GPS测绘在隧道施工中的应用新探

赵映友

（云南新创新交通建设股份有限公司，云南 昆明 650000）

GPS即全球定位系统，具有全天候、高精度、覆盖面广三大特点。就目前状况而言，GPS的精度已经能够满足大部分的测绘需求，在地形工程测量、地表沉陷监测中发挥了十分重要的作用。将GPS技术应用到隧道工程测绘工作当中，做好控制测量、地形测量、施工放样与基平测量等方面的工作，弥补了传统测量手段的不足，同时，又在精度、效率与成本上发挥了重大的优势，并且发挥着越来越重要的作用。

1 传统隧道测绘方法的不足

对于隧道而言，在对其进行建造时主要考虑多个方面的因素，例如隧道所在地段否影响居民用地、周围地质环境是否符合建立隧道、隧道的功能性是否能够得到有效满足等。除此之外，为了保证隧道的畅通性，还需要综合考虑到进出隧道的车种、车辆体积等。一般情况下，对于隧道的测绘，传统的测绘方法是排除多个勘探分队逐一对各项参数进行勘测，这样不仅耗费了大量的人力、物力、时间，同时，对于测绘的精度也难以做出有效的保证。为了解决隧道测绘问题往往需要安排大量的测绘人员花费大量的时间进行测绘，这种测绘工作量大且工作效率相对较低。由此可见，传统测绘方法的弊端日益显现，已经无法满足测绘需求，需要引进新技术，对测绘方法做出调整与优化。

2 GPS测绘自动化系统

首先，通过对GPS全球定位系统进行应用，能够有效获取隧道的各项地质信息，将获取的地质信息进行科学有效的数据处理，就可以形成道路电子地图。将GPS应用于测绘工作能够在很大程度上减少测绘人员的劳动强度，同时，在测绘效率与测绘精度上也发挥出了明显的优势。其次，GPS测量系统的自动化程度高，具备快速测量的手段，道路测绘系统通过利用GPS全球定位系统可以快速获取到被测量道路的三维坐标地址、转弯半径、坡度等参数，这对隧道的建设提供了十分有利的帮助。除此之外，利用GPS可以精确地测量出隧道建设所需要的隧道地质、地貌等相关数据。通过GPS定位系统可以建立起工程控制网，这样一来，点位选择更加多样化，且作业时间相对较短，测绘的精度有了很大程度上的提高。

3 GPS隧道路线控制测绘量等级的测定

在利用GPS进行隧道路线测量的过程中，首先需要在充分结合具体路线的基础上对GPS控制网进行有效的确定，隧道GPS控制量共分为四个等级，需要根据不同类型的工程项目确定GPS控制量等级。一般情况下，对于大型桥梁或者隧道工程的控制网应当采用一级、二级精度等级，而对于隧道而言，可以将三级精度等级作为隧道路线的额首级控制网，并在此基础之上将四级控制网作为隧道的施工控制网。需要注意的是，应该对控制点之间的距离进行合理而与有效地控制，平均距离一般控制在500 m左右较为适宜。在具体的布设汇总，还需要充分结合实际情况选择分级布设、同级布设或者越级布设方式。在运用GPS对路线进行控制测量的过程中，GPS接收机是关键设备，在整个测量中发挥了十分重要的作用。因此在使用之前，需要对其进行科学合理的检测，主要检测其性能与可靠性是否能够满足相关需求，所检验的内容包含有一般性检验、通电检验以及实测检验。对于GPS接收机而言，按照频率分类大致可以分为单频与双频，双频接收机的优势主要表现为两个方面：一方面双频接收机的点间距离不会受到限制；另一方面在快速静态和动态测量中，能够快速地解算整周模糊值。一般情况下，在基线较长或者应用快速定位模式进行测量时可以选择采用双频接收机，而对于一般隧道的控制测量，则可以采用单频接收机。

4 GPS在隧道测绘中的具体应用

在这种作业模式之下，采用了两台或者两台以上的GPS接收机，将这些接收机分别设置在不同的控制点之上，这样一来就构成了基线，并在此基础之上实现了对于四颗卫星以上在一个时间段内的同步观测，每个时段的时长大约在45～90 min的范围之内。需要注意的是，所有已观测基线应该组成一系列的闭合图形，这样一来，就能够有效提高测绘的可靠性。一般情况下，这种静态定位作业模式的相对定位精度可以达到5 mm+1 mg/LD，能够满足隧道路线控制测量的要求。在此基础之上还可以形成快速静态定位作业模式，在快速静态定位作业模式之下，主要是通过在测区中选择一个基准站并设置一台接收机对所有的可见卫星进行连续的跟踪，而另外一台接收机则按照顺序在各个待定点上设站。因为这种模式采用了一种快速解算整周未知数的算法，所以在每个点之上只需要观测少量的时间，这样一来，作业的效率就得到了很大程度上的提升。需要注意的是，在这一模式之下应该对待定点与基准点之间的距离进行合理而有有效的控制，一般控制在20 km之内较为适宜。然而这一模式也存在着一定的弊端，因为两台接收机在工作时并不能构成闭合图形，因此无法进行闭合差检验，进而导致这一模式的可靠性相对较差，难以适用于一些特殊的控制网。除此之外，通过对GPS技术进行有效地利用，能够实现对于整个工程所需控制点的一次测试，同时，配合使用常规的测绘技术，可以在很大程度上提高施工放样的效率，同时，还可以利用GPS高程测量技术有效实现隧道基本测量。在隧道验收的过程之中，GPS技术也发挥了十分重要的作用，可以通过GPS接收机来实现对于隧道几何指标的有效检核，除此之外，相关的测量信息会经过数据处理软件实时提供测量结果，在工作效率上得到了很大程度上的提升。因此，通过GPS技术进行有效地运用，做好基线处理、控制网选点、施工放样等方面的工作，不仅可以节约大量的时间，提升隧道施工效率。同时，GPS技术在测量精度上发挥出重大的优势，对隧道施工测量的精度与质量进行了有效的保证。

5 结语

文章主要针对GPS在隧道测绘中的应用进行研究与分析。首先，对传统测绘的缺陷进行了一定程度的阐述，指出了传统测绘在测绘效率、测绘精度、工作量大等方面的不足;其次，介绍了GPS测绘自动化系统，指出了GPS利用于隧道测绘的优势；最后，在此基础之上分析了GPS路线控制测绘量等级的测定以及GPS在隧道测绘中的具体应用。综上所述，隧道传统测绘方式存在着诸多的不足，已经难以满足测绘发展需求，将GPS全球定位系统应用于隧道的测绘当中，充分利用GPS技术全天候、高精度、覆盖面广的特点，有效提高隧道测量的精度与及时性。