铁路隧道洞外平面控制测量中gps应用的技术探讨.doc

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1、铁路隧道洞外平面控制测量中GPS应用的技术探讨摘耍：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而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:GPScaneffectivelyasmethodforoutsidetunnelconstruclionplanecontrol,thedeflectionoftheverticalimpactcannotbeignored,thispaperdes

2、cribesinordertoeliminatetheeffect,andthereasonofthecontrolpointislocatedatthesameelevation.Andthroughtheexample,introducestheGPStechniqueinrailwaytunnelplanecontrolsurveyoutsidetherelevantexperienceandtheprecisionisanalyzed.Keywords:GPS;verticaldeviation;outsidetunnelplanecontrol中图分类号:文献标识码:A文章编号:

3、2095-2104(2012)01-0020-02铁路隧道控制测量的主要冃的，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：（1）为便于计算施工放样数据，一般采用独立坐标系；（2）控制网的基准面为某一高程的重力水准血，而非椭球血。因为网的范围较小，实际工作中将控制网的基准面视为平面；（3

4、）水平角和距离测量均是以垂线为准，而不是以椭球的法线为准。GPS控制网属于以法线为准的成果，它与常规地面测量建立的控制网是有茅别的。除了两种测量误差及长度因子不一样，还存在法线和垂线系统差别。此外，常规地血测量控制网受到不均匀重力场即各点垂线与起始点垂线不相平行的影响，也称为相对垂线偏差的影响，GPS网则不受此影响。施工放样是用常规仪器进行的，即角度和距离测设以垂线为准，因此,用常规地面测量控制网进行施工放样时，重力场对放样方向的影响仅是放样点的垂线相对起算点垂线方向的差异，即相对垂线偏差的影响。用GPS网进行施工放样时，是测区重力场相对正常场而引起的绝对垂线偏差对方向的影响。显然后者不如

5、前者有利。GPS具有很高的相对定位精度，具有不要求点间相互通视的突出优点,用它来建立隧道控制网，必然获得较大的经济效益和社会效益，但是由于各点的垂线偏差很难准确测定，无法使以法线为准的GPS成果改化成以垂线为准的施工测量相一致，这将给GPS应用带来困难。在隧道施工测量中,横向贯通误差主要依赖于方向观测的精度，因此，研究GPS如何有效地作为隧道平血施工控制，关键在于如何消除或减弱法线和垂线差别对方向值的影响。2、消除或减弱垂线偏差影响的途径由大地测量学知识，观测方向的垂线偏差改止，或者说以法线为准的观测方向和以垂线为准的观测方向之间的差别为式中，和分别为垂线偏差在子午圈方向和卯酉圈方向上的分

6、量，A为方位角，为高度角。设由，，三点组成的角度为，则以法线为准的角度和以垂线为准的角度的差别为由上式可看出，当两点的高程大致相等，即~0时，垂线偏差对观测方向的影响二0。若角度较小，且当两个方向的高度角大致相等时，垂线偏差对该角度的影响很小。当和均近似等于零时，即三点大致在同一高程曲上时，不管角度为何值，均为零。对于直伸性导线，即导线点两方向间夹角近似等于180。时，此时二，乂，则可导出下式：显然，当时，无论方位角和垂线偏差为何值，总是等于零。这一结论对于以法线为准的GPS网直接用来控制隧道施工放样是十分有利的，因为铁路长大隧道多数为直线，在洞内进行放样时也很容易满足的条件，这就使得洞外

7、GPS网与洞内施工测量相一致。如果在每个洞口布设的GPS控制点能够尽量位于同一高程血上，即各方向的高度角很小，则可消除或减弱垂线偏差对进洞方向的影响。3、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GPS控制网选点时应注意以下几点：（1）控制点的选择既应考虑满足GPS观测的要求，又要考虑适合隧道控制测量对控制点的耍求。洞口子网布设的控制点一般应不小于四个，最少不少于三个，在选点时要重点考