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GPS技术用于特长隧道控制网建立的应用探讨（此文档为word格式，下载后您可任意编辑修改！）目录中文摘要英文摘要1概述62GPS的原理及其特点82.1GPS的组成部分82.1.1空间部分92.1.2地面监控部分92.1.3用户部分102.2GPS的定位原理102.3GPS全球定位系统的优点113GPS在隧道控制测量中的应用123.1 隧道控制测量特性123.1.1隧道分类及其控制测量精度要求123.1.2长大隧道控制测量网建网的基本要求143.2GPS应用于长大隧道控制测量153.2.1GPS应用于长大隧道控制网的基本要求153.2.2GPS在特长隧道控制网建立中的应用193.2.3GPS控制网布网193.2.4野外观测223.2.5GPS控制网数据处理264实例分析GPS用于特长隧道控制测量的方法及精度274.1雪峰山特长隧道平面控制测量基准的建立274.1.1工程概况274.1.2工程测量基准的建立275GPS用于特长隧道控制测量存在的问题及解决方法305.1 GPS应用于隧道工程中存在的问题305.2解决GPS控制点间不通视的方法305.2.1概述305.2.2全站仪自由设站法测量原理315.2.3全站仪自由设站法总结32结束语33致谢34参考文献35GPS技术用于特长隧道控制网建立的应用探讨摘要GPS(全球定位系统)是信息产业技术时代的新兴科技产物。它具备精度高、测量准确、速度快，效率高等实用性特点，并被广泛应用在诸多产业化研究领域，如国防军事、工程测绘，大地测量，隧道工程等。基于GPS测量法建立的施工测量控制网具有精度高、布网方便等优点，GPS系统应用在隧道测量作业中，它的优势发挥彰显无遗。并且随着国家各领域科研事业的技术成果的不断完善，诸如一些高等级、高程长大隧道也就越多，用传统常规的测量方法已经很难满足其测量需求了，而GPS自由的优势及测量特点的发挥，已经使得它广泛使用在公路、铁路等交通事业领域中。而像一些国家重点隧道工程显然早已应用了GPS系统，如秦岭隧道、军都山隧道、云台山隧道等工程中都运用了GPS系统中的强大测量技术，为国家与社会带来了巨大社会效益与投资价值。由于隧道工程一般处在山区，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。隧道口的控制点至少两点通视的要求很难实现，所以需要制定出解决控制点间不通视的方案。关键词GPS全球定位系统特长隧道控制测量APPLICATION OF GPS TECHNOLOGYFOR LONG TUNNEL CONTROLNETWORE ESTABLISHEDABSTRACTGPS (Global Positioning System) is an emerging technology product of the era of industrial technology. It has high precision， measurement accuracy， speed， and efficiency of practical features， and is widely used in many industrial research areas， such as national defense， engineering， surveying and mapping， geodesy， tunnel engineering. Based on GPS measurements to establish the construction survey control network has the advantages of high precision， the distribution network convenient， GPS systems used in the tunnel measurement operation， its advantages daylight. With