試論測繪技術在鐵路工程勘探中的應用及發展

【摘 要】鐵路工程測繪是為進行鐵路工程調查及其成果圖件的編制所涉及的全部測繪工作的總稱，主要包括控制測量、地形測量、勘探網測量、勘探線剖面測量、勘探坑道測量、鉆孔及鐵路工程點的定位測量、鐵路勘界測量。在20 世紀90 年代以前大地測量和地形測量主要采用經緯儀、測距儀、平板儀等光學和機械儀器，20 世紀90 年代后，GPS定位技術被廣泛應用于各種測繪工作之中。本文就常規測繪方法和GPS定位技術鐵路工程勘查中的應用進行了分析和探討。

【關鍵詞】測繪技術；鐵路勘探；應用；發展方向

鐵路工程測繪是為進行鐵路工程調查及其成果圖件的編制所涉及的全部測繪工作的總稱，主要包括控制測量、地形測量、勘探網測量、勘探線剖面測量、勘探坑道測量、鉆孔及鐵路工程點的定位測量、鐵路勘界測量。在20 世紀90 年代以前大地測量和地形測量主要采用經緯儀、測距儀、平板儀等光學和機械儀器，20 世紀90 年代后，GPS定位技術被廣泛應用于各種測繪工作之中。本文就常規測繪方法和GPS定位技術鐵路工程勘查中的應用進行了分析和探討。

一、控制測量

鐵路工程測繪中的控制測量任務將主要是在局部地區進行控制點加密，建立能滿足地形測量和鐵路工程勘查工程測量的工程控制網。控制測量從內容上分為常規控制測量和GPS控制測量，具體內容如下：

1.常規控制測量。首先在全測區范圍內選定一些控制點，構成一定的幾何圖形，用精密的測量儀器和精確的測量方法，在統一的坐標系統中，確定他們的平面位置和高程，再以這些控制點為基礎，測算其他碎部點的位置，這就將控制測量工作分為平面控制測量和高程控制測量兩種。

2.GPS控制測量。GPS之所以能成為建立各級平面控制網的主要手段之一是因為其具有全天候作業、測站之間無需通視、觀測時間短、定位精度高、操作簡便、提供三維坐標等優點。目前多數用GPS作為首級控制。多數用全球定位衛星系統GPS或一級導線作為二級控制。GPS網的設計除了測角、邊角同測和測邊網等的傳統要求，它不需要點間通視，對圖形強度要求也不高，亦不需要設置在制高點上，因此，GPS網的設計非常靈活，只要在測區內的適當位置安置GPS，就可以進行觀測。

二、地形測量

地形測量是鐵路工程測繪工作重要的任務，大比例尺地形圖是進行鐵路工程勘探和礦山規劃設計所必需的基礎圖件資料，鐵路工程勘探和規劃設計能否科學順利地進行取決于能否快速準確地獲得高質量的現勢地形圖。地形測量的加密圖根控制，常規方法是在鐵路基本控制點下布設測角圖根線形鎖及測角交會點，現在占主導地位的已經是全野外數字化測量，采用導線測量、GPS- RTK模式，極大地減少工作量，也提高了精度。

1.常規地形測量。用常規的測圖方法（如用經緯儀、測距儀等）通常是先布設控制網點，這種控制網一般是在國家高等級控制網點的基礎上加密次級控制網點，再利用加密的控制點布設圖根點。最后依據加密的控制點和圖根控制點進行碎部測量，測定地物點和地形點在圖上的位置并按照一定的規律和符號繪制成平面圖。所需儀器多為經緯儀、測距儀、大平板儀、繪圖板、塔尺、全站儀、棱鏡等設備。

2.地形測量。采用GPS- RTK測量技術，不需要進行加密控制，在首級控制網建好后即可進行碎部測量，基準站可以設置在已知控制點或者設置在接受衛星信號和無線電信通訊條件好的未知點上，流動站經已知點進行校準和檢查平面坐標和高程滿足限差要求時就可進行數據采集作業。一個基站可以支持多個流動站進行作業，一個流動站只需要1 個人就可以操作，在沿線碎部點上只需停留幾秒鐘，就可以獲得每點平面坐標、高程（固定解）。

三、工程測量

鐵路工程勘查工程測量包括勘探網測量、勘探線剖面測量、勘探坑道測量、定位測量、鐵路勘界測量等。

1.常規工程測量。采用常規測量方法，勘探線端點、工程點、剖控點，由其附近的控制點用光電測距極坐標法、經緯儀視距極坐標法布設于實地。布設后的勘探線端點（即剖面線端點）及剖控點的定側，用光電測距經緯儀極坐標法、側角交會法等施測，作業程序繁多，精度差，特別是采用經緯儀視距極坐標法進行測量精度無法控制。鉆孔、槽探端點、坑道近井點等工程點的定測一般采用測角交會法、光電測距極坐標法進行定測。野外測量完成后還需要進行復雜的計算、檢核，然后進行手工展繪勘探線剖面圖、實際材料圖、勘探工程布置圖及地形鐵路工程圖等。由于鐵路工程點大部分采用視距極坐標法測定，誤差大，粗差出現率高，在制作地形鐵路工程圖時鐵路工程點和地形圖矛盾重重，解決起來非常麻煩。

2.GPS 工程測量。在GPS和GPS- RTK技術在測量方面得到應用后，使原來比較_復雜的鐵路工程勘探工程測量變得簡單，精度大幅度的提高。一個基準站可以支持多個移動站進行放樣或者定位測量，特別是RTK的線放樣功能在勘探網、勘探線剖面的施測中更是游刃有余，徹底擺脫了常規的勘探線測量中勘探線上障礙物的對測量的影響。RTK靈活的測量方法使得勘探網的布設、勘探線剖面測量以及工程點的定位等測量能夠同時開展。

四、鐵路工程測繪發展方向

鐵路工程勘查開發的基礎就是鐵路工程測繪，地球信息學和測繪學的技術體系和工作模式是以3s一體化或集成為主導空間信息技術體系，發展方向是：高科技、自動化、實時化和數字化，以及多功能化等方向。控制測量也逐漸發展成為GPS、ISS最終實現技術換代；地形測繪則要發展加速投影和攝影測量以及遙感應用的結合，還有多種遙感手段和數據信息的處理技術，以有效的提高鐵路工程遙感的水平；勘探工程測量應逐漸礦大和吸收衛星源射電干涉系統、慣性測量系統和全球定位系統技術的應用，大規模的應用現代數據處理技術，以提高地勘工程測量的速度和精度，普及電磁波測距儀和電子速測儀的應用。

五、結論

綜上所述，鐵路工程測繪是鐵路工程勘探的一項重要的基礎性工作，包括控制、地形、勘探、勘探線泡剖面、勘探坑道、鉆孔以及鐵路工程點、鐵路勘界等工作的測量。因此，發展高科技、實時化、自動化、多功能和數字化的鐵路工程測繪技術是未來我們需要做的工作，也是未來的發展趨勢。

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作者簡介：

曹 帥，鐵道第三勘察設計院集團有限公司，職稱：助理工程師，專業方向：測繪工程。