摘要 從目前的GPS系統(tǒng)發(fā)展情況來看，因為其速度快、精確度高等特點，使得其在工程測量、海洋測繪、航空攝影測量等諸多領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用。根據(jù)筆者經(jīng)驗，針對隧道工程測量中的GPS的實際應(yīng)用，進行探討。
關(guān)鍵詞 GPS；隧道；測量
目前，全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)正在發(fā)展與全面的建成，也給測繪與導(dǎo)航帶來了一場新的技術(shù)性革命。GPS大量用于測繪、氣象、水利、軍事等多個方面，而在城市控制網(wǎng)的建立，改造以及大地的測量中已有較為廣泛的運用。隨著觀測、數(shù)據(jù)的處理正日益完善，在隧道的測量控制當中，GPS已經(jīng)得到了越來越廣泛的運用。
1 GPS的工作原理及測量優(yōu)點
將GPS測量技術(shù)與常規(guī)測量技術(shù)相比：①使用GPS的觀測精度在一般的情況之下，相比常規(guī)測量都明顯偏高；②使用GPS進行測量，不再需要進行測站間的相互通視，可以根據(jù)事情的具體情況來確定點位，從而讓測量工作更加的方便、靈活；③隨著GPS技術(shù)不斷的進步、不斷的完善，在使用GPS進行測量的時候，對于靜態(tài)相對定位，每一站僅僅需要30min左右的時間就足夠，而動態(tài)的相對定位則只需要幾秒鐘就能夠完成；④隨著科技的發(fā)展，GPS接收機已經(jīng)擁有越來越高的智能化，對于從事觀測的技術(shù)人員，只需要簡易的操作，GPS接收機就能夠自行的進行隧道的觀測與結(jié)果記錄；⑤GPS測量不受任何時間、地點、天氣的約束，能夠隨時的進行觀測；⑥GPS測量能夠?qū)y站點的三維坐標精確的測定出來，精度已經(jīng)能夠滿足四等水準測量的要求。
2 GPS測量應(yīng)用實例
2.1 工程概況
隧道工程的山上樹木較多、地形相對復(fù)雜、無論是通視還是行走都不方便。為了此工程的前期設(shè)計以及后期的施工方便，首先需要建立出首級的控制網(wǎng)。在前期的設(shè)計當中，考慮到通視、行走、工期等各方面的原因影響著施工進度，另外，為了提高施工的測量精度，此工程決定采用GPS測量技術(shù)。
2.2 GPS測量的外業(yè)觀測及實施
對于GPS控制點的布設(shè)原則如下。
1）為了讓GPS的控制點的坐標與隧道的設(shè)計坐標能夠統(tǒng)一，方便在施工期間計算放樣的數(shù)據(jù)，在曲線隧道的每一個切線之上或者是在直線隧道的中心線之上，都應(yīng)該布置兩個用于測量的GPS控制點。
2）在每一個隧道的進洞口都應(yīng)該布置上至少兩個能夠相互進行通視的控制點，如果出于對安全的考慮，則最好設(shè)置三個點，而各個洞的控制點則不要求能夠進行通視。
3）為了減弱或者是消除因為垂線偏差而對測設(shè)方向所帶來的影響，在每一個進洞口最好是在同一高程面之上設(shè)置一個控制點，在條件允許的情況下，各個洞口的控制點之間應(yīng)盡量縮小其高差。
4）對于GPS控制點的布置，需要滿足對于衛(wèi)星信號良好的接受要求。
對于GPS控制點布設(shè)方案如下：
西安至南陽線路長度450 km，線路通過秦嶺山脈東段和豫西山區(qū)。GPS定位測量是為初測導(dǎo)線提供起閉點。GPS網(wǎng)由13個大地四邊形和2個三角形組成。待定點（GPS控制點）24點為12個點對，相鄰點對間平均距離18 km。聯(lián)測了六個國家控制點，選用其中五個點作已知點參與平差。
2.3 GPS觀測時需要注意的事項
1）在使用GPS觀測前，需要參考衛(wèi)星的可見性預(yù)報，選擇最佳的時段進行觀測。
2）天線高在觀測時段結(jié)束的前后，需要從三個方向分別進行六次的量取，其誤差需要不大于2 mm，然后在計算出其平均值。
