摘要 从目前的GPS系统发展情况来看，因为其速度快、精确度高等特点，使得其在工程测量、海洋测绘、航空摄影测量等诸多领域得到广泛的应用。根据笔者经验，针对隧道工程测量中的GPS的实际应用，进行探讨。
关键词 GPS；隧道；测量
目前，全球卫星定位系统正在发展与全面的建成，也给测绘与导航带来了一场新的技术性革命。GPS大量用于测绘、气象、水利、军事等多个方面，而在城市控制网的建立，改造以及大地的测量中已有较为广泛的运用。随着观测、数据的处理正日益完善，在隧道的测量控制当中，GPS已经得到了越来越广泛的运用。
1 GPS的工作原理及测量优点
将GPS测量技术与常规测量技术相比：①使用GPS的观测精度在一般的情况之下，相比常规测量都明显偏高；②使用GPS进行测量，不再需要进行测站间的相互通视，可以根据事情的具体情况来确定点位，从而让测量工作更加的方便、灵活；③随着GPS技术不断的进步、不断的完善，在使用GPS进行测量的时候，对于静态相对定位，每一站仅仅需要30min左右的时间就足够，而动态的相对定位则只需要几秒钟就能够完成；④随着科技的发展，GPS接收机已经拥有越来越高的智能化，对于从事观测的技术人员，只需要简易的操作，GPS接收机就能够自行的进行隧道的观测与结果记录；⑤GPS测量不受任何时间、地点、天气的约束，能够随时的进行观测；⑥GPS测量能够将测站点的三维坐标精确的测定出来，精度已经能够满足四等水准测量的要求。
2 GPS测量应用实例
2.1 工程概况
隧道工程的山上树木较多、地形相对复杂、无论是通视还是行走都不方便。为了此工程的前期设计以及后期的施工方便，首先需要建立出首级的控制网。在前期的设计当中，考虑到通视、行走、工期等各方面的原因影响着施工进度，另外，为了提高施工的测量精度，此工程决定采用GPS测量技术。
2.2 GPS测量的外业观测及实施
对于GPS控制点的布设原则如下。
1）为了让GPS的控制点的坐标与隧道的设计坐标能够统一，方便在施工期间计算放样的数据，在曲线隧道的每一个切线之上或者是在直线隧道的中心线之上，都应该布置两个用于测量的GPS控制点。
2）在每一个隧道的进洞口都应该布置上至少两个能够相互进行通视的控制点，如果出于对安全的考虑，则最好设置三个点，而各个洞的控制点则不要求能够进行通视。
3）为了减弱或者是消除因为垂线偏差而对测设方向所带来的影响，在每一个进洞口最好是在同一高程面之上设置一个控制点，在条件允许的情况下，各个洞口的控制点之间应尽量缩小其高差。
4）对于GPS控制点的布置，需要满足对于卫星信号良好的接受要求。
对于GPS控制点布设方案如下：
西安至南阳线路长度450 km，线路通过秦岭山脉东段和豫西山区。GPS定位测量是为初测导线提供起闭点。GPS网由13个大地四边形和2个三角形组成。待定点（GPS控制点）24点为12个点对，相邻点对间平均距离18 km。联测了六个国家控制点，选用其中五个点作已知点参与平差。
2.3 GPS观测时需要注意的事项
1）在使用GPS观测前，需要参考卫星的可见性预报，选择最佳的时段进行观测。
2）天线高在观测时段结束的前后，需要从三个方向分别进行六次的量取，其误差需要不大于2 mm，然后在计算出其平均值。
3）卫星高度截止角需要≥15°，其PDOP值要小于4，接受的卫星数则要大于5。
4）在使用GPS进行观测的时候，尽量不要在天线的周围使用移动电话或者是对讲机等通讯工具，从而避免信号干扰给观测带来的影响。
2.4 对于GPS测量的数据处理以及控制网平差与成果评价
对于GPS网的数据处理上主要分成网平差以及基线解算这两个阶段，采用的是随机软件来进行完成。经过了质量的检核、经基线的解算以及网平差之后，就可以得到GPS控制点的三维坐标，而对于各项指标的精度也符合最初的设计要求。
控制网平差时，利用随机软件包。在对于其设置当中，一般采用的是相近城建坐标系添加1985高程基准来进行平差的处理。输入起算点坐标，选择二维约束平差的方式。经过平差处理，得出南隧道洞外GPS控制网平面坐标成果。边长相对误差最大为1/85746，最小为1/1260569：点位中误差最大为±6 mm，最小为±2 mm，最弱点点位精度±6 mm，平均点位精度±3.7 mm。平差后，最弱边、最弱点的精度完全满足《全球定位系统（GPS）测量规范》GB/T18314-2001中规定的各项限差，且点位精度比较均匀。