the constant improvement of the results of the national scientific research institutions in the field of technology， such as high-grade， elevation long tunnel the more conventional measurement methods has been difficult to meet the measurement needs， and the advantages of GPS freedom and measuring characteristics of the play， has already made it widely is good enough in the field of roads， railways and other transport undertakings. As some national key tunnel project apparently has long been applied in GPS system， Qinling Tunnel， the military are Cairn Tunnel， Yuntaishan tunnel project the use of the powerful measurement technology in the GPS system， brought tremendous social benefits for the state and society and investment value. The tunnel project generally in the mountains， more trees in the mountains， the terrain is relatively complex， both of sight or walking is not very convenient. The control points of the mouth of the tunnel at least two points pass， as the requirements are difficult to achieve， so it is necessary to develop a program to solve the control points can not be viewed.KEYWORDS GPS，Global Positioning System，Long Tunnel ，control measurement1概述隧道是一种修建在地下，两端有出入口，供车辆、行人、水流及管线等通行的工程建筑物。OECD（国际经济合作与发展组织）1970年隧道会议综合各种因素对隧道所下的定义：“以某种用途、在地面下用任何方法按规定形状和尺寸修筑的断面积大于2m2的洞室。”都称为隧道。在近代，隧道兴起于十七世纪的运河时代，从这一时期起，欧洲陆续修建了许多运河隧道。1820年前后，随着铁路运输的兴起，英国、法国等欧洲，然后是美国和明治维新后的日本先后开始修建铁路隧道。在19世纪60年代以前，修建的隧道都用人工凿孔和黑火药爆破方法施工。1861年修建穿越阿尔卑斯山脉的仙尼斯峰铁路隧道时，首次应用风动凿岩机代替人工凿孔。1867年修建美国胡萨克铁路隧道时，开始采用硝化甘油炸药代替黑火药，使隧道施工技术及速度得到进一步发展。在20世纪初期，欧洲和北美洲一些国家铁路形成铁路网，建成的5公里以上长隧道有20座。20世纪60年代以来，隧道机械化施工水平有很大提高，全断面液压凿岩台车和其他大型施工机具相继用于隧道施工。其后，喷锚技术的发展和新奥法的应用更是为隧道工程开辟了新的途径，而隧道掘进机的采用则彻底改变了隧道开挖的钻爆方式。根据2000年的数据的统计，世界隧道主要分布在中国、日本、意大利、法国、美国、英国、挪威、瑞士、德国、奥地利和加拿大等国家，其中，有超过总长1/3的隧道是本世纪五十年代后在中国和日本的铁路线上建成的。