引言
在现代通信技术及互联网络的加持下， GPS技术的广泛应用，为公路工程建设提供了极大的助力，能解决常规观测技术所无法实现的观测问题，具有诸多技术优势特征。尤其隧道工程建设过程中，利用GPS技术可实现全天候精准便捷监测效果，值得深入研究探讨。
一、工程概述
青兰高速黎城至霍州段，洞口里程桩号为K110+030,设计高程为1211.532m，隧道底板最大埋深293.405m,位于K107+580处；左幅全长4730.272m（长链：160.272m）,黎城端洞口里程桩号为ZK105+495，设计高程1124.07m，霍州端洞口里程桩号为ZK110+065，设计高程为1211.59m，隧道底板最大埋深292.32m，位于ZK107+580处。左右线均属于特长隧道，隧道总体走向呈226°~245°。
二、高速公路隧道GPS控制及变形监测技术的应用优势
（一）功能齐全，操作方便
GPS技术，又被称之为全球卫星定位系统，近年来得到广泛应用，以及独有的技术优势，为高速公路隧道工程建设提供了极大的助力。尤其在施工测量控制变形监测等工作任务中，发挥了极大的作用和价值，解决了以往传统良策技术所难以实现的良策需求。首先， GPS控制技术最为重要的应用优势,便是测量功能齐全，且操作便捷。尤其近年来，GPS技术得到充分发展，在诸多行业诸多领域中有所应用，并且取得极好的测量工作成效。大到山川河流，小到拇指大的设备都能应用GPS技术完成测量任务。与此同时，这一新型测量技术对环境因素的要求并不严格，无论何种气候条件，何种地形特征， GPS技术都能满足其测量需求。更重要的是该项技术自动化程度较高，操作更加便捷，应用于高速公路隧道工程建设中也具有显著的优势[1]。
（二）精度高，测量速度快
在高速公路隧道工程中对测量工作的要求更为严格，必须充分保证测量的精准度。同时，为严格保证隧道工程的建设进度，应用GPS技术也能发挥其测量速度快的典型优势，提升整体测量速率。相较于传统测量技术而言， GPS测量技术能在50千米以内的基线，实现1×10-6~2×10-6的测量精度，整体定位极为准确，而且近年来， GPS测量的精准度显著得到升级定位精度甚至超出10-9。另外，该项量测技术还具有观测时间短测量速度快的典型特征。尤其在隧道工程建设期间，在有限的观测时间内，完成预设的测量任务极为重要，可进一步提升工程建设效率，缩短建设周期。
（三）全天候不间断监测
除以上关键应用优势外，在高速公路隧道工程中， GPS技术的应用，还可实现全天候不间断监测效果，任何地点任何时间连续展开监测工作，实现动态量测目标，而且该项监测技术还不受地域情况和气候情况影响。这对高速公路隧道工程建设而言尤为有利，尤其在具体工程施工期间，需要对整体的作业环境加以监测，评估可能存在的安全风险，针对性调整施工方案与施工工艺。如隧道工程施工中变形问题的监测，关乎着整个工程建设的质量与安全性，借助GPS技术能实现动态监测效果，安全性更高。
三、高速公路隧道GPS控制及变形监测技术要点
（一）坐标基准设计
在GPS技术量测中，应结合具体工程建设需求，首先应确定控制网的等级，并以此为依托设计坐标基准。借助GPS进行基准设计，可参考国家坐标体系或地方独立坐标体系的坐标，再进一步确定GPS成果所应采取的坐标系统和计算数据。施工单位在具体工程量测期间，必须严格做好坐标基准的设计工作，能为后续量测工作提供有效依据。分析GPS控制网的基准，应具体包含位置基准方位和尺度基准。以位置基准为例，在设置过程中，往往需依据GPS点的坐标进行确定，最终测量得出的结果为三维坐标，不同基准的数量值要灵活调整。如若在控制测量期间，以固定的基准点作为整体变形监测网的起点，后续还应调整整个坐标的设置形式，至少应当选取三个稳定的基准点，才能保证坐标基准设计的科学合理性。要注意的是，坐标基准的设计，若周边不存在高精度的国家GPS点位，则需结合以往GPS监控的数据值进行参考。但增加了坐标基准的设置复杂度，因此应尽可能选取附近高精度的国家GPS点位，提高坐标基准的精准度。
（二）控制网布设
基于前期坐标基准的设计，还应做好控制网的布设。相较于其他工程的控制网设置而言，高速公路隧道工程需考量整个工程的长度和方向，在隧道洞内及洞外，布置相应的平面控制网和高程控制网，辅助隧道建设任务，使隧道能正常贯通。而在运用GPS测量技术辅助布设控制网时，可适当简化传统量测技术中控制网的布设流程，也能精简控制点位，设置三个GPS点，相互协同合作，便能保证控制网建设的精准效果。此外，在控制网布设期间要额外注意洞口的控制点设置，而且还需对其反复进行测量，确保布设的精准度。
（三） GPS测量
