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GPS在长大隧道控制测量的应用
GPS即全球定位系统（GLOBALPOSITIONINGSYSTEM）是以卫星为基础的无线电定位系统，它是现代精密定位测量的一项新技术。定位系统的卫星系统是以轨道近12h环绕地球一周的专用NAVSTAR为基础的，这些卫星发播精确时间和位置的信号，可用接收机接收，经处理后，提供导航及定位资料。共24颗卫星构成GPS卫星全星座，保证全球任何地点、任何时候都能同时观测到4颗及4颗以上的卫星。地形开阔，观测到的卫星相对就多。当然，观测到的卫星越多，数据就越准确。
隧道施工控制测量的主要目的是控制隧道横向和高程贯通误差，确保隧道开挖中线正确贯通。隧道控制测量分为地上、地下以及地上与地下联测三个部分。
一．工程概况
云雾山隧道进口位于重庆市壁山县大路镇,出口位于重庆市铜梁县蒲吕镇，隧道位于川东平行岭谷华蓥山帚状褶皱带向南西延伸的低山地形地貌区，其特点是背斜成山,紧密狭窄，向斜为谷，形成典型的隔挡式构造。受构造及岩性差异的影响，形成“一山二岭一槽”的特点。区内最高点高程为723m，最低点高程263m，相对高差460m。云雾山隧道是一座上下分离的四车道高速公路长隧道，左线隧道起讫桩号ZK37+815～ZK41+400，长3585m。右线隧道起讫桩号YK37+815-YK41+395，长3580m。左右线都位于直线和曲线上，处于2.2%的单下坡。隧道净宽10.5m，净高5.0m。上、下行累计长度7165m。最大埋深335m。隧道采用“新奥法”施工，在洞口段因为成洞条件困难，衬砌设计为明洞形衬砌，其余地段为复合式衬砌。
二．测量基本思路
地上测量：采用GPS点双口连测平差的方法。
地下控制测量：根据本隧道的特点，曲线分布在洞口段，曲线段施工控制测量采用洞口的控制点利用全站仪直接布设三角网控制；参考有关资料后，直线段利用三种导线平面和高程测量观测值，分别算出各自导线点的横向Y坐标和高程，最后取2种（基本导线点和施工导线）或3种（主要导线、基本导线、施工导线）导线点Y坐标和高程的加权平均值，作2种或3种导线公共点最终的横向Y坐标和高程坐标值。纵坐标以最后一次测量结果为准，利用新的三维坐标对原来的坐标值进行改化，以改化后的坐标指导施工。地上地下联测：主要是利用洞外控制与洞内控制点的测量平差，减小施工测量的误差。
三．地上控制测量
1、首先布设导线，根据地形，由于山高坡陡，丛林茂盛，通视条件不好，隧道进口布设成四边形，采用设计院提供的三个导线点(YWS08,YWS09,HC196)和新增加的A004；隧道出口布设三角形加四边形，采用设计院提供的两个导线点(GPS19,GPS20)和新增加的A001,A002,A003。仪器采用南方北极星9600型GPS接收机四台套，采用静态定位模式，标称精度5+1ppm。观测按<<公路全球定位系统(GPS)测量规范>>(JTJ/066-98)标准的二级GPS控制网测量基本技术指标进行，施测中卫星高度角>15采集时间间隔为10s,静态观测时间平均为90min,点位图形强度因子(GDOP)<4施测时段数>1,有效观测卫星数>5。内业数据处理采用南方GPS数据处理专用软件。GPS控制测量成果以设计院提供的GPS19和GPS20为起算依据，采用隧道测区平均中央子午线106°10｀，隧道出口平均高程面366m。利用导线的闭合差，估算隧道的贯通误差，是否满足《测规》要求。当然，估算隧道贯通误差的前提条件是，闭合差不能超限。闭合差超限可以用来解决的方法为：
（1）、重新布设导线测量；
（2）、调整GPS点的坐标。
贯通误差的估算：m=±√m2yβ+m2yl
myβ——由于测角误差影响所产生在贯通面上的横向中误差（mm）
即：myβ=±mβ/ρ√∑R2x
myl———由于测长误差影响所产生在贯通面上的横向中误差（mm）即：myl=±ml/l√∑d2y
其中mβ———由导线的闭合差求算的测角中误差（″）
Rx———导线在邻近隧道两两洞口联机的一条导线上的各导线点至贯通面的垂直距离（m）
ml/l———导线边边长相对中误差
dy———导线在邻近隧道两两洞口联机的一条导线上的各导线边在贯通面的投影长度（m）
估算的贯通误差，若超过规范要求，可试用调整双口或单口的控制点的坐标，使之在规范允许之内，则可进行地上与地下的联测。云雾山隧道的估算贯通误差为1cm，在规范允许的8cm之内。事实证明，精度满足规范要求。
四．地上与地下联测
云雾山隧道进出口均为曲线。根据地上控制测量，进出口端切线上各两个投点的坐标可以算出。根据四个控制点的坐标即可算出两切线间的偏角α（偏角α=两切线方位角之差）。由于全站仪的应用，结合经纬仪，即可进行进洞开挖。进洞后，及时设置洞内控制点，并及时检校，已免破坏，影响测量精度。
五．地下控制测量