淺析GNSS技術在隧道貫通測量中的應用

摘 要:貫通測量是一個責任和作用都非常重大的工作。對于如何提高貫通測量的精度，學術界和工程界有著不同的看法和手段。而在貫通測量之中引入GNSS技術是大家一致的觀點，本文就GNSS技術在隧道貫通測量中的應用進行了分析，希望本文的研究可以為提高我國隧道貫通測量精度做出有益的借鑒。

關鍵詞:GNSS技術 隧道 貫通測量

中圖分類號:U452文獻標識碼:A文章編號:1674-098X(2012)08(a)-0075-01在隧道施工的過程之中，隧道的貫通測量是極為重要的一個環節，它涉及到地面和井下兩個方面的工作。貫通測量的結果既要為隧道工程建設服務，也要為隧道安全生產提供信息，并將這些信息傳遞給管理者，以使其做出決策。在貫通測量中任何細微的誤差都會導致井下事故的發生。因此，貫通測量是一個責任和作用都非常重大的工作[1]。對于如何提高貫通測量的精度，學術界和工程界有著不同的看法和手段。本文就GNSS技術在隧道貫通測量中的應用進行了分析，希望本文的研究可以為提高我國隧道貫通測量精度做出貢獻。

1 隧道貫通測量概述

1.1 隧道貫通測量基本方法

所謂隧道的貫通測量是指采用同向、兩相或多相掘進的工作面，對同一井巷進行掘進時，使其按照設計要求為了在預定地點正確接通而進行的測量工作。貫通測量一般分為以下三類[2]:一井內巷道貫通，兩井之間的巷道貫通和立井貫通。每一種貫通測量都有其特殊的要求，但是其必須完成以下幾種幾何要素的測量，分別是:貫通巷道中心線的坐標方位角，貫通巷道腰線的傾角(坡度)，貫通距離等等。

1.2 隧道貫通測量的技術要求

(1)對于原始資料的研究要有極高的可靠性，測量數據應該準確無誤[3]。

(2)在進行貫通測量時，應該有獨立的核檢機制，要在測量結束后進行復測復算，以降低測量誤差

(3)要對一些特殊的工況，采取相關措施提高測量精度。

(4)要及時對施測成果進行精度分析，對比原誤差預計的精度，總體來說，測量精度不能低于原精度要求。

2 GNSS技術在隧道貫通測量之中的應用

2.1 應用方法

若想在隧道貫通測量之中應用GNSS技術，必須首先在隧道地表建立GNSS控制網或光電導線網，并在被測隧道附近布設GNSS平面控制點。完成以上工作之后開始測量，測量的起始數據為GNSS點的坐標和方位，在測量過程之中，布設光電測距支導線，對近井點進行測量。并對采用AT-G6水準儀進行二等水準測量，對近井點的高程進行求得，用此數據作為起算數據。通過以上的測量方式，可以應用GNSS技術，提高隧道貫通測量的精度[4]。

2.2 應用過程之中存在的問題分析

在隧道貫通測量之中應用GNSS技術，存在以下一些問題:

(1)GNSS控制網的相對測量精度比較高，但是在我國一般隧道建設中大多沿用1954年北京坐標系統，按1954年北京坐標系統統對大地點成果進行平差，這樣得到相對精度就要比GNSS控制網低1-2個數量級，橢球定向、定位三維不明確，大地點在框架內的建立時間過長，其易受到地殼運動、固體潮的影響。這些影響會使其參數一定的位移。因此在1954年北京坐標系統系下對GNSS網進行平差分析，會使少量點的小型GNSS網的1954年北京坐標系統下大地點間的不兼容性問題被掩蓋，需要對GNSS成果的可靠性進行檢驗來使不確定因素予以消除[5]。

(2)我國的隧道工程大多處于人煙稀少的山區，而在山區地區建設GNSS近井網一般都會在建網區域內存在茂密的植被，這些植被給GNSS測量結果帶來不利影響，一般往往通過光電導線成果對測量結果進行檢驗，以給類似情況的GNSS測量提供經驗。

(3)在光電導線測量過程中往往會存在許多不利的氣象條件，如溫度、霧大，氣壓濕度、隨地表起伏存在較大變化，需要采用GNSS的測量結果對其進行檢驗。

3 如果更好的應用GNSS技術，提高隧道貫通測量精度措施

3.1 應用GNSS技術提高隧道貫通測量精度，要做好相關基礎工作

為了更好的在隧道貫通測量之中應用GNSS技術，首先應該做好相關基礎工作，如圖紙錯誤的校檢工作。雖然在井巷設計圖紙的設計過程之中，有層層的校檢程序，但是難免存在這樣或那樣的錯誤。因此，在進行隧道貫通測量時，應該把好圖紙資料審核關，這也是提高測量精度的頭等大事。

3.2 應用GNSS技術提高隧道貫通測量精度，還必須認真對待誤差預計工作

在隧道貫通測量之中，應用GNSS技術往往由于測量標準和精度的不同，而產生誤差。因此，對這些誤差必須在貫通工程施測之前必須進行誤差預計，對應用GNSS技術在進行貫通測量可能達到的精度進行必要的估算，以在測量結果完成之后，完成相關的誤差補償。在應用GNSS技術時，由于其技術的先進性和復雜性，應該遵循“精度上允許，技術上可行，經濟上合理”的原則，選擇適合GNSS技術的合理的測量方案和測量方法。

3.3 應用GNSS技術提高隧道貫通測量精度，要認真做好立井定向工作

貫通工程測量的重要環節是立井聯系測量，這也是GNSS技術應用存在誤差的重要環節，因此，立井聯系測量應該對GNSS技術的地表誤差進行補償，使隧道上下取得統一高程和坐標。因此，在進行相關測量工作之前，應該對定向施測方案進行選擇和制定，一般方式:由地面通過立井采用鋼絲向定向水平投點，用以傳遞坐標和方向，并加測陀螺定向邊。而為了提高測量精度也可以采用激光垂直儀進行投點。

3.4 應用GNSS技術提高隧道貫通測量精度，要建立專用地面控制網

對地面專用GNSS控制網進行建立是應用GNSS技術提高隧道貫通測量精度的堅實基礎，隨著隧道施工的不斷進行，原有GNSS控制網的地面控制點往往會收到不同程度的影響，這就使地面控制點往往不可靠，所以，首先應檢測原有的地面控制點，以驗證其檢測精度是否符合隧道貫通測量的要求。若無法滿足要求應該重新建立專用控制網，而對GNSS控制網進行建立時，應該根據實際的應用情況布設三角網或精密導線。

參考文獻

[1]煤礦測量規程[M]．煤炭工業出版社，1989．

[2]師培濤．淺談GNSS定位系統及其應用[J]．大眾科技:2010，(4):67

[3]胡國輝，范勝林，袁信．GNSS定位定向系統的研究[J]．宇航學報:2010，(4):111-116．

[4]張國良，朱家鈺，顧和和．礦山測量學[M]．徐州:中國礦業大學出版社，2011．

[5]鄭文華，魏峰遠，吉長東，等．地下工程測量[M]．北京:煤炭工業出版社，2010.