淺議GPS測(cè)量系統(tǒng)在長(zhǎng)大隧道平面控制測(cè)量中應(yīng)用

1、淺議gps測(cè)量系統(tǒng)在長(zhǎng)大隧道平面控制測(cè)量中應(yīng)用摘要：基于gps測(cè)量法建立的平面控制網(wǎng)具有相對(duì) 定位精度高，觀測(cè)速度快，功能齊全，操作簡(jiǎn)便，全天候、 全球性作業(yè)、選點(diǎn)靈活、布網(wǎng)方便、對(duì)gps網(wǎng)的幾何圖形也 沒有嚴(yán)格的要求，不受通視限制等優(yōu)點(diǎn)，現(xiàn)已廣泛應(yīng)用于長(zhǎng) 大隧道的測(cè)量工程中。論文以湘渝高速公路武水段羊角隧道 為例，介紹了采用gps靜態(tài)定位技術(shù)對(duì)羊角隧道洞外進(jìn)行平 面控制測(cè)量的方法和技術(shù)要求，闡述了 gps在長(zhǎng)大隧道控制 測(cè)量中的實(shí)際應(yīng)用，得出了在長(zhǎng)達(dá)隧道中運(yùn)用gps建立平面 控制網(wǎng)較傳統(tǒng)的方法更具有經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益的結(jié)論，以 期對(duì)該行業(yè)工作者起到一定借鑒意義。abstract： that

2、based on the measuring method of gps has the advantages of high precision , fast observation speed, complete functions, easy operation and all-weather and global observation. meanwhile, it has the merits of choosing site flexibility； netting distributed conveniently without the limitation of visibil

3、ity, so it having been wide applied to the survey project of super-long tunnel citing the tunnel of wushui-yangjiao in xingyu, this paper introduces application of plain control survey and the requirement of technology outside the yangjiao tunnel by static technology of gps , demonstrating the pract

4、ical application of super-long tunnel with gps lastly, from the conclusion the beneficial reference meaning to some workers in this walk can be obtained.關(guān)鍵詞：精度高；隧道；gps；控制測(cè)量key words： high precision； turmel； gps； control survey中圖分類號(hào)：u452. 1文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：a文章編號(hào)： 1006-4311 (2014) 15-0206-030引言gps 是全球定位系統(tǒng)(global

5、 positioning system)的 英文縮寫，是以衛(wèi)星為基礎(chǔ)的無線電定位系統(tǒng)，是目前世界 上最先進(jìn)、最完善的衛(wèi)星導(dǎo)航與定位系統(tǒng)，它不僅具有全球 性、全天候、實(shí)時(shí)精密三維導(dǎo)航與定位能力，而且具有良好 的抗干擾性和保密性。在測(cè)量領(lǐng)域，gps測(cè)量系統(tǒng)已廣泛用 于大地測(cè)量、工程測(cè)量、航空攝影測(cè)量以及地形測(cè)量等各個(gè) 方面。隧道一般在山區(qū)，地形復(fù)雜，常規(guī)方法難以滋測(cè)，而 gps靜態(tài)定位技術(shù)擁有不受通視條件限制和網(wǎng)形要求較低等 優(yōu)勢(shì)，因此目前在隧道測(cè)量中釆用gps靜態(tài)定位技術(shù)是一種 通用方法。1工程概況羊角隧道地處重慶至長(zhǎng)沙公路武隆至水江段工程內(nèi)，是 國(guó)家重點(diǎn)干線公路寧波至樟木公路的重要組成部分，也

6、是重 慶市“二環(huán)八射”，主骨架公路網(wǎng)中的重要射線之一，位于 重慶市東南部武隆縣白馬鎮(zhèn)境內(nèi)，該隧道為特長(zhǎng)雙洞單向行 車隧道，右線全長(zhǎng)6676m,起止里程為yk21+500-yk27+835, 左線全長(zhǎng)6655m,起止里程為zk21+068-zk27+723。隧道穿 越山脈呈脊?fàn)睿軜?gòu)造控制多沿南北向展布，一般地面標(biāo)高 為500-1200m,相對(duì)高差多在200-800m。山上樹木茂盛，地 形復(fù)雜，植被豐富，行走不便，常規(guī)測(cè)量布網(wǎng)困難，通視條 件極差。經(jīng)必選，決定采用gps測(cè)量系統(tǒng)進(jìn)行控制測(cè)量。2 gps測(cè)量2. 1作業(yè)依據(jù)和設(shè)備作業(yè)依據(jù)和執(zhí)行技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)為： 全球定位系統(tǒng)（gps）測(cè)量規(guī)范gb/t 1