日本在20世纪70年代末之前共建成5公里以上的长隧道达60座，为当时世界上铁路长隧道最多的国家，1981年建成的长22228米的大清水双线隧道，为当时世界最长的山岭铁路隧道；其后建成的长53850米的青函海底隧道为当今世界最长的海底铁路隧道。我们国家第一条铁路隧道是1890年建成的台湾狮球岭隧道，1903年建成第一座长度超过3Km的兴安岭隧道。截止2003年年底的统计资料表明，中国大陆上已建成的铁路隧道有7400余座；公路隧道1970余座。在“十五”期间，我国铁路、公路、水利等领域将建造总长超过3000km的隧道工程，其中长度大于 10km的隧道约占10%。因此，中国是当前世界上隧道工程最多、最复杂、也将是今后发展最快的国家。在我国，大陆山岭隧道施工大致经历了上个世纪五十年代以前的以钢钎、铁锤和人力斗车为代表的“人力开挖时代”；六、七十年代以手持风钻、风动装岩机和电瓶机车、斗式矿车为代表的“小型机械化施工时代”。1956前后建设的2km长的宝成铁路秦岭隧道施工中首次使用风动凿岩机和轨道行式矿车，是中国大陆隧道施工由“人力开挖”过渡到“机械开挖”时代的标志。1970年前后成昆铁路大于6km的关村坝等长隧道施工中采用轻型“小型机械化”，创造了“百米成洞”，标志着中国大陆隧道建设进入了“机械化时代”。八十年代修建长14.295 km的大瑶山双线隧道，采用了进口液压凿岩台车、履带或轮式装载机、轨行式扒装机和大型运输汽车、组合列车等型机具综合机械化施工，标志着中国隧道“大型机械化作业时代”的开端。大瑶山隧道的修建缩短了中国隧道同国际隧道先进施工水平的差距。在此以后修建的长大隧道基本上都按照“大瑶山模式”进行施工，且在南昆铁路长9388 m米的花岭隧道施工中创造了单口月成洞502.2 m的山岭隧道施工记录。以九十年代西康铁路秦岭1号线隧道采用大型全断面隧道掘进机(TBM)为代表，我国隧道建设步入了现代隧道修建技术阶段。秦岭隧道1号线采用8.8 m直径的全断面掘进机创造了单口平均月进度312m，最高月进尺528m，单口最高日进尺40.5m的掘进记录。秦岭1号隧道的成功改变了中国大陆长大山岭隧道施工中采用钻爆法为唯一手段的施工现状，标志着我国隧道建设进入了“现代隧道修建技术时代”。目前，山岭隧道和其他地下工程是人类向自然界要空间、进行资源开发的主要方向之一，“上天入地”是人类向立体空间发展的必然趋势。21世纪世界隧道与地下空间的开发必将出现大量的长大隧道工程。中国是一个多山的国家，高速、准高速铁路、公路的发展和建设是中国21 世纪的特色；21 世纪的中国必然将出现大量的隧道工程，长大隧道的建设势在必行。长大隧道的修建给我们带来了无限的机遇和挑战，为能更好地适应当前隧道施工技术的发展，提高我局长大隧道施工技术水平，以便在今后的长大隧道施工中能更好地、全面开发和应用新原理、新技术、新设备、新方法、新工艺、新材料，迎接21 世纪山岭隧道大发展的到来，深入了解当前国内外长大隧道施工技术现状，把握国内外长大隧道施工技术发展是十分必要的。再来了解下GPS，GPS（卫星全球定位系统）全称为授时与测距导航系统全球定位系统(Navigation System Timing and RangingGlobal Positioning SystemNAVSTARGPS)，是一种利用接受GPS卫星信号实现授时、导航与测地的高新技术，它具有全天候作业，观测操作简便、测点布设自由度高、观测及数据处理自动化程度高、定位精度高，可同时结算提供三维坐标等特点，对传统目视型测量工作而言，是一种重大的变革。目前GPS系统在理论、技术、设备方面已基本成熟，在测绘各领域得到广泛的应用。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，特长隧道工程必定采用GPS测量技术。特别是在特长隧道工程这种大型工程中，GPS对控制测量的优势得到了充分体现。本文就是结合GPS技术特点，简单介绍GPS技术用于特长隧道控制网建立方法、精度及其问题分析。