期刊網GPS及電子全站儀在隧道貫通工程控制測量的應用 推薦本站優秀雜志《信息網絡安全》,《信息網絡安全》論文發表官方網站 是公安部主管，公安部第三研究所主辦的綜合性專業月刊，是公安部公共信息網絡安全監察局及其下屬各網絡安全監察部門對外宣傳的窗口。

　　摘要：近幾年來，全國水電事業發展迅速，充分利用水資源，改善生態環境，緩解電力緊張成為大家的共識，本人根據多年來在工程測量工作中的實踐經驗，著重談談在小水電建設中常常碰到的隧道貫通控制測量問題。控制測量是基礎工作，它是線路定向，測繪帶狀地形圖，及施工測量的主要依據。由于GPS定位精度高，速度快，不必兩點間通視等特點，目前，測繪行業普遍采用GPS方法替代常規控制測量。本文根據隧道貫通工程控制測量的特點，探討GPS及電子全站儀用于隧道貫通控制測量中的有關問題，主要包括：布網、GPS網精度設計、選點及電子全站儀在施工放樣中的應用。

　　關鍵詞：期刊網,GPS,電子全站儀,隧道貫通工程控制測量

　　1隧道洞外GPS平面控制網的布設

　　小水電建設中的貫通工程屬于線路工程，線路GPS網級精度要求，每0.5～1Km布設一個或兩個GPS點，若準備用常規方法進行加密或直接為施工服務，則應有通視方向。在首級網的基礎上可采用GPS按三角網、四邊網形式進行次級網加密。

　　GPS用于線路控制的作業方式采用一般靜態或快速靜態各時段異步環應構成網形。如三角形、四邊形、環形等，使得每一條基線都得到一定程度的檢核，有利于保證成果的可靠性，一般不得用單基線定點，同時線路首級控制測量的精度，不應低于國家四等網的精度要求。GPS測量本身不需點間通視，但應考慮利用常規方法進行線路定位測量，施工測量及地形圖測繪的要求，布設的首級網點，次級網點應有通視方向。因此在隧道洞口外應布設兩個能夠互相通視的GPS控制點。

　　在GPS網的總體設計中，精度指標是比較重要的參數，它的數值將影響GPS網的布設方案，觀測數據處理以及作業時間和經費。在實際設計工作中，要根據所作控制的實際需要和可能，合理的制定，既不能制定過低而影響網的精度，也不必要盲目追求過高精度而造成不必要的人力及資金浪費。

　　小水電建設中的隧道貫通工程一般位于地形復雜，山勢陡峭的崇山峻嶺中，地形狹長的峽谷，一般來講隧道可能都是幾條，在布網的過程中一定要掌握以下設計原則：①GPS一般應通過獨立觀測邊構成閉合圖形，例如三角形、四邊形、多邊形等，以增加檢核條件，考慮到小水電工程的隧道一般有一個以上隧道，且屬于線路工程，我們采用四邊形網較合適，但GPS接收器至少需要4臺;②GPS網點應盡量與原地地面控制網點相重合，重合點不應小于3個(不足時應聯測)，且在網中應分布均勻，以便可靠地確定GPS網與地面網之間的轉換參數;③GPS網點應考慮與水準點相重合，一般應根據要求以水準測量方法進行量測;④為了便于觀測和水準聯測，GPS網點一般應設在視野開闊和容易到達的地方;⑤為了便于用常規方法聯測或擴展，可在網點布設一通視良好的方位點，以建立聯測方向。方位點與觀測站的距離，一般應大于100～150m。

　　2選點

　　由于GPS測量觀測站之間不需要相互通視，而且網的圖形結構也比較靈活，所以選點工作比常規控制測量的選點工作簡便。但由于點位選擇的合理與否對于保證觀測工作的順利進行以及保證測量結果的可靠性，均具有重要意義，所以，選點工作開始之前，應充分收集和了解有關測區的地理情況，以及原有測量標志點分布及保持情況，以便確定適宜的觀測站位置，選點工作通常應遵循以下原則：

　　①觀測站(接受天線安置點)應遠離大功率的無線電發射和高壓輸電線，以避免其周圍磁場對GPS衛星信號的干擾。接收機天線與其距離一般不得小于200M;②觀測站附近不應有大面積的水域，或對電磁場反射強烈的物體，以減弱多路徑效應的影響;③觀測站應設在易于安置接受設備的地方，且視場開闊。在視場內周圍障礙物的高度角，根據情況應大于10～15度，以減弱對流層折射的影響;④觀測站應選在交通方便的地方，并且便于用其它測量手段聯測和擴展;⑤對于基線較長的GPS網，還應考慮觀測站附近要有良好的通訊設施;⑥點位選定后(包括方位點)，均應按規定繪制點之記，其主要內容應包括點位略圖;⑦基于小水電建設工程通常有幾個隧道，因此應考慮在每個洞口附近布設兩個大約相隔100～200米，且互相通視的GPS點。