7、8314-2001o公 路全球定位系統(tǒng)（gps）測(cè)量規(guī)范jtj/t066-98 （簡(jiǎn)稱公 路（gps）規(guī)范。公路勘測(cè)規(guī)范jtj061-99o羊角 隧道平面圖，進(jìn)出口場(chǎng)地布置圖。采用設(shè)備：四臺(tái)套smart2001as gps單頻接收機(jī)，筆記 本電腦1臺(tái)，對(duì)講機(jī)4部。gps接收機(jī)在作業(yè)前均在儀器檢 查中心進(jìn)行了檢測(cè)，其性能和精度均符合標(biāo)稱精度（平面 5mm+lppm,高程10mm+lppm）和規(guī)范要求。2.2布網(wǎng)方案 根據(jù)羊角隧道的走向及隧道洞口投點(diǎn)的 要求和實(shí)際情況，先在已有平面圖上進(jìn)行選點(diǎn)并作優(yōu)化設(shè) 計(jì)，經(jīng)實(shí)地踏勘，最終確定點(diǎn)位（羊角隧道gps控制網(wǎng)布設(shè) 圖見圖l）o根據(jù)jtj/t066-98

8、的規(guī)定和實(shí)際情況：每個(gè)洞口至少 布設(shè)3個(gè)控制點(diǎn)，各三點(diǎn)控制點(diǎn)的間距不少于500m,并且至 少有個(gè)通視方向，以便檢核?？刂泣c(diǎn)應(yīng)盡量沿洞口連線方 向布設(shè)，以減少橫向貫通誤差。根據(jù)gb/t 18314-2001的規(guī)定和實(shí)際情況：應(yīng)遠(yuǎn)離大 功率的無線電發(fā)射裝置，其距離不應(yīng)小于200米，以避免電 磁場(chǎng)對(duì)gps信號(hào)的干擾。附近不應(yīng)有大面積水或者強(qiáng)烈干 擾衛(wèi)星信號(hào)接收的物體，已減弱多路徑效應(yīng)的影響。點(diǎn)位 應(yīng)設(shè)在便于安裝接收設(shè)備，視野開闊的較高點(diǎn)上。目標(biāo)要顯 著，視線周圍15度以上不應(yīng)有障礙物的遮擋，以減少信號(hào) 被遮擋或者障礙物吸收。故控制網(wǎng)布設(shè)如圖1所示大地四邊 形網(wǎng)內(nèi)插三角形網(wǎng)。2. 3具體施測(cè)根據(jù)gps

9、衛(wèi)星星歷預(yù)報(bào)制定gps外業(yè)觀 測(cè)計(jì)劃，進(jìn)而進(jìn)行作業(yè)調(diào)度。以外業(yè)觀測(cè)計(jì)劃。測(cè)區(qū)的近似 緯度，作業(yè)日期為依據(jù)分別計(jì)算出各時(shí)段內(nèi)的可見衛(wèi)星直方 圖和精度因子圖，選擇最佳的觀測(cè)時(shí)段，避開不利的觀測(cè)時(shí) 段。采用四臺(tái)套smart2100as單頻接受機(jī)進(jìn)行同步靜態(tài)觀測(cè), 觀測(cè)歷元間隔15°衛(wèi)星高度截止角15° pdop值 野外 觀測(cè)時(shí)，天線安置嚴(yán)格整平、對(duì)中、在天線板上互隔120° 的三處量取天線高，互差少于3mm,并在觀測(cè)前后各量一次 取中數(shù)。同步觀測(cè)時(shí)確保接收機(jī)開機(jī)和關(guān)機(jī)時(shí)間的同步，及 時(shí)的填寫觀測(cè)手簿。觀測(cè)過程中，注意數(shù)據(jù)的接收情況，如 衛(wèi)星個(gè)數(shù)、信噪比、精度因子變化等。

10、每天測(cè)量完成后，應(yīng)及時(shí)的將觀測(cè)數(shù)據(jù)傳輸?shù)焦P記本電 腦里，并進(jìn)行基線的平差計(jì)算和同步環(huán)閉合差的檢查，以確 保數(shù)據(jù)的安全性。3 gps數(shù)據(jù)處理羊角隧道gps觀測(cè)共搜索到最小獨(dú)立同步環(huán)15個(gè)，最 小獨(dú)立異步環(huán)16個(gè)，重復(fù)基線7條。3. 1基線向量的質(zhì)量檢核3. 1. 1同步環(huán)閉合差檢核 基線自動(dòng)組成15個(gè)同步環(huán)， 各閉合環(huán)的x, y, z方向和全長(zhǎng)絕對(duì)閉合差和相對(duì)閉合差均 小于相應(yīng)的限差要求。同步環(huán)各分量閉合差wx, wx, wy, wz? 燮土?滓，全長(zhǎng)坐標(biāo)閉合差w?燮±？滓。其中，n同步環(huán)的邊數(shù)；。一相應(yīng)等級(jí)規(guī)定的精度即 弦長(zhǎng)標(biāo)準(zhǔn)差(mm), ?滓=; a固定誤差(mm)； b比例 誤

