GPS在公路隧道平面控制测量中的应用.pdf

公路交通技术2006年8月第4期TechnologyofHighwayandTransportAug.2006No.4

GPS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:A
ApplicationofGPSinRoadTunnelLevelControlledMeasurement

XingTingsong

Abstract:ThispaperagivesabriefintroductiontofeaturesofapplyingGPSinlevelcontrolledmeasurementin
roadtunnels,considerationsandsolutionsinapplyingGPStechnology.BasedonChongqingTongyuroad
tunnel,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aji
2GPS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jjkjij
Δβ
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122312
y=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6120
4η2η225
反射到GPS接收天线上,对GPS信号直接射至GPS+t+14-58t)Nm0
η222
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