完成控制网布设任务后，应进一步开展GPS测量工序，结合高速公路隧道工程具体建设需求和测量需求，灵活安排测量任务。一般情况下隧道工程中的量测工序，主要包括常规和快速静态测量以及实时动态测量，每一类两侧工作对GPS技术的应用有一定差异性。如在常规静态测量工序中，需提前在隧道两端安装若干台接收机，并在测量过程中观测，同时观测多个卫星获取其主要坐标值，再结合具体基线长度和等级评估测量数值。要注意常规静态测量，需要保证观测时间，一般不得低于45分钟，否则会影响测量精准度。该种GPS测量手段所能达到的精准度较好，因此一般应用于规模较大的控制网监测过程中。快速静态测量方法，与常规静态测量方法有一定差异性，主要适用于小型控制检测网的测量需求。具体测量工序开展期间需要装备一台数据接收机，并利用接收机接收卫星的移动数据，分析移动数据值，再进一步评估相关参数，从而获得准确的测量结果。此外，该项测量工序在实际应用过程中也存在一些局限性，一般需保证观测5颗以上的卫星，获取移动站点的数据，再进一步为整个隧道工程测量提供依据。除平面控制测量外，GPS技术还应用于高速公路隧道工程中的高程测量环节，能辅助高层测量整体活动的开展，提高测量精准度。同时也需依托前期设定的三维坐标基准，获取相关点位的准确坐标值，从而为工程建设提供平面控制点和水准控制点，使整体满足工程建设需求[2]。
（四） GPS数据处理
所有测量环节结束后，应集中对所获取的测量数据进行处理，前期需给予数据预处理步骤，将所有24小时内量测的数据值集中进行分析。在此期间将舍弃掉一些偏差较大的数据，并修复较少的数据信息，尽可能保证测量数据的精准性。另外，在数据处理过程中，还需按照双插固定解的方法对前期获取的基线数据情况进行解析，反复计算后确定最终数据要素。此环节结束后需要进一步对数据进行正式测量处理，需保证检验合格达标，满足测算条件才可执行下移测量要素。期间要严格保证各项数据的精准度，并且采用方差和差等关键数学方法，对数据进行精准解析。也有部分隧道工程建设期间可利用一些精准测量软件，辅助GPS数据处理工序，提高数据处理效果。如利用现代信息技术软件，辅助测量和确定控制网络系统。计算更高精度的坐标值，为后续测量工作坐标转换提供参考。要注意的是为提升整个隧道工程监控工作的精准度，其间应尽可能地对测绘硬件设备加以改善和优化，并不断改进测量方法和测量手段，提高整体良策的有效性。尤其隧道工程的GPS网格设置，要保证形成封闭的闭环，才能提升观测数据测量的精准度。以此为依托，优化完善测绘数据的处理效果。
四、高速公路隧道GPS控制及变形监测技术的具体应用
（一）连续性变形监测
连续性变形监测，是GPS技术在高速公路隧道工程变形监测中，常用的一种作业形式。该种变形监测的作业模式需要利用固定的检测仪器，长时间连续采集整个隧道内部的变形数据情况。因监测数据保持连续状态，因而在时间分辨率上更具优势，监测质量更为明显，精准度更高，更具有参考价值，尤其能充分反馈出隧道工程的实时变形情况。另外，在这种连续性变形监测技术中，常常会应用到静态相对定位和动态相对定位两种模式，对所获取的数据集中进行处理，从而对隧道的变形情况形成最终评估结果，提供参考价值。长期连续性变形监测优势显著，尤其有利于消除接收机天线安置的误差影响。此外，相较于传统的量测技术而言，采取长期连续监测模式，还能有效提升数据的精准度，更好的分析隧道变形情况，及早采取针对性调整对策，避免影响隧道施工安全及质量。更重要的是，长期连续性变形监测还有利于实现系统全自动化监测效果，提高系统应对机制和响应速度。但该种检测形式也存在不足之处，对稳定电源的要求较为严格，而且耗费成本较高，还需严格保证检测仪器的安全性，是高速公路隧道变形监测中必须注意的的事项。
（二）周期性变形监测
周期性变形监测技术，也可依靠GPS技术辅助，辅助监测隧道工程的变形情况。此种监测手段一般适用于形变体的变形速率较缓慢的情况，如地壳运动或滑坡体位移等等。借助周期性变形监测手段能达到较好的监测效果。此外，部分隧道工程建设期间，若存在局部时间域和空间域不稳定的风险隐患，也可尝试利用周期性变形监测手段，提高监测效果。这种依靠GPS技术展开的周期性变形监测活动，监测频率甚至可长达一年或数年之，具体监测期间往往涉及静态相对定位的方法。需选取两台或两台以上的GPS接收机，放置在指定的观测点位上，辅助展开周期性测量工作。但要注意的是，这种监测过程，对监测时段有一定的要求。但相较于连续性变形监测而言，周期性监测模式不必长期占用GPS接收机，还可将其投放于其他工程监测需求，提升GPS接收机的利用率。期间要注意调整安排，尽量对接收机的天线安置误差加以弥补，避免对高速公路隧道工程建设造成不良影响。
结语
综上，在高速公路工程建设期间， GPS控制和变形监测工作开展极为必要，是确保项目建设质量进度和安全性的重中之重。施工单位要合理把握GPS技术的应用要点，将其有效应用于各项量测工作之中加大变形监测力度，为打造高品质隧道工程提供充足技术保障。
参考文献
[1]朱克南, 杜立辉, 侯海明, 王平让. 浅埋偏压隧道大变形监测分析及施工处置技术研究[J]. 北方交通, 2023, (06): 70-74.
[2]陈柱, 商长君, 杨建超, 陈昊喆, 凌鹏, 解勇. 三维可视化激光扫描技术在隧道变形监测中的应用[J]. 铁道勘察, 2022, 48 (04): 29-35.