GPS測繪在隧道施工中的應用新探

趙映友

（云南新創新交通建設股份有限公司，云南 昆明 650000）

GPS即全球定位系統，具有全天候、高精度、覆蓋面廣三大特點。就目前狀況而言，GPS的精度已經能夠滿足大部分的測繪需求，在地形工程測量、地表沉陷監測中發揮了十分重要的作用。將GPS技術應用到隧道工程測繪工作當中，做好控制測量、地形測量、施工放樣與基平測量等方面的工作，彌補了傳統測量手段的不足，同時，又在精度、效率與成本上發揮了重大的優勢，并且發揮著越來越重要的作用。

1 傳統隧道測繪方法的不足

對于隧道而言，在對其進行建造時主要考慮多個方面的因素，例如隧道所在地段否影響居民用地、周圍地質環境是否符合建立隧道、隧道的功能性是否能夠得到有效滿足等。除此之外，為了保證隧道的暢通性，還需要綜合考慮到進出隧道的車種、車輛體積等。一般情況下，對于隧道的測繪，傳統的測繪方法是排除多個勘探分隊逐一對各項參數進行勘測，這樣不僅耗費了大量的人力、物力、時間，同時，對于測繪的精度也難以做出有效的保證。為了解決隧道測繪問題往往需要安排大量的測繪人員花費大量的時間進行測繪，這種測繪工作量大且工作效率相對較低。由此可見，傳統測繪方法的弊端日益顯現，已經無法滿足測繪需求，需要引進新技術，對測繪方法做出調整與優化。

2 GPS測繪自動化系統

首先，通過對GPS全球定位系統進行應用，能夠有效獲取隧道的各項地質信息，將獲取的地質信息進行科學有效的數據處理，就可以形成道路電子地圖。將GPS應用于測繪工作能夠在很大程度上減少測繪人員的勞動強度，同時，在測繪效率與測繪精度上也發揮出了明顯的優勢。其次，GPS測量系統的自動化程度高，具備快速測量的手段，道路測繪系統通過利用GPS全球定位系統可以快速獲取到被測量道路的三維坐標地址、轉彎半徑、坡度等參數，這對隧道的建設提供了十分有利的幫助。除此之外，利用GPS可以精確地測量出隧道建設所需要的隧道地質、地貌等相關數據。通過GPS定位系統可以建立起工程控制網，這樣一來，點位選擇更加多樣化，且作業時間相對較短，測繪的精度有了很大程度上的提高。

3 GPS隧道路線控制測繪量等級的測定

在利用GPS進行隧道路線測量的過程中，首先需要在充分結合具體路線的基礎上對GPS控制網進行有效的確定，隧道GPS控制量共分為四個等級，需要根據不同類型的工程項目確定GPS控制量等級。一般情況下，對于大型橋梁或者隧道工程的控制網應當采用一級、二級精度等級，而對于隧道而言，可以將三級精度等級作為隧道路線的額首級控制網，并在此基礎之上將四級控制網作為隧道的施工控制網。需要注意的是，應該對控制點之間的距離進行合理而與有效地控制，平均距離一般控制在500 m左右較為適宜。在具體的布設匯總，還需要充分結合實際情況選擇分級布設、同級布設或者越級布設方式。在運用GPS對路線進行控制測量的過程中，GPS接收機是關鍵設備，在整個測量中發揮了十分重要的作用。因此在使用之前，需要對其進行科學合理的檢測，主要檢測其性能與可靠性是否能夠滿足相關需求，所檢驗的內容包含有一般性檢驗、通電檢驗以及實測檢驗。對于GPS接收機而言，按照頻率分類大致可以分為單頻與雙頻，雙頻接收機的優勢主要表現為兩個方面：一方面雙頻接收機的點間距離不會受到限制；另一方面在快速靜態和動態測量中，能夠快速地解算整周模糊值。一般情況下，在基線較長或者應用快速定位模式進行測量時可以選擇采用雙頻接收機，而對于一般隧道的控制測量，則可以采用單頻接收機。

4 GPS在隧道測繪中的具體應用

在這種作業模式之下，采用了兩臺或者兩臺以上的GPS接收機，將這些接收機分別設置在不同的控制點之上，這樣一來就構成了基線，并在此基礎之上實現了對于四顆衛星以上在一個時間段內的同步觀測，每個時段的時長大約在45～90 min的范圍之內。需要注意的是，所有已觀測基線應該組成一系列的閉合圖形，這樣一來，就能夠有效提高測繪的可靠性。一般情況下，這種靜態定位作業模式的相對定位精度可以達到5 mm+1 mg/LD，能夠滿足隧道路線控制測量的要求。在此基礎之上還可以形成快速靜態定位作業模式，在快速靜態定位作業模式之下，主要是通過在測區中選擇一個基準站并設置一臺接收機對所有的可見衛星進行連續的跟蹤，而另外一臺接收機則按照順序在各個待定點上設站。因為這種模式采用了一種快速解算整周未知數的算法，所以在每個點之上只需要觀測少量的時間，這樣一來，作業的效率就得到了很大程度上的提升。需要注意的是，在這一模式之下應該對待定點與基準點之間的距離進行合理而有有效的控制，一般控制在20 km之內較為適宜。然而這一模式也存在著一定的弊端，因為兩臺接收機在工作時并不能構成閉合圖形，因此無法進行閉合差檢驗，進而導致這一模式的可靠性相對較差，難以適用于一些特殊的控制網。除此之外，通過對GPS技術進行有效地利用，能夠實現對于整個工程所需控制點的一次測試，同時，配合使用常規的測繪技術，可以在很大程度上提高施工放樣的效率，同時，還可以利用GPS高程測量技術有效實現隧道基本測量。在隧道驗收的過程之中，GPS技術也發揮了十分重要的作用，可以通過GPS接收機來實現對于隧道幾何指標的有效檢核，除此之外，相關的測量信息會經過數據處理軟件實時提供測量結果，在工作效率上得到了很大程度上的提升。因此，通過GPS技術進行有效地運用，做好基線處理、控制網選點、施工放樣等方面的工作，不僅可以節約大量的時間，提升隧道施工效率。同時，GPS技術在測量精度上發揮出重大的優勢，對隧道施工測量的精度與質量進行了有效的保證。

5 結語

文章主要針對GPS在隧道測繪中的應用進行研究與分析。首先，對傳統測繪的缺陷進行了一定程度的闡述，指出了傳統測繪在測繪效率、測繪精度、工作量大等方面的不足;其次，介紹了GPS測繪自動化系統，指出了GPS利用于隧道測繪的優勢；最后，在此基礎之上分析了GPS路線控制測繪量等級的測定以及GPS在隧道測繪中的具體應用。綜上所述，隧道傳統測繪方式存在著諸多的不足，已經難以滿足測繪發展需求，將GPS全球定位系統應用于隧道的測繪當中，充分利用GPS技術全天候、高精度、覆蓋面廣的特點，有效提高隧道測量的精度與及時性。