3 在本次工程实践中应用GPS测量体会
1）使用GPS进行隧道测量需要具备一定的先决条件，对于传统的全站仪以及水准仪等不能够做到完全的替代，应当在能够确保卫星接受信号良好的情况下，合理的选择GPS技术，从而发挥出其特点。
2）在观测的时候，GPS数据会受到多个方面因素的影响，为了提高其测量数据的质量，则需要在初期建立出具有较高精度的首级控制网，而之后的传统测量提供详细、精确的测量数据。
3）使用GPS接收机进行观测，现在都已经实现了智能化与自动化，并且随着所花费的观测时间的不断减少，其作业强度也得到了降低。而GPS的观测质量主要是受到了卫星信号以及卫星的空间分布的影响。但是由于在选择各个观测点时，会受到地形条件的影响，从而会导致卫星观测的质量受到影响。所以，对于GPS的观测选点，必须严格要求，选择最佳的观测时段。
4）采用随机的软件来对于GPS的数据处理与传输，只要求在确保已知数据的精度与数量以及卫星信号的质量的情况下，就可以很简便的将符合精度要求的加密控制点的三维坐标求出来。但是考虑到起算点的点位精度对于其结果的质量会有一定的影响，所以起算点的点位精度必须得到保障，并联测足够多的水准高程点，才能真正的满足测量中对于精度的要求的准确性。检测的具体方法为：①认真的查阅、了解对于已知点的精度与等级等有关的资料；②通过高精度的测距仪器的使用来进行距离测量以及对于已知点边长的计算对比。
4 结束语
本文中通过实例对于GPS的使用以及该网精度的分析，我们能够看出此隧道的设计方案具有科学性、平差精度优异，无论是边长观测、同步环、异步环等方面都比规范中的对比更加优异，也希望通过本文的分析，得到各位业界人士的借鉴与点评。
参考文献
[1]花铜.GPS在控制测量中的应用[J].中小企业管理与科技(上旬刊),2011,05.
[2]瞿静庵,王景.GPS控制网在长大隧道控制测量中的应用[J].甘肃科技纵横,2010,02.
[3]陈秀稳.铁路长大隧道GPS洞外平面控制测量技术浅析[J].隧道建设,2009,05.
[4]赵铁怀.GPS技术在关角特长隧道控制测量中的应用[J].中国新技术新产品,2009,12.
关键词 GPS；隧道；测量
目前，全球卫星定位系统正在发展与全面的建成，也给测绘与导航带来了一场新的技术性革命。GPS大量用于测绘、气象、水利、军事等多个方面，而在城市控制网的建立，改造以及大地的测量中已有较为广泛的运用。随着观测、数据的处理正日益完善，在隧道的测量控制当中，GPS已经得到了越来越广泛的运用。
1 GPS的工作原理及测量优点
将GPS测量技术与常规测量技术相比：①使用GPS的观测精度在一般的情况之下，相比常规测量都明显偏高；②使用GPS进行测量，不再需要进行测站间的相互通视，可以根据事情的具体情况来确定点位，从而让测量工作更加的方便、灵活；③随着GPS技术不断的进步、不断的完善，在使用GPS进行测量的时候，对于静态相对定位，每一站仅仅需要30min左右的时间就足够，而动态的相对定位则只需要几秒钟就能够完成；④随着科技的发展，GPS接收机已经拥有越来越高的智能化，对于从事观测的技术人员，只需要简易的操作，GPS接收机就能够自行的进行隧道的观测与结果记录；⑤GPS测量不受任何时间、地点、天气的约束，能够随时的进行观测；⑥GPS测量能够将测站点的三维坐标精确的测定出来，精度已经能够满足四等水准测量的要求。
2 GPS测量应用实例
2.1 工程概况
隧道工程的山上树木较多、地形相对复杂、无论是通视还是行走都不方便。为了此工程的前期设计以及后期的施工方便，首先需要建立出首级的控制网。在前期的设计当中，考虑到通视、行走、工期等各方面的原因影响着施工进度，另外，为了提高施工的测量精度，此工程决定采用GPS测量技术。
2.2 GPS测量的外业观测及实施
对于GPS控制点的布设原则如下。
1）为了让GPS的控制点的坐标与隧道的设计坐标能够统一，方便在施工期间计算放样的数据，在曲线隧道的每一个切线之上或者是在直线隧道的中心线之上，都应该布置两个用于测量的GPS控制点。
2）在每一个隧道的进洞口都应该布置上至少两个能够相互进行通视的控制点，如果出于对安全的考虑，则最好设置三个点，而各个洞的控制点则不要求能够进行通视。
