GPS在工程测量中的应用-----以攀大路宝鼎2号隧道二等控制为例唐远洋

GPS在工程测量中的应用-----以攀大路宝鼎2号隧道二等控制为例唐远洋

唐远洋

四川省冶金地质勘查局测绘工程大队610212

摘要：简述了GPS的定义，结合宝鼎2号隧道二等控制网的建设实践，阐述了GPS在隧道施工控制网建设中应用的细节，对变形投影的计算方法进行了详细介绍，针对工程中遇到的一些困难提出了具体解决办法。

关键词：GPS；控制网；隧道

1、GPS的概述

GPS是英文GlobalPositioningSystem(全球定位系统)的简称，也是美国卫星导航系统的称呼，文中GPS引用了其广义上的含义即全球卫星定位系统（包括美国GPS、俄罗斯GLONASS、欧洲Galileo、中国北斗系统）。该系统由用户、地面、空间三个部分组成，测量归属于用户部分。当前该项技术凭借其强大的技术优势，在测绘领域中得到了普遍应用，特别是在高精度大地测量控制网的建立上具有较强优势。

2、GPS的运用案例

2.1工程概况

宝鼎2号隧道位于攀大高速公路攀枝花仁和区前进镇田宝村，隧道长约8千米，隧道按分离双洞设计，并设置1处通风斜井，隧道平均设计高程处于正常高约1450米的高原地带，斜井洞口正常高约1700米,隧道两端都处于山沟中，特别是进洞口处，处于夹皮沟的沟底，再加上进出口卫星信号较好的位置都被信号塔及电线塔占据，给选点埋石工作带来了非常大的困难。本项目控制等级：二等（6000m以上特长隧道）。

2.2点位布设

本次工程在隧道进口方向布设了两两通视的G01、G02、G03三个点，在隧道出口布设了G06、G07、G08三个点，为便于隧道通风斜井施工，在通风斜井处布设了G04、G05两点，共计8个二等点，为保证精度，边长都在1公里左右。埋设点位的基础均坚实稳固，易于长期保存，并有利于安全作业，点位均便于安置接收设备及操作，视野开阔，被测卫星的地平高度角均大于15度，点位均远离大功率无线电发射源，其距离不小于200米，并远离高压输电线路,其距离不小于50米。

2.3已有资料的利用及与原系统的衔接

2.3.1与原系统的衔接

隧道所在的高速公路前期已布设了四等控制网，为便于与原系统的衔接，在进行二等网观测时候，联测了附近G14、G26、G27三个四等点。最终选择了比较稳固的G26、G14作为本次控制的平面起算点。

2.3.2已有资料的检查与利用

从甲方提供的资料得知，原四等控制网的投影高度为1250米，经解算获得G26-G14基线投影到1250米，长度为9667.415米，而利用业主提供的坐标成果反算长度为9667.485米，每公里变形为0.72cm,低于规范每公里小于2.5cm的变形限差，说明该数据资料质量合格，可以利用。具体投影变形算法见公式1-1、1-2

变形由归算到参考椭球面和椭球面归算到高斯平面两项所引起，具体公式如下：

2.3计算方法及精度检核

独立的工程控制网，按规范应满足相应的变形需求，故需要进行单独投影（本项目控制网的等级为二等，每公里的变形规范要求≤1CM）。同时因为隧道的施工控制网是为隧道贯通施工测量提供起算数据，隧道施工测量的大部分工作在隧道面上进行，为尽可能减小测量误差，一般选择隧道的平均高程面为投影面，故本次投影面选择宝鼎2号隧道的平均高1450米。

为与原四等网衔接，本项目采用一点一方位的投影方法，即以G26的坐标，G26到G14的方向作起算。实际操作是把G26-G14的边长投影到1450米，得出投影后新的长度，再固定G26的坐标值，利用新长度沿着G26到G14的方向，反推出G14投影后的坐标，得出G14新的坐标。

2.4数据观测及计算

2.4.1数据观测

本次观测采用GPS静态观测，GPS观测前根据卫星星历掌握卫星的可见性，并制定了相应的观测计划。观测方法采用边连式，以保证图形强度和观测的精度。

2.4.2数据计算及精度检核

将采集的外业观测数据和下载的精密星历，利用天宝公司网平差软件TBC进行基线矢量解算，并进行基线解算质量、闭合环的闭合差以及重复基线较差分析。

（1）、基线解算质量因子和参考方差的检核

由“基线处理报告”报告中的数据统计得出：（二等）

从以上的三项检核可知，本次观测的GPS控制网网中所有基线均满足二等GPS网外业观测的精度要求，可以进行后续的网平差及结果计算。

2.5遇见的问题及解决

根据上文的叙述可知，隧道控制网点位的选择，应使其平均高程尽量与控隧道的平均面接近。否则，从控制网向洞口引点时，会因高差较大而产生变形误差。由于隧道测量施工人员技术参差不齐，可能会不了解。本项目由于环境的限制，山顶通风斜井和进洞口处（夹皮沟）埋设的点位较投影的隧道平均高程面均偏高，所以在向业主提供成果时，作出特别说明，并利用1-3、1-4两公式进行了计算，得出了引点时的投影改正（两点间平均高程，比投影面，每高100米，距离每公里变长1.57cm，反之亦然）。并建议了洞口起算使用点位。

结语：

GPS技术的优势是很多传统设备不能比拟的，但在工程测量作业过程中必须做好充足的准备，并深入分析GPS控制网的建网目的及要求，确立优秀的设计方案，并注意衡量相关指标的精度，特别应注意投影变形的相

关细节，这样才能确保成果的精准度。

参考文献：

[1]全球定位系统（GPS）测量规范，GB/T18314-2009

[2]工程测量规范，GB50026-2007

[3]刘小军,朱兰艳.浅谈GPS测量系统在长大隧道平面控制测量中的运用[J].价值工程,2014,33(15):206-208.

[4]于凯,左自波,王颖轶,黄醒春.基于远程实时监测的高烈度区沉管隧道施工可视化系统[J].地震工程学报,2014,36(03):759-764.

[5]任朝军,吕黄,苏林王,应宗权.沉管隧道管节沉放实时定位测量技术现状分析[J].现代隧道技术,2012,49(01):44-49.