繩鵬程

（中鐵十八局集團(tuán)第五工程有限公司 天津市 300450）

試論GPS在地鐵控制測(cè)量中的應(yīng)用

繩鵬程

（中鐵十八局集團(tuán)第五工程有限公司 天津市 300450）

隨著GPS測(cè)量技術(shù)的進(jìn)一步完善和成熟，已經(jīng)在很多領(lǐng)域中發(fā)揮了重要的作用。本文即是結(jié)合其在國(guó)內(nèi)某城市的地鐵控制測(cè)量中的具體應(yīng)用展開詳細(xì)探討，繼而有效地提升了地鐵的建設(shè)水平。

GPS；地鐵；控制測(cè)量；應(yīng)用

1 引言

近些年以來，GPS測(cè)量技術(shù)在很多領(lǐng)域中都獲得了應(yīng)用，其相關(guān)的理論和技術(shù)也得到了不斷的發(fā)展和完善，甚至已經(jīng)逐步取得了傳統(tǒng)的測(cè)量方法。當(dāng)前，我國(guó)也已經(jīng)使用GPS測(cè)量技術(shù)布設(shè)了新的國(guó)家大地測(cè)量控制網(wǎng)，很多城市也都采用GPS測(cè)量技術(shù)建立了城市控制網(wǎng)。尤其隨著GPS測(cè)量技術(shù)的不斷發(fā)展，其相應(yīng)的測(cè)量精度也在提升，尤其在平差后的點(diǎn)位精度甚至已經(jīng)達(dá)到了毫米級(jí)。本文即是結(jié)合GPS控制測(cè)量技術(shù)在地鐵控制測(cè)量中的具體應(yīng)用進(jìn)行了相關(guān)的探討。

2 GPS測(cè)量技術(shù)及其應(yīng)用優(yōu)勢(shì)

和傳統(tǒng)的測(cè)量技術(shù)相比，GPS測(cè)量技術(shù)具有一系列明顯的優(yōu)勢(shì)，主要表現(xiàn)在如下幾個(gè)方面：

（1）測(cè)站之間無需通視。對(duì)于傳統(tǒng)的測(cè)量技術(shù)來說，不僅需要測(cè)站之間保持良好的通視，而又需要考慮測(cè)量控制網(wǎng)網(wǎng)型結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度及良好性，這也是困擾測(cè)量人員在應(yīng)用傳統(tǒng)測(cè)量技術(shù)進(jìn)行生產(chǎn)實(shí)踐中所面臨的難題所在。而運(yùn)用GPS測(cè)量技術(shù)時(shí)無需在測(cè)站之間進(jìn)行通視，通視也無需再建造覘標(biāo)，從而大大降低了測(cè)量成本，有效地減少了工作時(shí)間；

（2）定位精度更高。通過大量的實(shí)踐也證明，采用GPS測(cè)量技術(shù)有著更高的定位精度，目前在長(zhǎng)度小于50km的基線中，其相對(duì)的精度深度能夠達(dá)到1-2×10-6，而對(duì)于長(zhǎng)度在100～500km之間的基線，精度則可以達(dá)到10-6～10-7。而隨著測(cè)量技術(shù)的進(jìn)一步提升以及數(shù)據(jù)處理方法的不斷優(yōu)化和改進(jìn)，其精度還在進(jìn)一步提升；

（3）觀測(cè)時(shí)間更短。在目前的GPS觀測(cè)中，基于測(cè)量目的和精度要求的不同，只需較短的觀測(cè)時(shí)間就可以完成一條基線的相對(duì)定位。實(shí)踐證明，隨著GPS技術(shù)理論和應(yīng)用的進(jìn)一步完善和發(fā)展，在長(zhǎng)度小于20KM的短基線中采用快速相對(duì)定位法，僅需要若干分鐘便能夠完成觀測(cè)工作，從而大大縮短了觀測(cè)時(shí)間，提升了工作效率。

總之，在實(shí)際的測(cè)量中，GPS測(cè)量技術(shù)有著非常明顯的優(yōu)勢(shì)，除了上文所描述的以外，還具有能夠直接提供觀測(cè)點(diǎn)位的三維坐標(biāo)、簡(jiǎn)易操作以及全天候觀測(cè)等優(yōu)勢(shì)，適合在很多觀測(cè)領(lǐng)域中進(jìn)行應(yīng)用。

