某待建隧道长约10km，设计单位向施工单位提供的前期测绘成果和设计资料包括：
1．进、出洞口各4个C级精度的GPS控制点，基准采用2000年国家大地坐标系（CGCS 2000），中央子午线为×××°50′00″，投影面正常高为500m；
2．进、出洞口各2个二等水准点，采用1985年国家高程基准；
3．隧道的设计坐标、高程、里程桩等；
4．……
5．由于现场地形条件的限制，该隧道未设计斜井，拟采用双向开挖施工，贯通面位于隧道的中部。隧道主体为南北偏西走向的直线隧道，隧道坡度一致，施工区中央子午线为×××°10′00″，纬度为40°，进口施工面正常高为750m，出口施工面正常高为850m。
施工单位在施工前对已有成果进行了复测，并进行了中央子午线平移和施工坐标系建立等工作。施工坐标系的X轴为进、出洞口中线点连线的水平投影方向，并重新选择投影面。
洞内平面控制采用双导线分期布设，全站仪的测角精度不低于1″，导线边长控制在200～600m之间，角度观测6测回，导线在隧道内向前每推进2km加测一条高精度陀螺定向边，高程控制按二等水准测量的精度要求施测。[2011年真题]
问题：
1．说明施工单位在隧道施工前应复测的内容及复测方法。
2．说明建立施工坐标系时重新选择投影面的理由，并指出所选最佳投影面的正常高。
3．说明隧道内加测高精度陀螺定向边的目的和基本作业步骤。
正确答案及解析
正确答案
解析
1.（1）施工单位在隧道施工前应复测的内容包括：
①对进、出洞口各4个C级精度的GPS控制点进行复测。
②对进、出洞口各2个二等水准点进行复测。
（2）施工单位在隧道施工前复测方法包括：
①遂道洞外平面控制网的宜采用GPS方法进行复测，GPS定位精度高，选点灵活，无需通视，观测时间短，是目前隧道控制网建立的首选方法。洞外平面控制测量的有关技术要求，应符合《工程测量规范》（GB 50026—2007）第3章的有关规定。
②洞外的高程控制测量，宜采用水准测量方法复测。洞外一般采用二、三等水准布设高程控制。水准测量困难时，亦可采用测距三角高程测量方法测定四、五等高程。隧道两端的洞口水准点和必要的洞外水准点应组成闭合或往返水准路线。隧道高程控制测量的有关技术要求，应符合《工程测量规范》（GB 50026—2007）第4章的有关规定。
2. （1）建立施工坐标系时重新选择投影面的理由如下：
边长的高程归化和高斯投影对于控制网的边长影响为前者短缩和后者伸长的特点。根据题意可知，进、出洞口各4个C级精度的GPS控制点的基准采用2000国家大地坐标系（CGCS 2000），中央子午线为×××°50′00″，投影面正常高为500m。进口施工面正常高为750m，出口施工面正常高为850m。所以，施工区的平均高程为800m，与原控制测量成果的投影面高程相差300m，差距大，在实际施工中，会造成实测边长与坐标反算边长相差较大，不便于施工测量的检核。在精度较高的工程施工测量时，建立施工坐标系时都应重新选择投影面。
（2）进口施工面正常高为750m，出口施工面正常高为850m，施工区的平均高程为800m。所以，施工区最佳投影面的正常高应为800m。
3. 导线在隧道内向前每推进2km加测一条高精度陀螺定向边，其目的是为了减少横向误差，提高导线的精度。《城市轨道交通工程测量规范》（GB 50308—2008）第9.4条第3款规定，地下定向边陀螺方位角测量应采用“地面已知边—地下定向边—地面巳知边”的测量程序。地下定向边的陀螺方位角测量每次应测三测回，测回间陀螺方位角较差应小于20″。隧道贯通前同一定向边陀螺方位角测量应独立进行三次，三次定向陀螺方位角较差应小于20″，三次定向陀螺方位角平均值中误差为±8″。第2款规定，陀螺经纬仪的标称精度应小于20″，隧道内定向边边长应大于60m，视线距隧道边墙的距离应大于0.5m。测定仪器常数的地面已知边宜与地下定向边的平面位置相接近。
陀螺经纬仪的定向测量可分为陀螺经纬仪定向和陀螺方位角测定两个作业过程：
（1）陀螺经纬仪定向
①在已知边上测定仪器常数；
②在待定边上测定陀螺方位角；
③在已知边上重新测定仪器常数，求算仪器常数最或是值，评定一次测定中误差；
④求算子午线收敛角；
⑤求算待定边的坐标方位角。
（2）陀螺方位角一次测定
①在测站上整平对中陀螺经纬仪，以一个测回测定待定边或已知边的方向值，然后将仪器大致对正北方；
②粗略定向，测定近似陀螺北方向；
③测前悬带零位观测；
④精密定向，测定精密陀螺北方向；
⑤测后悬带零位观测；
⑥以一个测回测定待定边或已知边的方向值，当测前测后两次观测的方向值的互差小于规定的数值时，取其平均值作为测线方向值。
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