11、差(ppm)； d相鄰點(diǎn)間的距離(km)o經(jīng)分析計(jì)算15個(gè)同步環(huán)中最大相對(duì)閉合差為2. 87ppm, 即l/348432o該同步環(huán)由：g4gps17g5g4基線邊組成, 總長(zhǎng)10872. 7647mo經(jīng)計(jì)算該同步環(huán)wx、wy、wz均小于? 滓，全長(zhǎng)坐標(biāo)閉合差w=10. 40mm,小于限差12.42mm。3. 1.2異步環(huán)閉合檢核 共組成16個(gè)異步環(huán)，各閉合環(huán) x、y、z方向和全長(zhǎng)絕對(duì)閉合差和相對(duì)閉合差均小于相應(yīng)的 限差要求。異步環(huán)各分量閉合差vx； vy； vz?燮3bx?滓, 全長(zhǎng)標(biāo)閉合差v?燮3hx?滓。經(jīng)分析計(jì)算，16個(gè)異步環(huán)中，最大相對(duì)閉合差為6. 96ppm 即1/143678o該異

12、步環(huán)由g5gps 16g4g5基線邊組成， 總環(huán)長(zhǎng)為6360. 7967m,經(jīng)計(jì)算該異步環(huán)全長(zhǎng)坐標(biāo)閉合差 v=14. 76mm,小于限差 131. 13mm。3. 1.3重復(fù)邊較差檢核 全網(wǎng)共有6條重復(fù)基線，重復(fù) 基線長(zhǎng)度較差ds均小于相應(yīng)允許較差，即ds?燮2？滓6 條重復(fù)基線中相對(duì)誤差最大值為& 18ppm, sw409-sw408邊 長(zhǎng)為 759. 557m。經(jīng)計(jì)算sw409-sw408重復(fù)邊長(zhǎng)較差允許值2h?滓 =30. 26mm,即ds=6. 21mm2. 0",結(jié)果表明按精度指標(biāo)進(jìn)行施 測(cè)可滿足貫通要求。其中，mq為隧道洞外貫通誤差，1為隧 道長(zhǎng)度，mb為洞外測(cè)角

13、精度，ml為測(cè)邊誤差，p為206265 （表 2）o5結(jié)束語gps具有很高的相對(duì)定位精度，觀測(cè)速度快，功能齊全, 操作簡(jiǎn)便，全天候、全球性作業(yè)等顯著特點(diǎn)。另外gps控制 網(wǎng)選點(diǎn)靈活，布網(wǎng)方便，對(duì)gps網(wǎng)的幾何圖形也沒有嚴(yán)格要 求，基本不受通視、網(wǎng)形的限制，特別是在地形復(fù)雜、通視 困難的測(cè)區(qū)，更顯其優(yōu)越性。應(yīng)用于隧道控制測(cè)量具有較大 的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益，特別是在長(zhǎng)達(dá)隧道平面控制測(cè)量中 用gps代替常規(guī)測(cè)量方法是必然趨勢(shì)。羊角隧道洞外控制測(cè)量采用gps靜態(tài)等位技術(shù)，從踏勘 選點(diǎn)、布網(wǎng)埋石、野外觀測(cè)到內(nèi)業(yè)計(jì)算僅歷時(shí)4天。與常規(guī) 控制網(wǎng)測(cè)量方法相比較，效果顯著，精度可靠，為隧道的提 前進(jìn)洞提供了有力的保障，為gps在等級(jí)隧道控制測(cè)量的推 廣運(yùn)用累積了經(jīng)驗(yàn)。參考文獻(xiàn)：1聶讓.高等級(jí)公路控制測(cè)量m.人民交通出版社， 2001 (10).2聶讓，許金良，鄧云潮公路施工測(cè)量手冊(cè)m.人民 交通出版社，2003 (4).3胡伍生，高成發(fā).gps測(cè)量原理及其應(yīng)用m.人民交 通出版社，2004 (7).4中華人民共和國(guó)交通部發(fā)布.jtj