（一）洞外平面控制测量

洞外平面控制测量，即在隧洞经过的地域表面进行平面控制测量，应在隧洞开始施工前完成。其目的是为了决定隧洞洞口位置，指导开挖隧洞洞口，并为确定中线掘进方向和高程放样提供依据。

由于隧洞是一个狭长的建筑物，一般处于多山地带，故地面平面控制网多采用单导线、导线网、三角网或GPS网的形式。

1.导线测量

导线测量方案的优点是选点布网自由、灵活，对地形的适应性较好，工作量一般只是三角测量的1/3。自20世纪80年代以来，由于测绘新技术的广泛应用，光电测距导线及全站仪三维导线已成为隧洞地面控制测量的首选方案。其布设形式可分为单一导线和导线网两种。一般来讲，2km以下的短隧洞可采用单闭合导线或单附合导线的形式，而对于中、长隧洞也可采用导线网的形式。值得注意的是导线测量控制点的布设应尽量靠近隧道的贯通中线上，以提高贯通精度。

采用导线作为平面控制时，其距离往返测相对误差不得大于1/5000，角度用DJ2经纬仪测一测回或DJ6经纬仪测两测回，角度闭合差不应超过 （n为测角的个数）。导线的相对闭合差不应大于1/5000。

2.三角测量

敷设三角锁时应考虑将隧洞中线上的主要中线点包含在锁内，尽可能在各洞口附近布置有三角点，以便施工放样，并力求将洞口、转折点等选为三角点，以便减小计算工作量，提高放样精度。三角锁的等级随隧洞长度、形式、贯通精度要求而异，对于长度在1km以内、横向贯通误差容许值为（±10～±30）cm的隧洞，布设三角网的精度应满足下列要求：

（1）基线丈量的相对误差为1/20000。

（2）三角网最弱边（即精度最低的边）的相对误差为1/10000。

（3）三角形角度闭合差为30″。

（4）角度观测时，用DJ2经纬仪测一测回，DJ6经纬仪测两测回。

三角网的施测与平差计算可按前面章节所述方法进行，以求得各控制点的坐标和各边的方位角。

3.GPS定位测量

全球定位系统（GPS）是伴随现代科学技术的迅速发展而建立起来的新一代精密卫星导航和定位系统，它不仅具有全球性、全天候、连续的三维导航与定位能力，而且具有良好的抗干扰性。

GPS定位技术在隧洞贯通测量中的应用，给这一领域传统的野外测量作业带来了巨大的冲击，根据实际应用情况来看，使用这一先进技术带来了较好的经济和社会效益，也使得野外测量技术水平得到了显著提高。今后传统的大型隧洞贯通地面控制测量将逐渐被GPS测量技术所取代。(www.daowen.com)

（二）地面高程控制测量

主要任务是按照设计精度施测两相向开挖洞口附近水准点间的高差，以便将统一的高程系统引入洞内，提供隧洞施工的高程依据，保证隧洞在竖向正确贯通。过去一般采用等级水准测量进行，随着光电测距仪的广泛应用，光电测距导线成为隧洞洞外、洞内平面控制的主要方法，同时，经大量的实践和研究证明，光电测距三角高程完全可代替三、四等水准测量，即使对于地形复杂、植被茂密和气候条件较差的地区，也具有足够的精度。特别方便的是可以与导线测量一起进行，从而可大大减轻了外业工作量。其优越性对山区和丘陵地区尤为突出。三角高程可采用对向观测的方法。对平坦地区，仍采用三、四等几何水准测量较好。不论什么等级和采用什么方法，隧道洞口应埋设二个水准点，以备使用过程中的互相检核。

1.光电测距三角高程对向观测高差计算数学模型

地面两点A、B之间的高差按对向观测计算，其公式为

式中　D1、D2——往、返测斜距；

Z1、Z2——往、返测天顶距；

i1、i2——往、返测仪器高；

v1、v2——往、返测反光棱镜高；

c1、c2——往、返测的球气差系数；

S——两点间的平距。

如果往、返测是在相近的条件下观测的，可认为折光系数K对于对向观测来说是相同的，故有

式中R为地球曲率半径。于是，式（8-1）中有关球气差的一项可以消去。

2.光电测距三角高程对向观测高差中误差

对式（8-1）微分，并设mD1=mD2=mD，mZ1=mZ2=mZ，mi1=mi2=mv1=mv2=mi，可得对向观测的高差中误差公式：

由上式可见，mh主要受天顶距精度mZ的影响。