　　3觀測

　　根據作業時接收機的臺數，交通車輛及GPS網形，應編制每天的觀測計劃，依照實際作業的進展情況對觀測計劃進行必要的調整，觀測計劃是順利高效完成GPS控制的重要保證。

　　按觀測計劃各組人員需按時到達指定的點位并作好儀器安置和開機的準備工作，開機后應認真量取儀器高，并逐項填寫GPS測量手簿。在觀測過程中，應時刻注意接收機的工作狀態，包括PDOP、信噪比，接受信號的類型和數量，存儲容量、電池余量，發現異常及時處理。在觀測過程中應防止人及其它物體碰動天線阻礙信號。

　　4電子全站儀在隧道貫通施工放樣中的應用

　　施工放樣概述：施工放樣的任務是將圖紙上設計的建(構)筑物體的平面位置和高程，按設計要求、以一定的精度在實地標定出來，作為施工的依據。施工放樣包括平面位置和高程放樣，又分為直線放樣、曲線放樣、曲面放樣和形體放樣，即點、線、面、體的放樣。放樣與測量的原理相同，使用的儀器和方法也相同，只是目的不一樣。測量是把具體物體或目標點的位置用坐標的形式定下來。放樣方法分直接放樣法和歸化法放樣。直接放樣法是根據放樣點的坐標計算放樣元素，用逐漸趨近法測出放樣點的坐標，將計算的放樣點的理論與坐標與實測坐標相比較，由差值可歸化改正到理論位置的方法。

　　放樣方法：極坐標法、直角坐標法、各種交會法(如方向交會、距離交會、方向距離交會)、偏角法、偏距法、投點法等。采用的儀器除常規的光學經緯儀、電子經緯儀、光學水準儀、電子水準儀、全站儀及一些專用儀器外，目前GPS技術也可用于工程的施工放樣。

　　以下談談在隧道貫通工程中經常用到的兩種放樣方法，高程放樣和坐標放樣。

　　4.1高程放樣

　　可采用幾何水準法和電磁波測距三角高程法放樣，一般用水準儀或電子全站儀進行。如圖(1)所示，用電子全站儀放B點的高程，在O處架設全站儀，后視已知點A(目標高為 )，測得OA的距離S1和垂直角α1，從而得全站儀的視線高程為：HO=HA+L-△h1

　　然后測定OB的距離S2和垂直角α2，從而得B點(目標高也為 )高程為： HB=HO+△h2-L=HA-△h1+△h2

　　將測得的B點高程HB與設計值比較，可得到放樣高程點B。

　　4.2坐標放樣方法

　　方法一：如圖(2)已知點A、點B、D1、D2的坐標，而D1、D2為互不通視洞口點，D1、D2為隧道軸線，若洞口點D1方便擺設儀器，則將全站儀置于洞口D1上，輸入測站已知點D1的坐標。后視已知點B，瞄準后視點B定向，按下反算方位角鍵，則儀器自動將測站與后視方位角設置在該方向上。而后轉入放樣模式，輸入放樣點D2 坐標，然后按下放樣鍵，旋轉儀器，使儀器到達放樣的方向線上。而后在軸線D1D2或D1D2 的反向延長線上放樣測出洞口開挖方向控制點F。

　　方法二：若D1不便架設全站儀，則在B點架設儀器，以后視點A為方位定向。而后在D1、D2的反向延長線的適當位置計算出F點坐標，而后輸入放樣點F的坐標，按下放樣鍵，實地測定出F點位置。而后將儀器置于F點，以后視點B為方位定向。輸入放樣點D1或者D2的坐標，按下放樣鍵，定出洞口開挖方向線。

　　方法三：在實際工作中，往往采用自由設站法進行放樣如圖：(3)，這時全站儀不必架設在一個便于觀測地方如圖(3)中的O點通過對A、B兩點。后方交會測定出O點坐標，按照方法(一)、(二)所述定出隧道軸線D1D2的方向延長線的點F，而后在方向點F上設站，定出洞口開挖的方向線。

　　以上是我多年來運用GPS和電子全站儀進行隧道施工放樣的一點體會。僅供參考。