后处理的一个重要内容是GPS 控制网中环闭和差的统计和检核，以检查GPS 测量实际所达到的等级。
根据GPS 测量规范，GPS 测量的精度等级由固定误差和比例误差综合确定，综合精度为：σ=GPS 控制网中独立闭合环或附合路线闭合差应满足：X Y Z W W W ⎧≤⎪⎪≤⎨⎪≤⎪⎩S W =≤对本次GPS 控制测量的50多个闭和环闭和差的统计表明，闭和环闭和差最大为36cm ，其允许误差为57cm ，闭和环闭和差最小为1mm ，其允许误差为55cm 。
可见本次GPS 洞外控制测量达到了预定的精度等级。
4．2 GPS 网平差计算GPS 基线计算一般采用随机软件，也有采用自己开发的软件。
本次GPS 基线解算采用Leica (徕卡)随机处理软件SKI2.3进行计算。
GPS 基线解算完成后，在WGS-84坐标系（1984年世界大地坐标系）内进行无约束平差，选用WGS-84地球椭球，中央子午线设为东经110°04′，横穿测区中央，能使高斯投影的长度改化接近于零，高斯投影抵偿面的高程设为测区隧道洞内轨顶平均高程220米，能有效消除全站仪所测导线边长化至抵偿椭球面大地线长度的改化。
图一、GPS控制网构网图JGGPS60-1GPS60DG4DG3DG2GPS62JCGPS61J19JAGPS64经平差得到结果如下:边长中误差最大为3.0mm ，最小为1.1mm 。
边长的相对精度最高为1/214万；最低为1/18万，远高于规定1/8万的精度。
GPS 点54坐标的点位中误差最小为±4.3mm ；最大为±1.6㎝. 4．3施工坐标系的建立利用隧道参考椭球的高斯投影，把GPS 的WGS-84空间坐标转换为隧道测区的独立施工坐标的新方法，减弱了大地水准面相对于参考椭球面倾斜所引起的垂线偏差对隧道贯通精度的影响提高了GPS 隧道施工控制网精度。
将本次GPS 所测高斯平面坐标直接转化成，以测区内最长的隧道主轴线JD153至JD154为X 轴、与X 轴垂直的方向Y 轴方向、以JD153至JD154间夹直线的里程为X 坐标的左手系平面直角坐标。
将隧道洞外控制点投影到该施工坐标系里，便利了施工放样。
5 隧道洞外贯通误差预计GPS 技术建立隧道施工控制网估计控制网测量误差对隧道横向贯通误差的影响采用下面的简化公式进行估算： m 外2=m 12＋m 22=22121ρβm s ＋22222ρβm s式中，m 外表示洞外GPS 控制测量误差对贯通面横向贯通误差的总影响，m 1、 m 2分别表示两端洞口GPS 控制点对横向贯通误差的影响，S 1 、S 2分别为两端洞口GPS 进洞控制点至贯通面的距离，m β12、m β22分别表示两端洞口进洞边测角中误差，ρ为常数206265″。
白石河二号隧道分两段进行贯通误差预计，隧道进口白水河横洞至东沟斜井构成第一个贯通段(两洞口间开挖长度5131米)，东沟斜井至隧道出口构成第二个贯通段（两洞口间开挖长度3635米），展沟隧道进口到出口构成第三个贯通面,贯通误差预计结果如下表。
表一、贯通误差预计表6 GPS测量可靠性的检验各个洞口的GPS点采用全站仪对部分基线长度和各洞口控制点间的夹角进行了检验，以检验GPS测量的可靠性和外符合精度。
比较结果见表二、三。
表二、GPS实测地面边长与全站仪检测地面边长比较表表三、GPS实测角度与全站仪检测角度比较表从上表比较看出，本次GPS测量的可靠性和外符合精度良好。
7 结论与展望通过以上对GPS测量的应用事例的探讨，可以看出GPS在长大铁路隧道的控制测量中具有很大的发展前景：第一 GPS作业有着极高的精度。
本次GPS测量的精度为常规全站仪导线测量精度的3倍，而且其作业不受环境和距离限制，非常适合于地形条件困难地区、局部重点工程地区等。
第二 GPS测量可以大大提高工作及成果质量。
它不受人为因素的影响。
整个作业过程全由微电子技术、计算机技术控制，自动记录、自动数据预处理、自动平差计算。
第三 GPS测量可以极大地降低劳动作业强度，减少野外砍伐工作量，提高作业效率。
一般GPS测量作业效率为常规测量方法的3倍以上。
参考文献[1] 李征航，黄劲松. GPS测量与数据处理武汉：武汉大学出版社，2005[2] 徐绍铨，张华海等. GPS测量原理及应用武汉：武汉测绘科技大学出版社1998[3] 孔祥元，梅是义.控制测量学武汉：武汉大学出版社，2002.2。