2GPS的原理及其特点2.1GPS的组成部分GPS（全球卫星定位系统）主要是由空间部分、地面监控部分和用户设备部分三部分组成，如图2-1所示：图2-1GPS组成示意图2.1.1空间部分GPS（全球卫星定位系统）的空间部分包括工作卫星和备份卫星，其中工作卫星24颗，备份卫星4颗。工作卫星位于距地表20 200km的上空，均匀分布在6 个轨道面上(每个轨道面4颗)，轨道倾角为55。4 颗备份卫星在轨运行。GPS卫星发出两组电码，一组称为C/A码( Coarse/ Acquisition Code11023MHz)，另一组称为P码(Procise Code 10123MHz) ，P码因频率较高，不易受外界干扰，定位精度高，因此，受美国军方管制，并且设有密码，一般民间无法解读。主要为美国军方服务。C/A码人为采取措施而刻意降低精度后，主要开放给民间使用。卫星的分布使得在全球任何地方、任何时间都可观测到4 颗以上的卫星，并能保持良好定位解算精度的几何图形。从而，就提供了在时间上的连续的全球导航功能。2.1.2地面监控部分GPS地面控制部分由主控站（1个）、全球监测站（5个）和地面控制站（3个）组成。主控站是从各监测站收集跟踪数据，计算出卫星的轨道和时钟参数，然后，将结果传送到3个地面控制站。监测站都配装有精密的铯钟及能够连续测量到所有可见卫星的接受机。监测站将获得的卫星观测数据，其中包括电离层和气象数据，经过初步处理后，传送到主控站。地面控制站在每颗卫星运行至上空时，把这些导航数据和主控站指令注入到卫星。这样注入对每颗GPS卫星每天一次，并在卫星注入站作用范围之前进行最后的注入。如果某一地面站发生故障，那么在卫星中预存的导航信息还可用一段时间，但导航精度会逐渐降低。在导航定位中，GPS卫星就是一个动态已知点。GPS卫星的位置是依据卫星发射的星历和描述卫星运动及其轨道的参数综合算得的。GPS卫星发射的星历，是由地面监控系统提供的。GPS卫星上的各种设备是否正常工作，以及卫星是否一直沿着预定轨道运行，都是地面监控设备进行监测和控制。地面监控部分的另一重要作用是保持各颗GPS卫星都处在同一时间标准GPS时间系统。地面站监测各颗卫星的时间，求出每颗GPS卫星的钟差。然后，由地面注入站发给GPS卫星，卫星再经导航电文发给用户设备部分。2.1.3用户部分用户部分由用户和GPS接收机等仪器设备组成。GPS接收机的主要功能是能够捕获到在一定卫星截止角中的待测卫星，并且跟踪这些卫星的运作。GPS接收机捕获到跟踪的卫星信号后，即可根据测量出接收天线至卫星的伪距离和距离的变化率，解调计算出GPS卫星轨道参数等数据。再根据这些数据，接收机中的微处理计算机计算出用户所在地理位置的经纬度、速度、时间、高度等信息，其中，微处理计算机按定位解算方法进行定位计算的。机内软件和接收机硬件以及GPS 数据的后处理软件包等构成了GPS 用户设备。接收机的组成结构是由天线单元和接收单元两部分组成的。GPS接收机大都采用机外和机内两种直流电源。其中，设置机内电源的目的是在更换外电源时不中断连续观测。在用机外电源时，机内电池自动充电。接收机在关机后，是由机内电池为RAM存储器供电的，用来防止数据的丢失。2.2GPS的定位原理GPS定位的原理是根据测量中的距离交会定点原理实现的。如图2-2所示，在待测点Q设置GPS接收机。在某一时刻同时接收到3颗(或3颗以上)卫星S1，S2，S3所发出的信号。通过数据处理和计算， 可求得该时刻接收机天线中心(测站点)Q点的三维坐标。7图2-2GPS定位原理图2.3GPS全球定位系统的优点传统的测量办法，建立隧道施工控制网通常采用三角测量方法，近几年来又采用精密导线法。但是，这些常规方法受到通视条件、图形条件、地形条件等诸多因素的影响。所以，控制网在选点布网及观测等诸多过程中受到限制。然而，隧道一般在丘陵山区，其地形复杂，采用常规测量办法其难度不难想象。而GPS建立隧道控制网时，由于GPS观测不受通视条件限制其网形也不像常规控制网要求的那么严格，故在隧道测量中采用GPS测量是一种有效的办法。GPS全球定位系统在控制测量中的应用，有下面几个优点： （1）观测站之间不需要通视。