3）衛(wèi)星高度截止角需要≥15°，其PDOP值要小于4，接受的衛(wèi)星數(shù)則要大于5。
4）在使用GPS進行觀測的時候，盡量不要在天線的周圍使用移動電話或者是對講機等通訊工具，從而避免信號干擾給觀測帶來的影響。
2.4 對于GPS測量的數(shù)據(jù)處理以及控制網(wǎng)平差與成果評價
對于GPS網(wǎng)的數(shù)據(jù)處理上主要分成網(wǎng)平差以及基線解算這兩個階段，采用的是隨機軟件來進行完成。經(jīng)過了質(zhì)量的檢核、經(jīng)基線的解算以及網(wǎng)平差之后，就可以得到GPS控制點的三維坐標，而對于各項指標的精度也符合最初的設(shè)計要求。
控制網(wǎng)平差時，利用隨機軟件包。在對于其設(shè)置當中，一般采用的是相近城建坐標系添加1985高程基準來進行平差的處理。輸入起算點坐標，選擇二維約束平差的方式。經(jīng)過平差處理，得出南隧道洞外GPS控制網(wǎng)平面坐標成果。邊長相對誤差最大為1/85746，最小為1/1260569：點位中誤差最大為±6 mm，最小為±2 mm，最弱點點位精度±6 mm，平均點位精度±3.7 mm。平差后，最弱邊、最弱點的精度完全滿足《全球定位系統(tǒng)（GPS）測量規(guī)范》GB/T18314-2001中規(guī)定的各項限差，且點位精度比較均勻。
3 在本次工程實踐中應(yīng)用GPS測量體會
1）使用GPS進行隧道測量需要具備一定的先決條件，對于傳統(tǒng)的全站儀以及水準儀等不能夠做到完全的替代，應(yīng)當在能夠確保衛(wèi)星接受信號良好的情況下，合理的選擇GPS技術(shù)，從而發(fā)揮出其特點。
2）在觀測的時候，GPS數(shù)據(jù)會受到多個方面因素的影響，為了提高其測量數(shù)據(jù)的質(zhì)量，則需要在初期建立出具有較高精度的首級控制網(wǎng)，而之后的傳統(tǒng)測量提供詳細、精確的測量數(shù)據(jù)。
3）使用GPS接收機進行觀測，現(xiàn)在都已經(jīng)實現(xiàn)了智能化與自動化，并且隨著所花費的觀測時間的不斷減少，其作業(yè)強度也得到了降低。而GPS的觀測質(zhì)量主要是受到了衛(wèi)星信號以及衛(wèi)星的空間分布的影響。但是由于在選擇各個觀測點時，會受到地形條件的影響，從而會導(dǎo)致衛(wèi)星觀測的質(zhì)量受到影響。所以，對于GPS的觀測選點，必須嚴格要求，選擇最佳的觀測時段。
4）采用隨機的軟件來對于GPS的數(shù)據(jù)處理與傳輸，只要求在確保已知數(shù)據(jù)的精度與數(shù)量以及衛(wèi)星信號的質(zhì)量的情況下，就可以很簡便的將符合精度要求的加密控制點的三維坐標求出來。但是考慮到起算點的點位精度對于其結(jié)果的質(zhì)量會有一定的影響，所以起算點的點位精度必須得到保障，并聯(lián)測足夠多的水準高程點，才能真正的滿足測量中對于精度的要求的準確性。檢測的具體方法為：①認真的查閱、了解對于已知點的精度與等級等有關(guān)的資料；②通過高精度的測距儀器的使用來進行距離測量以及對于已知點邊長的計算對比。
4 結(jié)束語
本文中通過實例對于GPS的使用以及該網(wǎng)精度的分析，我們能夠看出此隧道的設(shè)計方案具有科學性、平差精度優(yōu)異，無論是邊長觀測、同步環(huán)、異步環(huán)等方面都比規(guī)范中的對比更加優(yōu)異，也希望通過本文的分析，得到各位業(yè)界人士的借鑒與點評。
參考文獻
[1]花銅.GPS在控制測量中的應(yīng)用[J].中小企業(yè)管理與科技(上旬刊),2011,05.
[2]瞿靜庵,王景.GPS控制網(wǎng)在長大隧道控制測量中的應(yīng)用[J].甘肅科技縱橫,2010,02.
[3]陳秀穩(wěn).鐵路長大隧道GPS洞外平面控制測量技術(shù)淺析[J].隧道建設(shè),2009,05.
