公路交通技术2006年8月第4期TechnologyofHighwayandTransportAug.2006No.4GPS在公路隧道平面控制测量中的应用邢庭松(中铁隧道集团三处有限公司,广东深圳518051)摘要:简述GPS用于公路隧道平面控制测量的特点,运用GPS技术应考虑的问题及解决方案,以重庆通渝公路隧道为依托,对GPS用于公路隧道平面控制测量的可靠性进行论述。关键词:GPS;隧道控制;垂线偏差文章编号:1009-6477(2006)04-0117-04中图分类号:U452.1+3文献标识码:AApplicationofGPSinRoadTunnelLevelControlledMeasurementXingTingsongAbstract:ThispaperagivesabriefintroductiontofeaturesofapplyingGPSinlevelcontrolledmeasurementinroadtunnels,considerationsandsolutionsinapplyingGPStechnology.BasedonChongqingTongyuroadtunnel,itgivesademonstrationtoreliabilityofapplyingGPSinlevelcontrolledmeasurementinroadtunnels.Keywords:GPS;tunnelcontrol;perpendicularlineoffset赖方向观测的精度,因此如何消除或减弱垂线偏差1隧道控制特点的影响是其关键性的问题。隧道平面控制网一般采用独立坐标系,便于施导线测量的方向观测值变化到工程椭球面上的工放样。由于施工范围小,隧道施工的高程面通常计算包括垂线偏差改正、由于照准点高程所引起的取隧道的平均高程面作为基准面。改正、由法截弧方向化为大地线方向的改正3项。GPS定位系统属于法线系统而不是以垂线为基因为投影面已升至测区平均高度,各控制点的大地准,隧道控制网平差具有其特殊的一面。地面上观高(地面点沿法线到工程椭球面的距离)不会太大,测的水平角经投影后其大小是不会改变的,但水平故由于照准点高程所引起的改正可忽略不计,且各距离要向施工高程面上变化。由于隧道多位于山导线边较短,由法截弧化至大地线方向的改正,以及区,地面上各点的垂线是不平行的,重力水准面并不方向值由工程椭球面变化至高斯平面的方向变化也是一个规则的曲面,法线与垂线不一致,存在一个夹可略去。至此只剩下垂线偏差改正角即垂线偏差β。由于GPS定位系统属于法线系,:Δξηа统,它与常规地面测量建立的控制网显然有差别,常Lji=(-jsinAj+jcosAji)ji规地面测量控制网放样均受到不均匀重力场即各点式中:ξj和ηj为测站点j处的垂线偏差分量;Aji为ji垂线与起始垂线不相平行的影响,而GPS控制网则边的方位角;aji为ji边的高度角。不受其影响,所以常规测量距离观测要归化改正到i,j,k的垂线偏差改正为:工程椭球面上和归化至平均高程面上的差别一般可Δβj=(-ξjsinAjk+ηjcosAjk)tanаjk-(-ξj以忽略,这也是隧道控制采用独立坐标的原因。sinAji+ηjcosAji)tanаji由上式可看出,i,j,k3点大致等高时,ajk和aji2GPS隧道控制主要问题及解决方法均接近于零。此时,无论H,A,A,ξ取何值,均有:2.1垂线偏差对隧道控制网的影响jjkjijΔβ由于隧道多位于山区,各点的垂线偏差很难准j≈0,即观测角的垂线偏差为零,即在每个确测定,无法以法线为准的GPS成果与变化成垂线洞口布设的GPS控制点能够尽量位于同一高程面为准的施工测量相一致,隧道在贯通误差上主要依上,则可消除或减弱垂线偏差对隧道控制网的影响。收稿日期:2005-09-22公路交通技术8112006年2.2多路径效应的影响122312y=Nm0+(1-t+η)Nm0+(5-18t多路径效应是指GPS信号射到其他物体上以61204η2η225反射到GPS接收天线上,对GPS信号直接射至GPS+t+14-58t)Nm0η222接收天线上的直接干扰。多路径误差的大小,取决式中:t=tgB;=ecosB;1=Li-10;02于反射波的强弱和用户天线抗衡反射波的能力。在X=C0B-cosB×sinB(C1+C2×sinB+C3×46一般环境下,多路径效应对坐标的影响能达到5～9sinB+C4×sinB)cm,在高反射情况下可达到15cm。实践证明,观测C0、C1、C2、C3为只与椭球有关的常数,可由