这就减少了测量工作中的经费和时间问题，同时也使点位的选择变得十分灵活。（2）定位精度高。在小于50km的基线上，其相对精度可以达到1PPm一2PPm，随着基线的加长，其定位相对精度就越高。这样的精度是一般测量手段很难达到的。（3）观测时间短。目前，利用经典的静态定位方法，完成一条基线的相对定位所需要的观测时间，根据要求的精度不同，一般13h。为了进一步缩短观测时间，提高作业速度，近年来发展的短基线(不超20km)快速相对定位法，其观测时间仅需数分钟。（4）GPS操作简便，重量轻，体积小。这就为经典测量体系中观测程序复杂、仪器笨重等不利条件提供了解决办法，使得测量人员在很大程度上减轻了劳动强度。（5）GPS能全天候作业。GPS在任何地点、任何时间均可以连续观测，一般不受天气条件限制。（6）GPS观测成果同时提供了三维坐标CGPS在精确提供测站点的平面位置的同时，可以精确测定测站点的大地高程。这就为研究大地水准面的形状和地面点的高程开辟了新途径。总的来说，GPS系统应用在隧道测量作业中。它的优势发挥彰显无遗。并且随着国家各领域科研事业的技术成果的不断完善，诸如一些高等级、高程长大隧道也就越多，用传统常规的测量方法已经很难满足其测量需求了，而GPS自由的优势及测量特点的发挥，已经使得它广泛受用在公路、铁路等交通事业领域中问。而像一些国家重点隧道工程显然早已应用了GPS系统，如秦岭隧道、军都山隧道、云台山隧道等工程中都运用了GPS系统中的强大测量技术，为国家与社会带来了巨大社会效益与投资价值。123GPS在隧道控制测量中的应用3.1 隧道控制测量特性随着社会的发展，目前的交通状况已经不能满足社会发展的需要。交通路线贯穿全国适各地，随着我国道路建设的发展，出现了各种各样的隧道工程，例如：公路隧道、铁路隧道、海底隧道等。本节将重点介绍隧道分类及其控制测量精度要求，长大隧道控制测量网建网的基本要求。根据隧道工程的特点，如何建立控制网等问题。3.1.1隧道分类及其控制测量精度要求根据习惯，短隧道就是通常单座隧道长度小于500延长米的隧道；中长隧道是在5003000延长米的隧道；长隧道是定义在300010000延长米的隧道；隧道在10000延长米以上的隧道，称之为特长隧道。在铁路上，通常把单座隧道两端洞门之间长度在5000m以上的称之为长大隧道。由于施工测量放样都是建立在控制测量成果基础之上，所以，控制测量的质量对长大隧道的中线，贯通误差以及高程控制起着举足轻重的作用。隧道长度在3000m以下的隧道，由于其相向掘进距离有限，隧道施工单位所配置的仪器标准精度：测量角度优于J2级，测距精度不低于5mm5ppm；高程控制测量，水准仪基本按DS3至DS1级精度配置。所以，按照传统的测量方式的规范测量，保证隧道测量误差小于允许偏差较容易实现。而如何合理地减小隧道横向及高程贯通误差、提高长大隧道的测量控制精度、保障洞口内外的准确接线，与此同时，有效的减少施工环境对作业效率和精度的影响，一直是隧道控制测量工作者努力探寻的目的。为了利于科学地进行隧道测量优化设计，同时保证贯通误差不致影响建筑净空及平纵面线路设计参数，目前测量仪器装备现状及各类隧道根据工艺结构精度的需要，工程测量规范针对隧道贯通误差作如下规定，见表3-1、表3-2、表3-3。表3-1新建铁路贯通误差的限差两开挖口间长度km44-88-1010-1313-1717-20横向贯通误差mm100150200300400500横向贯通中误差mm5075100150200250高程贯通限差中误差5025表3-2公路隧道贯通误差的限差两开挖口间长度km33-66横向贯通误差mm150200300横向贯通中误差mm75100150高程贯通限差中误差7035表3-3城市地铁轻轨交通隧道贯通误差的限差两开挖洞口间长度km3横向贯通限差mm100横向贯通中误差mm50高程贯通限差中误差5025新建铁路工程测量规范TB10101-99规定曲线隧道长度大于500m，直线隧道长度大于1000m，应根据横向贯通精度要求进行隧道平面控制测量设计；隧道两相邻两开挖洞口之间（斜井口、包括横洞口）的高程路线长度大于500m，并且，应根据高程贯通精度的具体要求，进行隧道高程控制测量的设计。