論GPS技術(shù)在既有鐵路勘測中的應(yīng)用

■劉建

（中鐵二院（成都）建設(shè)發(fā)展有限責(zé)任公司工程測繪分公司四川成都610031）

論GPS技術(shù)在既有鐵路勘測中的應(yīng)用

■劉建

（中鐵二院（成都）建設(shè)發(fā)展有限責(zé)任公司工程測繪分公司四川成都610031）

我國一帶一路戰(zhàn)略的推進(jìn)，鐵路建設(shè)高速發(fā)展，隨著運(yùn)營里程的增加，既有鐵路測量工作越來越多。在既有鐵路測量過程中，新的測繪技術(shù)，尤其是GPS測量技術(shù)，逐漸的發(fā)揮了重要的作用，比如在控制測量、外移樁測量、中線測量、地形測量、斷面測量等方面應(yīng)用，極大的提高了既有鐵路勘測的效率。

測繪技術(shù) 既有鐵路勘測 GPS應(yīng)用

1　GPS技術(shù)簡介

1.1GPS系統(tǒng)構(gòu)成

GPS即全球定位系統(tǒng)，由GPS衛(wèi)星組成的空間部分、由若干地面站組成的地面監(jiān)控系統(tǒng)和以接收機(jī)為主體的用戶設(shè)備三部分組成。三者有各自獨(dú)立的功能和作用，但又是有機(jī)地配合而缺一不可的整體系統(tǒng)。

1.2GPS靜態(tài)測量

GPS靜態(tài)測量指接收機(jī)在定位過程中位置靜止不動(dòng)，包含絕對(duì)定位和相對(duì)定位兩種方式。無論是靜態(tài)絕對(duì)定位還是靜態(tài)相對(duì)定位，所依據(jù)的觀測量都是衛(wèi)星到觀測站的偽距，根據(jù)觀測量的不同，靜態(tài)定位又可分為測碼偽距靜態(tài)定位和測相偽距靜態(tài)定位。

1.3GPS動(dòng)態(tài)(RTK)測量

RTK（Real Time Kinematic）技術(shù)是GPS測量技術(shù)發(fā)展歷程中的一個(gè)標(biāo)志，RTK定位技術(shù)就是基于載波相位觀測值的實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)定位技術(shù)，它能夠?qū)崟r(shí)地提供測站點(diǎn)三維坐標(biāo)，并達(dá)到厘米級(jí)精度。由于RTK測量技術(shù)的精度高、實(shí)時(shí)性和高效性，使得其在測繪領(lǐng)域的應(yīng)用越來越廣。

2　既有鐵路勘測的內(nèi)容

既有鐵路測量為既有線運(yùn)營和既有線改建服務(wù)，即為既有線的運(yùn)營和改建提供相應(yīng)的現(xiàn)狀資料。既有線測量主要包括平面高程控制測量、外移樁測量、既有線中線恢復(fù)、既有線軌頂高程測量、既有車站現(xiàn)狀平面圖測量、基線樁測量、各類斷面測量等。除了高程控制測量外，其余各項(xiàng)任務(wù)都與GPS技術(shù)結(jié)合緊密。

3　GPS技術(shù)在既有鐵路勘測中的應(yīng)用

3.1GPS技術(shù)在控制測量中的應(yīng)用

在GPS技術(shù)廣泛應(yīng)用之前，控制測量一般采用三角測量或?qū)Ь€測量，以這兩種方式布設(shè)控制網(wǎng)時(shí)，一個(gè)重要的問題是誤差會(huì)不斷累積，距離起算數(shù)據(jù)越遠(yuǎn)，精度越低，網(wǎng)中的各點(diǎn)精度不均勻。采用GPS技術(shù)布設(shè)控制網(wǎng)，則可以較好的解決此問題。采用GPS方法布網(wǎng)觀測，具有精度高、效率高、誤差分布均勻等特點(diǎn)，并且外業(yè)操作簡單，減輕了測繪人員的勞動(dòng)強(qiáng)度。目前，GPS方法進(jìn)行控制測量，已經(jīng)被廣大測繪工作者接受，廣泛的應(yīng)用到了各類建設(shè)工程中。

3.2GPS技術(shù)在外移樁測量中的應(yīng)用

既有鐵路測量中，外移樁的作用是：標(biāo)定測量時(shí)線路的平面位置；作為方向測量時(shí)的置鏡點(diǎn)；便于恢復(fù)測量時(shí)的線路平面位置并作為并行地段改建或增建第二線施工定位的依據(jù)。目前根據(jù)鐵路工程測量“三網(wǎng)合一”的理念，外移樁正在逐步被淡化，但有些尚未建立CPIII控制網(wǎng)的既有線測量時(shí)，還要用到外移樁。