3）为了减弱或者是消除因为垂线偏差而对测设方向所带来的影响，在每一个进洞口最好是在同一高程面之上设置一个控制点，在条件允许的情况下，各个洞口的控制点之间应尽量缩小其高差。
4）对于GPS控制点的布置，需要满足对于卫星信号良好的接受要求。
对于GPS控制点布设方案如下：
西安至南阳线路长度450 km，线路通过秦岭山脉东段和豫西山区。GPS定位测量是为初测导线提供起闭点。GPS网由13个大地四边形和2个三角形组成。待定点（GPS控制点）24点为12个点对，相邻点对间平均距离18 km。联测了六个国家控制点，选用其中五个点作已知点参与平差。
2.3 GPS观测时需要注意的事项
1）在使用GPS观测前，需要参考卫星的可见性预报，选择最佳的时段进行观测。
2）天线高在观测时段结束的前后，需要从三个方向分别进行六次的量取，其误差需要不大于2 mm，然后在计算出其平均值。
3）卫星高度截止角需要≥15°，其PDOP值要小于4，接受的卫星数则要大于5。
4）在使用GPS进行观测的时候，尽量不要在天线的周围使用移动电话或者是对讲机等通讯工具，从而避免信号干扰给观测带来的影响。
2.4 对于GPS测量的数据处理以及控制网平差与成果评价
对于GPS网的数据处理上主要分成网平差以及基线解算这两个阶段，采用的是随机软件来进行完成。经过了质量的检核、经基线的解算以及网平差之后，就可以得到GPS控制点的三维坐标，而对于各项指标的精度也符合最初的设计要求。
控制网平差时，利用随机软件包。在对于其设置当中，一般采用的是相近城建坐标系添加1985高程基准来进行平差的处理。输入起算点坐标，选择二维约束平差的方式。经过平差处理，得出南隧道洞外GPS控制网平面坐标成果。边长相对误差最大为1/85746，最小为1/1260569：点位中误差最大为±6 mm，最小为±2 mm，最弱点点位精度±6 mm，平均点位精度±3.7 mm。平差后，最弱边、最弱点的精度完全满足《全球定位系统（GPS）测量规范》GB/T18314-2001中规定的各项限差，且点位精度比较均匀。
3 在本次工程实践中应用GPS测量体会
1）使用GPS进行隧道测量需要具备一定的先决条件，对于传统的全站仪以及水准仪等不能够做到完全的替代，应当在能够确保卫星接受信号良好的情况下，合理的选择GPS技术，从而发挥出其特点。
2）在观测的时候，GPS数据会受到多个方面因素的影响，为了提高其测量数据的质量，则需要在初期建立出具有较高精度的首级控制网，而之后的传统测量提供详细、精确的测量数据。
3）使用GPS接收机进行观测，现在都已经实现了智能化与自动化，并且随着所花费的观测时间的不断减少，其作业强度也得到了降低。而GPS的观测质量主要是受到了卫星信号以及卫星的空间分布的影响。但是由于在选择各个观测点时，会受到地形条件的影响，从而会导致卫星观测的质量受到影响。所以，对于GPS的观测选点，必须严格要求，选择最佳的观测时段。
4）采用随机的软件来对于GPS的数据处理与传输，只要求在确保已知数据的精度与数量以及卫星信号的质量的情况下，就可以很简便的将符合精度要求的加密控制点的三维坐标求出来。但是考虑到起算点的点位精度对于其结果的质量会有一定的影响，所以起算点的点位精度必须得到保障，并联测足够多的水准高程点，才能真正的满足测量中对于精度的要求的准确性。检测的具体方法为：①认真的查阅、了解对于已知点的精度与等级等有关的资料；②通过高精度的测距仪器的使用来进行距离测量以及对于已知点边长的计算对比。
4 结束语
本文中通过实例对于GPS的使用以及该网精度的分析，我们能够看出此隧道的设计方案具有科学性、平差精度优异，无论是边长观测、同步环、异步环等方面都比规范中的对比更加优异，也希望通过本文的分析，得到各位业界人士的借鉴与点评。
参考文献
[1]花铜.GPS在控制测量中的应用[J].中小企业管理与科技(上旬刊),2011,05.
[2]瞿静庵,王景.GPS控制网在长大隧道控制测量中的应用[J].甘肃科技纵横,2010,02.
[3]陈秀稳.铁路长大隧道GPS洞外平面控制测量技术浅析[J].隧道建设,2009,05.
[4]赵铁怀.GPS技术在关角特长隧道控制测量中的应用[J].中国新技术新产品,2009,12.