客运专线无碴轨道铁路工程测量暂行规定（铁建设2006189号）为了确保相向施工开挖的隧道按精度要求正确贯通，规定，在隧道长度大于1500m时，应根据隧道横向贯通精度，再进行隧道平面控制测量的设计；隧道两相邻的开挖洞口（包括斜井口、横洞口）间的高程路线长度大于12000m时，按照规范，应根据隧道高程贯通精度的具体要求，进行隧道高程控制测量的设计。所以，长大隧道不论用作何种用途，在进行控制测量的基本原理和方法上都是大同小异，但具体实施的方法和手段却不尽相同。在隧道横向、纵向、高程和方向的四项贯通误差中，高程和横向贯通误差对隧道结构及使用功能的具有很大的影响，所以在表3-1、3-2、3-3中，均主要以高程和横向贯通误差作为衡量隧道控制测量精度是否满足隧道施工质量要求的重要指标。3.1.2长大隧道控制测量网建网的基本要求长大隧道同普通隧道相比，其建筑的地域环境一般较为特殊，或穿越地貌极为复杂的崇山峻岭、建筑屏障，或是从水下逾越宽阔的海峡湖滩。为实现路线的准确衔接，就必须给隧道建立一准确且可靠的测量控制网以指导其中线、高度的施工控制，同时还要保证内部结构能正确地按照设计的位置建造完成。为达到上述目的，长大隧道控制测量网建网的基本要求：（1）应有确定统一的坐标基准（起算坐标及其坐标系统），方位基准（起算方位），长度基准（边长投影参照面，长度的计量单位）。控制网应控制全隧道（包括辅助坑道）的长度和方向、高程。这样确立的坐标系统，能保证整座隧道的测量工作约束于同一个测量基准中，减少错误发生的概率。（2）控制网应与隧道所处的线路设计位置建立有确定的关系（边角实测连接或对应确定的几何计算关系）。（3）布设依然遵循先整体后局部原则，但主网与局部子网（插网、辅助洞口附网）观测及计算精度要求应一致。应优先采用主网与子网统一联合平差，有特殊原因时才考虑主、子网分离单独平差，此时子网附合于主网的合适控制点、边上，将主网附合控制点视作无误差的已知固定点。（4）点位布设除满足相关测量规范要求外，尚应考虑能达到放样的精度要求，布设桩位满足使用便捷，稳固可靠，能长期保存。（5）相对点位精度应作为施工测量控制网最主要的精度指标加以设计，并在实施过程中对其影响的各观测元素切实加以控制。（6）建立高精度测量控制网。在工程施工必须建立准确且可靠的测量控制网以指导其中线、高度的施工控制，同时还要保证内部结构能正确地按照设计的位置建造完成。（7）建立GPS控制网时，尽量满足两控制点间的通视，虽然GPS控制网不要求两点间通视，但为了方便加密控制网等需要，尽量满足两控制点间的通视。3.2GPS应用于长大隧道控制测量3.2.1GPS应用于长大隧道控制网的基本要求（1）在进行GPS控制网施测前，长大隧道应进行网形的设计，其中包括GPS观测网设计和GPS控制网设计。长大隧道GPS控制网设计是根据测区实际情况（洞口及地貌特点、测站道路交通及通讯状况、线路形状等）、工程控制及施工测量要求特点、控制区域等因素布设控制点位、点间基线长度，把所选定的GPS控制点以环形网（三角形、大地四边形、多边形）结构确定后，再进行同步环观测，同步观测环路间以接网或是接边的方式扩展网，形成整体封闭式的GPS观测网。（2）虽然GPS测量本身不要求点与间相互通视，但在建立GPS隧道控制网同样需要计算控制点间的相对精度，部分点需用常规仪器施工引测，所以仍然要求某些控制点间相互通视，例如隧道洞口需布设至少3个以上的控制点，并要求至少两方向通视。（3）隧道GPS控制网坐标系统可以是任意经度的中央子午线高斯平面坐标系统或国家高斯平面坐标系统（如Beijing54，Beijing80等），但较长的长大隧道则采用独立坐标系统。为了施工方便，同常规测量网一样，常以隧道的某一线路中线里程为X坐标起算值，右旋90确立Y坐标轴，坐标原点处Y坐标值可以为正常数也可为0，隧道主轴线的进口至出口方向为X轴正向，取隧道设计路面的平均高程面为坐标系统投影面。（4）隧道GPS网的基准设计。