3 GPS控制測(cè)量技術(shù)在地鐵控制測(cè)量中的具體應(yīng)用

3.1 地鐵控制測(cè)量應(yīng)用GPS的重要性

在地鐵的建設(shè)之前，需要對(duì)地鐵建設(shè)一個(gè)線路首級(jí)的控制網(wǎng)，由于地鐵對(duì)于施工精度要求非常大，尤其在分標(biāo)段進(jìn)行多個(gè)標(biāo)段的施工來說，標(biāo)段與標(biāo)段之間最后需進(jìn)行隧道貫通與軌道鋪設(shè)連接，為了保證地鐵各標(biāo)段之間的順利貫通及軌道的鋪設(shè)連接，必須建立一個(gè)統(tǒng)一的高精度的首級(jí)控制網(wǎng)。而正是由于GPS技術(shù)所具有的一系列優(yōu)勢(shì)，不僅能夠滿足地鐵的施工要求，保證滿足首級(jí)控制網(wǎng)的精度要求，而另一方面還能夠有效降低測(cè)量成本，因此，使得其在地鐵首級(jí)控制網(wǎng)測(cè)量中獲得了非常廣泛而深入的應(yīng)用，換句話說，地鐵GPS控制網(wǎng)的建立，是保證地鐵完美貫通以及順利施工的重要基礎(chǔ)。

3.2 地鐵GPS控制網(wǎng)的布設(shè)

地鐵GPS控制網(wǎng)是為地鐵施工建設(shè)布設(shè)的專用控制網(wǎng)，是平面測(cè)量的基準(zhǔn)所在，其在地鐵工程在施工過程中保證能夠符合設(shè)計(jì)要求、準(zhǔn)確定位以及滿足施工控制測(cè)量需求方面發(fā)揮了重要的作用?；谖覈?guó)相關(guān)測(cè)量規(guī)范的規(guī)定和要求，本文所分析的某城市地鐵GPS控制網(wǎng)測(cè)量主要的技術(shù)指標(biāo)如表1所示。

在GPS控制網(wǎng)的布設(shè)中，還需要對(duì)地鐵沿線的車站設(shè)置、建筑等情況進(jìn)行分析，在C級(jí)網(wǎng)的精度要求之下，制定相應(yīng)的控制網(wǎng)測(cè)量方案。一般情況下，地鐵控制網(wǎng)測(cè)量方案主要包括控制點(diǎn)的選埋以及控制網(wǎng)的布設(shè)等相關(guān)內(nèi)容。尤其在GPS控制網(wǎng)的布設(shè)中，其精度往往和觀測(cè)條件、觀測(cè)時(shí)間以及起算數(shù)據(jù)精度有著一定的聯(lián)系，在布設(shè)時(shí)需要嚴(yán)格進(jìn)行考慮。

表1 主要的測(cè)量技術(shù)指標(biāo)

3.3 地鐵GPS數(shù)據(jù)的處理與分析

在對(duì)地鐵GPS控制測(cè)量網(wǎng)進(jìn)行布設(shè)完成后，便是進(jìn)行相關(guān)外業(yè)數(shù)據(jù)的采集，限于篇幅，本文不再對(duì)該部分內(nèi)容進(jìn)行探討。當(dāng)外業(yè)數(shù)據(jù)采集完成之后，便需要將GPS接收機(jī)存儲(chǔ)器中外業(yè)觀測(cè)數(shù)據(jù)導(dǎo)入計(jì)算機(jī)后采用相關(guān)的處理軟件進(jìn)行分析。數(shù)據(jù)處理的相關(guān)流程如圖1所示。

圖1 GPS數(shù)據(jù)處理的主要流程圖

通過以上GPS數(shù)據(jù)處理的主要流程圖可以看出，數(shù)據(jù)處理的相關(guān)流程主要包括“基線處理”、“同步環(huán)閉合差、異步環(huán)閉合差、復(fù)測(cè)基線較差檢核”、“三維無約束平差”、“二維約束平差”、“精度評(píng)定”等過程。而其中基線處理是整個(gè)流程的重點(diǎn)工作所在，其處理是否合格以及閉合差是否超限將會(huì)直接對(duì)平差乃至網(wǎng)中各點(diǎn)的精度產(chǎn)生直接的影響，因此，應(yīng)該引起足夠的重視。

4 結(jié)語

總之，GPS測(cè)量技術(shù)作為當(dāng)前世界上最為先進(jìn)和應(yīng)用最為廣泛的定位測(cè)量系統(tǒng)，隨著未來技術(shù)的進(jìn)一步完善和成熟，其勢(shì)必會(huì)在地鐵控制網(wǎng)測(cè)量中發(fā)揮出越來越重要的作用。

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