[4]趙鐵懷.GPS技術(shù)在關(guān)角特長隧道控制測量中的應(yīng)用[J].中國新技術(shù)新產(chǎn)品,2009,12.
關(guān)鍵詞 GPS；隧道；測量
目前，全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)正在發(fā)展與全面的建成，也給測繪與導(dǎo)航帶來了一場新的技術(shù)性革命。GPS大量用于測繪、氣象、水利、軍事等多個方面，而在城市控制網(wǎng)的建立，改造以及大地的測量中已有較為廣泛的運用。隨著觀測、數(shù)據(jù)的處理正日益完善，在隧道的測量控制當中，GPS已經(jīng)得到了越來越廣泛的運用。
1 GPS的工作原理及測量優(yōu)點
將GPS測量技術(shù)與常規(guī)測量技術(shù)相比：①使用GPS的觀測精度在一般的情況之下，相比常規(guī)測量都明顯偏高；②使用GPS進行測量，不再需要進行測站間的相互通視，可以根據(jù)事情的具體情況來確定點位，從而讓測量工作更加的方便、靈活；③隨著GPS技術(shù)不斷的進步、不斷的完善，在使用GPS進行測量的時候，對于靜態(tài)相對定位，每一站僅僅需要30min左右的時間就足夠，而動態(tài)的相對定位則只需要幾秒鐘就能夠完成；④隨著科技的發(fā)展，GPS接收機已經(jīng)擁有越來越高的智能化，對于從事觀測的技術(shù)人員，只需要簡易的操作，GPS接收機就能夠自行的進行隧道的觀測與結(jié)果記錄；⑤GPS測量不受任何時間、地點、天氣的約束，能夠隨時的進行觀測；⑥GPS測量能夠?qū)y站點的三維坐標精確的測定出來，精度已經(jīng)能夠滿足四等水準測量的要求。
2 GPS測量應(yīng)用實例
2.1 工程概況
隧道工程的山上樹木較多、地形相對復(fù)雜、無論是通視還是行走都不方便。為了此工程的前期設(shè)計以及后期的施工方便，首先需要建立出首級的控制網(wǎng)。在前期的設(shè)計當中，考慮到通視、行走、工期等各方面的原因影響著施工進度，另外，為了提高施工的測量精度，此工程決定采用GPS測量技術(shù)。
2.2 GPS測量的外業(yè)觀測及實施
對于GPS控制點的布設(shè)原則如下。
1）為了讓GPS的控制點的坐標與隧道的設(shè)計坐標能夠統(tǒng)一，方便在施工期間計算放樣的數(shù)據(jù)，在曲線隧道的每一個切線之上或者是在直線隧道的中心線之上，都應(yīng)該布置兩個用于測量的GPS控制點。
2）在每一個隧道的進洞口都應(yīng)該布置上至少兩個能夠相互進行通視的控制點，如果出于對安全的考慮，則最好設(shè)置三個點，而各個洞的控制點則不要求能夠進行通視。
3）為了減弱或者是消除因為垂線偏差而對測設(shè)方向所帶來的影響，在每一個進洞口最好是在同一高程面之上設(shè)置一個控制點，在條件允許的情況下，各個洞口的控制點之間應(yīng)盡量縮小其高差。
4）對于GPS控制點的布置，需要滿足對于衛(wèi)星信號良好的接受要求。
對于GPS控制點布設(shè)方案如下：
西安至南陽線路長度450 km，線路通過秦嶺山脈東段和豫西山區(qū)。GPS定位測量是為初測導(dǎo)線提供起閉點。GPS網(wǎng)由13個大地四邊形和2個三角形組成。待定點（GPS控制點）24點為12個點對，相鄰點對間平均距離18 km。聯(lián)測了六個國家控制點，選用其中五個點作已知點參與平差。
2.3 GPS觀測時需要注意的事項
1）在使用GPS觀測前，需要參考衛(wèi)星的可見性預(yù)報，選擇最佳的時段進行觀測。
2）天線高在觀測時段結(jié)束的前后，需要從三個方向分別進行六次的量取，其誤差需要不大于2 mm，然后在計算出其平均值。
3）衛(wèi)星高度截止角需要≥15°，其PDOP值要小于4，接受的衛(wèi)星數(shù)則要大于5。