GPS测量的直接观测成果是属于WGS84系下的，且其直接观测量不是测点间的角度和边长，且其施工所用的坐标系统一般为当地的坐标系，因此，GPS网平差后的坐标值，还需要把GPS网成果坐标值转化为地方坐标系中的坐标值成果。GPS网应明确其所用方位基准（已知边方位角）、位置基准（起算点坐标）和尺度基准（已知边距离及统一的距离度量单位）。（5）观测时应准确量取仪器天线高度，以确保外业观测成果的精度及成果质量可靠性，应该检核异步环闭合差、检核基线边复测互差和同步闭合环闭合差，（注：为规定的观测精度）；GPS网中有给定的已知基线时，还应与已知基线边做比较检查。（6）GPS控制网选点及布网需要遵循以下原则，以保证观测值成果质量和精度的可靠性。 GPS网点间边长大于800m，主要控制点间距应大于1000m，且尽量选在交通方便地方。 GPS网点站点周围的视场角应不低于15，并尽量布设在视野开阔、地势平坦的地带。隧道GPS控制网的洞口控制点应进行同步观测，且PDOP6，同步观测的卫星颗数4，越多越好。各洞口的进洞方向点位应尽量在同一高程面上。以减少垂线偏差对方位传递的影响（常规仪器为垂线系统，而GPS为法线系统）。直线隧道或曲线隧道切线上宜布设2个GPS控制点，以使隧道控制系统与线路设计关系完好吻合且坐标便于统一。GPS网点避开平滑地面及强反射环境（漏斗形谷地、斜面山坡等）、强反射地面如水域以减少多路径影响，应避开变电及大功率发射台如电视转播、高压输电、通讯基站等强电磁设施以防止信号干扰。由于不水平面对信号影响较大，因此，GPS控制点还永避开大面积水域。（7）隧道GPS控制网网平差和基线处理的基本方法三维无约束平差评估基线精度及控制网内符合精度。在WGS84坐标系下进行三维无约束平差，平差时最好在网中选择一具有已知高精度WGS84三维坐标的点作为固定点（参考点）并作为起始坐标进行控制网的位置定位，如此提高基线精度。建立项目及坐标系统（选择参考椭球参数，确定中央子午线经纬度），确定长度基准、位置及方位。在三维无约束平差合格通过后， GPS网在空间的相对定位已经确定，只是，其长度基准、参考坐标系体系及方位基准并不与隧道施工控制测量所要求的坐标系统一致。通过引入已知的控制点（精度可靠时）进行约束平差转换得到投影转换后的施工控制网坐标系统或建立新的工程椭球进行坐标系统的旋转变换及投影改正计算，得到施工控制网坐标系统。因此，GPS网的数据后处理即坐标系统投影转换及基线解算，在长大隧道GPS控制网的成果质量控制中占据重要地位。正确导入GPS采集数据，利用基线处理软件进行基线向量计算，检查基线观测数据及预处理，删除基线处理中有问题基线或残差较大时段，直至基线计算合格通过。（8）下面分别列出铁路测量上的几种长大隧道GPS控制网的设计精度指标及标准要求，仅供参考。如下表所示：无碴轨道铁路工程测量平面控制网布网要求、无碴轨道GPS测量的精度指标、静态测量时无碴轨道铁路各级GPS测量作业的基本要求。客运专线无碴轨道铁路工程测量暂行规定（铁建设2006189），见表3-4、表3-5、表3-6。表3-4无碴轨道铁路工程测量平面控制网布网要求控制网级别测量方法测量等级点间距基线边方向中误差最弱边相对中误差CPGPSB级1-4km1.3s1/170000CPGPSC级800-1000m1.7s1/100000导线四等表3-5无碴轨道GPS测量的精度指标项目BCamm810b（mmkm）15适用长度km66注：a为固定误差；b为比例误差系数；适用于隧道GPS控制网表3-6静态测量时无碴轨道铁路各级GPS测量作业的基本要求项目BCDE卫星高度角（）15151515有效卫星总数5444时段中任一卫星有效观测时间min30201515时段长度min90604545观测时段数21-21-21-2数据采样间隔ts15-6015-6015-6015-60PDOP或GDOP681010全球定位系统（GPS）铁路测量规程（TB005497），见表3-7、表3-8。