全球定位系统(gps)在公路特长隧道控制测量中的应用

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1、第一篇道路工程73全球定位系统(GPS)在公路特长隧道控制测量中的应用吴钧(广西壮族自治区交通规划勘察设计研究院，广西南宁530011)摘要：结合实测操作，详细介绍了全球定位系统(G】Ps)在公路特长隧道控制测量中应用的理论基础、方法及操作步骤。关键词：道路工程；GPS测量；特长隧道；控制测量一、概述卫星全球定位系统GPs全称为授时与测距导航系统／全球定位系统(NavigationSystemTimingandRanging／GlobalPositioningSystem—NAVSTAR／GPS)，是一种利用接受GPS卫星信号实现授时、导航与测地的高新技术，它具有

2、全天候作业，观测操作简便、测点布设自由度高、观测及数据处理自动化程度高、定位精度高，可同时结算提供三维坐标等特点，对传统目视型测量工作而言，是一种重大的变革。目前GPs系统在理论、技术、设备方面已基本成熟，在测绘各领域得到广泛的应用。二、GPS的基本原理和功能特点1．GPS系统的组成GPS系统主要由空间卫星星座、地面监控系统及用户接受设备(数据处理系统)3部分组成，三者有各自独立的功能和作用，但又是有机的配合组成缺一不可的整体系统。空间卫星星座由24颗卫星构成，分布在6个不同的轨道面上，以保证全球均匀覆盖的要求。GPS是基于精确计时的定位系统，采用高精度原子钟作为

3、卫星的核心部件，提供精密时间标准，并以电磁波为载波，发射导航与定位信息。地面监控系统由1个主控站、5个监控站和3个注入站组成，分布于美国本土及其他国外美军基地，地面监控系统对卫星进行连续跟踪和监控，为用户提供具有现势性的导航和定位信息。GPS用户接受设备主要由GPS接受机、天线、电源、电缆组成，另外辅以计算机及专业软件、打印机等数据处理与输出设备。2．GPS系统的定位及工作原理GPs是基于时间同步的几何定位测量系统，有绝对定位和相对定位两种方式。采用接收卫星组数据测定站点到卫星的距离，运用空间距离交会的原理解算出站点的点位坐标，以获得精确的定位结果。GPS定位采用

4、世界大地测量坐标系wGs一84。3．GPS系统的优点相对于经典测量学来说，GPS测量主要有以下优点。(1)全球覆盖连续导航定位。GPS系统可为地球及近地空间用户提供全天候导航定位服务，并可容纳无限多用户。(2)高精度定位。一般双频GPS接收机基线解精度为5toni+1ppm。优于全站仪测量精度。在300—1500mI程精密定位中，GPS观测解析1h以上可使中误差小于0．5inm，而且随着距离的增长，GlX3测量优越性愈加突出。74广西公路学会2005年学术年会论文集(3)提供全球统一的三维坐标信息。GPS定位可提供WGs一84三维坐标，实现全球测量成果统一。(4)

5、测站间无需通视。GPS只要求站点可持续接受卫星信号，而无需相互通视，使选点更加灵活方便。(5)观测速度快、时间短。采用GPS进行20km以内相对静态定位，仅需15—30min。(6)操作简便，自动化程度高。随着科技的进步，目前GPS系统已达到“傻瓜化”的程度，极大地减轻测量工作者的工作紧张程度和劳动强度。(7)全天候作业。GPS观测可在全天候进行，不受天气状况的影响。三、GPS在公路特长隧道控制测量中的应用在道路工程中，GPS目前主要用于建立各种道路工程控制网及测定航测外控点等，同时应用于特大桥梁、隧道等大型构造物的控制测量，亦有应用于公路中线、高程、横断面等一般

6、测量。当前高等级公路的迅速发展对勘测技术提出了更高的要求，用常规测量手段不仅布网困难，而且难以满足高精度的要求。GPS技术由于无需通视，减少了常规方法的中间环节，可构成较强的网形，提高点位精度，同时对检测常规测量的支点也非常有效，速度快、精度高，具有明显的经济和社会效益。广西桂林至梧州高速公路马江至倒水段全长45．695km，建设标准为山岭重丘区高速公路，计算行车速度为80km／h。于K226+140一K231+100段建设茶子脚隧道跨越大瑶山山脉，隧道长3370m。控制测量按四等三角网布设。测区属山岭重丘区地形，山高谷深，植被茂密，荆棘丛生，部分路段呈悬崖陡壁，

7、传统全站仪光电测距法往往因为选点及地面通视困难而影响测量的实施。为形成重视和网形，砍伐工作量相当大，导致工作效率低下、劳动强度大、野外作业艰苦、测设费用增加，而且测量精度低，往往需采用增加测回数、延长观测时间等费时、费工的方法来设法提高精度。根据经验估算，如采用传统全站仪法需7个工作日。1．测量前期工作(1)选点。选点除应满足GPS测量技术要求外。还必须满足特长隧道控制测量的要求。①点位应设在易于安装接受设备、视野开阔的较高点上，视场15。以上不应有障碍物，以免GPS信号被遮挡或被吸收。②点位应远离大功率无线电发射源(如电视台、微波站等)，其距离不得小于400m；

8、应远离高压