4）在使用GPS進行觀測的時候，盡量不要在天線的周圍使用移動電話或者是對講機等通訊工具，從而避免信號干擾給觀測帶來的影響。
2.4 對于GPS測量的數(shù)據(jù)處理以及控制網(wǎng)平差與成果評價
對于GPS網(wǎng)的數(shù)據(jù)處理上主要分成網(wǎng)平差以及基線解算這兩個階段，采用的是隨機軟件來進行完成。經(jīng)過了質(zhì)量的檢核、經(jīng)基線的解算以及網(wǎng)平差之后，就可以得到GPS控制點的三維坐標，而對于各項指標的精度也符合最初的設(shè)計要求。
控制網(wǎng)平差時，利用隨機軟件包。在對于其設(shè)置當中，一般采用的是相近城建坐標系添加1985高程基準來進行平差的處理。輸入起算點坐標，選擇二維約束平差的方式。經(jīng)過平差處理，得出南隧道洞外GPS控制網(wǎng)平面坐標成果。邊長相對誤差最大為1/85746，最小為1/1260569：點位中誤差最大為±6 mm，最小為±2 mm，最弱點點位精度±6 mm，平均點位精度±3.7 mm。平差后，最弱邊、最弱點的精度完全滿足《全球定位系統(tǒng)（GPS）測量規(guī)范》GB/T18314-2001中規(guī)定的各項限差，且點位精度比較均勻。
3 在本次工程實踐中應(yīng)用GPS測量體會
1）使用GPS進行隧道測量需要具備一定的先決條件，對于傳統(tǒng)的全站儀以及水準儀等不能夠做到完全的替代，應(yīng)當在能夠確保衛(wèi)星接受信號良好的情況下，合理的選擇GPS技術(shù)，從而發(fā)揮出其特點。
2）在觀測的時候，GPS數(shù)據(jù)會受到多個方面因素的影響，為了提高其測量數(shù)據(jù)的質(zhì)量，則需要在初期建立出具有較高精度的首級控制網(wǎng)，而之后的傳統(tǒng)測量提供詳細、精確的測量數(shù)據(jù)。
3）使用GPS接收機進行觀測，現(xiàn)在都已經(jīng)實現(xiàn)了智能化與自動化，并且隨著所花費的觀測時間的不斷減少，其作業(yè)強度也得到了降低。而GPS的觀測質(zhì)量主要是受到了衛(wèi)星信號以及衛(wèi)星的空間分布的影響。但是由于在選擇各個觀測點時，會受到地形條件的影響，從而會導(dǎo)致衛(wèi)星觀測的質(zhì)量受到影響。所以，對于GPS的觀測選點，必須嚴格要求，選擇最佳的觀測時段。
4）采用隨機的軟件來對于GPS的數(shù)據(jù)處理與傳輸，只要求在確保已知數(shù)據(jù)的精度與數(shù)量以及衛(wèi)星信號的質(zhì)量的情況下，就可以很簡便的將符合精度要求的加密控制點的三維坐標求出來。但是考慮到起算點的點位精度對于其結(jié)果的質(zhì)量會有一定的影響，所以起算點的點位精度必須得到保障，并聯(lián)測足夠多的水準高程點，才能真正的滿足測量中對于精度的要求的準確性。檢測的具體方法為：①認真的查閱、了解對于已知點的精度與等級等有關(guān)的資料；②通過高精度的測距儀器的使用來進行距離測量以及對于已知點邊長的計算對比。
4 結(jié)束語
本文中通過實例對于GPS的使用以及該網(wǎng)精度的分析，我們能夠看出此隧道的設(shè)計方案具有科學性、平差精度優(yōu)異，無論是邊長觀測、同步環(huán)、異步環(huán)等方面都比規(guī)范中的對比更加優(yōu)異，也希望通過本文的分析，得到各位業(yè)界人士的借鑒與點評。
參考文獻
[1]花銅.GPS在控制測量中的應(yīng)用[J].中小企業(yè)管理與科技(上旬刊),2011,05.
[2]瞿靜庵,王景.GPS控制網(wǎng)在長大隧道控制測量中的應(yīng)用[J].甘肅科技縱橫,2010,02.
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[4]趙鐵懷.GPS技術(shù)在關(guān)角特長隧道控制測量中的應(yīng)用[J].中國新技術(shù)新產(chǎn)品,2009,12.