表3-7GPS测量的精度标准项目BCDa（mm）81010b（mmkm）1510适用长度6km6km注：a为固定误差；b为比例误差系数；适用于隧道GPS控制网表3-8静态测量时铁路各级GPS测量作业的基本要求项目BCDE卫星高度角（）15151515有效卫星总数5444时段中任一卫星有效观测时间min30201515时段长度min90604545观测时段数21-21-21-2数据采样间隔ts15-6015-6015-6015-60PDOP或GDOP6810103.2.2GPS在特长隧道控制网建立中的应用3.2.2.1GPS控制网的设计精度隧道洞外平面控制测量要素见表3-9，根据表3-9，结合特长隧道的长度，确定GPS控制网精度等级，然后对特长隧道建立施工控制网。表3-9隧道洞外平面控制测量设计要素测量方法测量等级适用长度km洞口联系边方位角中误差（）边长相对中误差GPS测量一6-201.01/250000二4-61.31/180000三41.71/1000003.2.2.2GPS控制网提高精度的方法（1）为提高GPS网的尺度精度，可采用增设长时间、多时段的基线向量的方法。（2）为提高整个GPS网的精度，可以在全面网之上布设框架网，以框架网作为整个GPS 网的骨架。（3）为保证GPS网中各相邻点具有较高的相对精度，对网中距离较近的点一定要进行同步观测，以获得它们间的直接观测基线。（4）在布网时要使网中所有最小异步环的边数不大于6条。在布设GPS网时，引入高精度激光测距边，作为观测值与GPS观测值（基线向量）一同进行联合平差，或将它们作为起算边长。3.2.3GPS控制网布网3.2.3.1GPS控制网的控制点布设原则（1）进洞处布设控制点。在隧道中的任意进洞处应至少能够布设两个相互通视的GPS控制点。为了安全工作得以保证，最好能够设置三个控制点。但各个洞口的控制点也并要求通视。（2）信号要求。实际作业过程中的GPS控制点务必要保证接受卫星信号良好通透，以此才能保证测量作业中的各个环节的精准度。（3）坐标统一。为了能够将测量作业的设计与GPS控制点的坐标体系保持一致或统一，更为方便地去计算作业所需的放样数据，一般会将直线隧道的中心线上或曲线隧道的诸多曲线上去布设出至少两个控制点旧。（4）控制点保持在同一高程面。为避免或降低垂线偏差对测设一面的影响，在任意进洞处的三个控制点尽量保持在同一高程面上。并且。条件允许时，最好能够让控制点间的高差控制得稍微小些。（5）直线与曲线隧道布设要求。对于直线隧道，在隧道中心线上应布设两个控制点，以利于建立作业坐标系；对于曲线隧道，在每切线上应布设两个GPS控制点，以便准确求得转折角，计算施工放样数据。（6）投点要利于观测。每个洞口的投点应当设置在作业点附近的洞口处，并且要最大限度地利于GPS系统的应用观测。因此，必须保持洞口间的高差控制在较小并适当的范畴之内，般距离多以300m作为最佳距离，严谨控制短边现象发生，如长度不足100m或诸如此类短边现象的发生。3.2.3.2GPS控制点选点要求GPS选点除应满足GPS测量技术要求外，还必须满足特长隧道控制测量的要求。（1）点位附近不应有大面积水域及其他强烈干扰GPS信号接受的物体，以减弱。（2）点位应设在易于安装接受设备、视野开阔的较高点上，视场15以上不应有障碍物，以免GPS信号被遮挡或被吸收。（3）点位应选在交通方便的区域，以提高作业效率。地面基础应稳定，易于点的保存，并尽量布设在通视良好的地点，以利于其他观测手段扩展与联测。（4）点位应远离大功率无线电发射源(如电视台、微波站等)，其距离不得小于400m；应远离高压输电线，其距离不得小于50m，以避免电磁场对GPS信号的干扰。此外之外，还应该考虑点位附近的通讯设施、电力供应等情况，以便于各点之间的联络及设备用电。GPS控制点应埋设具有中心标志的标石，以精确标志点位。点的标石和标志必须稳定、坚固，以利于长期保存和利用。GPS点位选定及标石埋设完成之后，应按规定编写点之记，绘制GPS网的点位分布网图。选点工作结束后，应编写选点和埋石的工作技术总结。3.2.3.3GPS控制网的网形设计（1）GPS网中各点至少应通过3条以上独立基线，以提高网的可靠性，保证检核条件，使网的可靠性、精度较均匀。每个控制点至少应独立观测两个时段。（2）隧道GPS网中不应存在自由基