外移樁布設(shè)完成后需要進(jìn)行聯(lián)測，以往通常利用全站儀采用二級(jí)導(dǎo)線的精度測量，即主要滿足全長相對(duì)閉合差1/10000，方位角閉合差絕對(duì)值不大15√n，測角中誤差7.5″，測距中誤差1/25000。由于導(dǎo)線測量誤差累積的特點(diǎn)，導(dǎo)線中間的點(diǎn)位精度非常低，有些會(huì)達(dá)到幾十公分。采用GPS RTK動(dòng)態(tài)測量則可以解決這一問題。在參考站周圍不大于5km范圍內(nèi)，利用4個(gè)以上均勻分布在測段四周和中間的控制點(diǎn)求解轉(zhuǎn)換參數(shù)，保證一定的觀測條件，然后在每個(gè)外移樁上利用RTK接收機(jī)配合對(duì)中桿觀測3分鐘，即可達(dá)到厘米級(jí)的精度，并且所測量的各個(gè)點(diǎn)精度比較均勻。

3.3GPS測量技術(shù)在中線恢復(fù)中的應(yīng)用

利用RTK布設(shè)了外移樁后，中線恢復(fù)可以利用全站儀架設(shè)在外移樁上直接測量平面坐標(biāo)進(jìn)行擬合。也可以采用特殊方尺，將GPS接收機(jī)固定在方尺上，直接對(duì)鐵軌進(jìn)行分中測量。在中線恢復(fù)中，較大的一項(xiàng)任務(wù)是曲線要素測量，通常采用全站儀小偏角測量法。但是小偏角測量之前，需要先進(jìn)行里程丈量恢復(fù)線路里程，生產(chǎn)安排時(shí)不方便同步開展，會(huì)影響到后續(xù)的任務(wù)。采用RTK配合方尺直接測量，可一次性測量全線的軌道中心點(diǎn)，包括直線和曲線。測量完成后，采用坐標(biāo)擬合法，得到直線軌道中心和曲線要素，能夠很快的完成線位的恢復(fù)工作，利于后續(xù)工作的展開。

3.4GPS技術(shù)在斷面測量中的應(yīng)用

由于RTK技術(shù)的快速發(fā)展，GPS技術(shù)迅速的在斷面測量中的被接受。測量時(shí)，利用RTK直接測量出點(diǎn)位的坐標(biāo)，通過與RTK接收機(jī)相連的手簿將坐標(biāo)點(diǎn)計(jì)算投影到中線上，可以即時(shí)查看測量點(diǎn)的投影里程和偏距，并根據(jù)里程和偏距進(jìn)行調(diào)整。由于RTK測量和手簿處理顯示的時(shí)間很短，這種方法可以極大的提高斷面測量的效率。

3.5GPS技術(shù)在車站勘測中的應(yīng)用

既有鐵路車站平面測繪內(nèi)容包括正線、到發(fā)線、道岔、接觸網(wǎng)、站房等其它既有車站設(shè)備的測量。在進(jìn)行以上內(nèi)容的測量時(shí)首先要開展車站基線的測量工作?；€測量類似于全站儀導(dǎo)線測量，在站內(nèi)進(jìn)行此項(xiàng)工作，很受視線的限制，同時(shí)測量精度也相對(duì)較低，在車站內(nèi)利用GPS靜態(tài)測量不需要點(diǎn)與點(diǎn)之間通視的優(yōu)點(diǎn)恰好可以彌補(bǔ)這一點(diǎn)?；€測量結(jié)束后，進(jìn)行既有車站內(nèi)平面股道測量和既有設(shè)備的測量工作。以前測量平面股道坐標(biāo)通常是用全站儀，特別是測道岔和岔后連接曲線，受視線和車站運(yùn)營影響較大，工作效率較低，利用RTK技術(shù)后，既有車站的測量效率大大得到了提高。

4　總結(jié)

GPS技術(shù)有著常規(guī)測量技術(shù)無法比擬的優(yōu)點(diǎn)，比如對(duì)天氣要求不高，可以全天候作業(yè)，網(wǎng)內(nèi)點(diǎn)位精度均勻，點(diǎn)與點(diǎn)之間不需要通視等，這些技術(shù)應(yīng)用到既有鐵路的勘測中，可以大幅度提高生產(chǎn)效率，也可以保證測量精度。但同時(shí)也受到衛(wèi)星信號(hào)、建筑物遮擋等影響。因此在既有鐵路測量當(dāng)中，根據(jù)具體環(huán)境特點(diǎn)，合理的運(yùn)用，可以有效地縮短工期，降低成本，提升工作效率。

[1]張偉國,秦玉軍.GPSRTK技術(shù)在鐵路勘測中的發(fā)展前景 [J].測繪與空間地理信息 , 2012(01).

[2]許紹全等GPS測量原理及應(yīng)用，武漢測繪科技大學(xué)出版社

[3]高成發(fā)GPS測量人民交通出版社

[4]TB 10105～2009.改建鐵路工程測量規(guī)范

[5]TB 10054～2010.鐵路工程衛(wèi)星定位測量規(guī)范

P2[文獻(xiàn)碼]B

1000～405X（2016）～4～318～1