GPS在隧道工程控制测量中的应用

1、精品文档你我共享AAAAAAGPS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。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

2、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GP控制1. 3 GPS的外业观测实际作业中采用3台中海达HD820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GP观测时,应注意以下几 占： 八、精品文档你我共享AAAAAA 根据卫星可见性预报 , 进行GP观测。 天线高在观测时段前后 均值。 卫星高度截止角15 为确保控制网实测精度 可适当延长观测时间。 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。选择最佳观测时段（上午 9-11时、下午 15-19时）,从3个方向分别量取,误差W 2mm采用算术

3、平,2 5。,每个时段观测时间均大于120min,基线较长时14 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： 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。 同一等级的GP网，根据基线的长度不同，可采用不同的数据处理模型。 若基线长小于 0.8 千米,需要采用双差固定解；小于 30千米,可在双差固定解和 双差浮点解中选择最优结果。基线质量分析和检验 每一条基线的检验

4、：模糊度的可靠性指标 Ratio ：短边绝对值为 3，或相 对值为 95%；长边应降低要求。基线的实际误差与估计误差的比值：越小越好， 小于10，不能大于 20 。残差分析:载波相位残差图（单频/双频分别在 0.02m/0.04m 之内）分析残余误差类型。调整参数： 观测值删除率：使用残差为RM的倍数：Editor:1.5 3之间调整；卫星高 度角： 10度20度。 选择时段、卫星取舍。 双频接收机选择数据处理所采用的载波相位有：L1单频数据、宽相数据、窄相数据、消去电离层影响等的载波相位。基线间检验，包括同步环闭合差、异步环闭合差、和重复基线较差，分别满 足测量规范规定的等级相对精度要求的

5、3/5、 2*（3*n）0.5、 2*20.5 倍。同步环闭合差根据自行处理后的基线向量结果 , 共搜索到 17 个同步环。相对误差最大为3X 10-6,最小为0.8 X 10-6,小于允许值5X 10-6。精品文档你我共享AAAAAA,以测区已知GPS控约束平差后 , 基线分量(dV x,dV y,dV 异步环闭合差异步环的检查至关重要，是衡量外业观测成果和GPS网内部 结构质量的重要指标，它反映了 GPS测量总体精度。全网共检查异步环13个,相 对误差最大为3.5 X 10-6,最小为2X 10-6,小于允许值5X 10-6。1.4.2 无约束平差基线解算符合精度要求后调入基线数据。平差时

6、 , 不输入已知点进行约束 , 让整个控制网在没有控制点的情况下，在WGS8係统下进行三维无约束平差。经 过平差，得到各个向量平差后的相应的改正数，改正数绝对值(V x,V y,V z) 应满足下式 : y 3c (1)z3c式中c相应等级基线规定精度。在隧道控制网GPS数据解算时，无约束平 差后各个基线分量中，误差最大的基线为GPS2-GPS6,其改正数绝对值Vx=0.015、y=0.022、必z=0.017,均小于3c =0.165,满足全球定位系统(GP S)测量规范 GB/T18314-2001 中 E 级要求。1.4.3 约束平差在三维无约束平差确定限差均符合规范要求的基础上 制点W

7、JS和HSS的坐标作为起算坐标，进行三维约束平差。 的改正数与同一基线的无约束平差相应改正数较差的绝对值 z) 应满足下式 :cm x 2cy 2c (2)dVAz2c式中c相应等级基线规定精度。在隧道控制网 GPS数据解算时，约束平差 后, 基线分量的改正数与同一基线的无约束平差相应改正数较差的绝对值误差最 大的基线为 GPS2-GPS6其改正数绝对值 x=0.047、 y=0.028、 z=0.064, 均小于2c =0.524,满足全球定位系统(GPS)测量规范GB/T18314-2001中E级 要求。2 GPS 隧道控制网选点要求为确保GPS观测质量,提高工作效率，方便施工测量，隧道G

8、PS控制网选点 时应注意以下几点 : 为了后续施工放样的检核和控制点稳定性的检验 , 应保证每个洞口至少 有3个控制点，每个洞口两相邻点间的距离保证在300500m之间，且要相互通精品文档你我共享AAAAAA2006视, 以便常规测量仪器的施工放样。 由于隧道多位于山区 , 地面上各点的垂线是不平行的 , 重力水准面并不是 一个规则的曲面，法线与垂线不一致，存在一个垂线偏差8。所以控制点位应尽量 等高、等距布设 , 以减弱观测调焦和垂线偏差对进洞连接角的影响。 由于我国的地图投影一般采用高斯克吕格投影，这是一种保角投影， 离中央子午线越远， 长度变形越大， 因此中央子午线的设置至关重要， 如果

9、按三 度分带，该矿区距中央子午线较远，因此采用 1.5 度分带，以减小长度变形对坐 标成果的影响。 控制点应尽量沿隧道轴线布置 , 控制点埋设要稳固 , 最好埋设在基岩上 , 以便保持长久稳定。 在GPS选点布网时，要注意避免反射现象，如池塘、河道、沙滩、山谷等 地形都能构成反射现象。采取提高天线高度和其他防止措施 , 同时也要注意高电 磁物体的影响，尽量远离高电磁物体以减小电磁波对 GPS接收信号的干扰。3 GPS 控制网网型设计 隧道GPS网一般应通过独立基线构成闭合图形，所有控制点均由同步环 或异步环相联 , 并组成空间三角形和空间大地四边形以加强网的几何结构强度。 网中不应存在自由基线

10、 （ 自由基线不具备发现粗差的能力 ）, 某一闭合条件中的 基线数不可过多 , 避免导致各边粗差在求闭合差时相互抵消 , 不能起到发现粗差 的作用。 网中各点最好至少应通过 3 条独立基线 , 以保证检核条件 , 提高网的可靠 性, 使网的精度、可靠性较均匀。每个控制点应独立观测至少两个时段。 在GPS网的观测方案设计中，应考虑最佳观测时段，考虑到同时能接收5 颗以上卫星的信号的观测时段。衡量观测时段好坏的标准是精度衰减因子 （DOP） 值,对于静态定位来说主要是几何精度衰减因子 GDOP的大小,GDOP值一般应小 于4,应避免在某一时段出现GDOP陡然变化的情况。4结束语通过使用GPS和对该网的精度分析,我们认为GPS网布设方案科学,平差精 度优异 , 无论同步环、异步环满足、三维无约束平差、约束平差、边长观测的精 度都优于规范的规定。经过贯通误差预计，完全符合煤矿测量规程的规定， 从而进一步证明了 GPS隧道控制测量的可信度。由此得知GPS隧道控制网能满足 隧道贯通精度的要求。5参考文献1 测量学（第三版，作者：顾孝烈、鲍峰、程效军，同济大学出版社精品文档你我共享AAAAAA里雪飘。望长城内外，惟余莽莽;下，顿失滔滔。大河上山舞银蛇，原驰蜡象, 比高。欲与天公试2GPS原理及应用 作者：李天文 2003