試論測(cè)繪技術(shù)在鐵路工程勘探中的應(yīng)用及發(fā)展

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

【關(guān)鍵詞】測(cè)繪技術(shù)；鐵路勘探；應(yīng)用；發(fā)展方向

鐵路工程測(cè)繪是為進(jìn)行鐵路工程調(diào)查及其成果圖件的編制所涉及的全部測(cè)繪工作的總稱，主要包括控制測(cè)量、地形測(cè)量、勘探網(wǎng)測(cè)量、勘探線剖面測(cè)量、勘探坑道測(cè)量、鉆孔及鐵路工程點(diǎn)的定位測(cè)量、鐵路勘界測(cè)量。在20 世紀(jì)90 年代以前大地測(cè)量和地形測(cè)量主要采用經(jīng)緯儀、測(cè)距儀、平板儀等光學(xué)和機(jī)械儀器，20 世紀(jì)90 年代后，GPS定位技術(shù)被廣泛應(yīng)用于各種測(cè)繪工作之中。本文就常規(guī)測(cè)繪方法和GPS定位技術(shù)鐵路工程勘查中的應(yīng)用進(jìn)行了分析和探討。

一、控制測(cè)量

鐵路工程測(cè)繪中的控制測(cè)量任務(wù)將主要是在局部地區(qū)進(jìn)行控制點(diǎn)加密，建立能滿足地形測(cè)量和鐵路工程勘查工程測(cè)量的工程控制網(wǎng)?？刂茰y(cè)量從內(nèi)容上分為常規(guī)控制測(cè)量和GPS控制測(cè)量，具體內(nèi)容如下：

1.常規(guī)控制測(cè)量。首先在全測(cè)區(qū)范圍內(nèi)選定一些控制點(diǎn)，構(gòu)成一定的幾何圖形，用精密的測(cè)量?jī)x器和精確的測(cè)量方法，在統(tǒng)一的坐標(biāo)系統(tǒng)中，確定他們的平面位置和高程，再以這些控制點(diǎn)為基礎(chǔ)，測(cè)算其他碎部點(diǎn)的位置，這就將控制測(cè)量工作分為平面控制測(cè)量和高程控制測(cè)量?jī)煞N。

2.GPS控制測(cè)量。GPS之所以能成為建立各級(jí)平面控制網(wǎng)的主要手段之一是因?yàn)槠渚哂腥旌蜃鳂I(yè)、測(cè)站之間無需通視、觀測(cè)時(shí)間短、定位精度高、操作簡(jiǎn)便、提供三維坐標(biāo)等優(yōu)點(diǎn)。目前多數(shù)用GPS作為首級(jí)控制。多數(shù)用全球定位衛(wèi)星系統(tǒng)GPS或一級(jí)導(dǎo)線作為二級(jí)控制。GPS網(wǎng)的設(shè)計(jì)除了測(cè)角、邊角同測(cè)和測(cè)邊網(wǎng)等的傳統(tǒng)要求，它不需要點(diǎn)間通視，對(duì)圖形強(qiáng)度要求也不高，亦不需要設(shè)置在制高點(diǎn)上，因此，GPS網(wǎng)的設(shè)計(jì)非常靈活，只要在測(cè)區(qū)內(nèi)的適當(dāng)位置安置GPS，就可以進(jìn)行觀測(cè)。

二、地形測(cè)量

地形測(cè)量是鐵路工程測(cè)繪工作重要的任務(wù)，大比例尺地形圖是進(jìn)行鐵路工程勘探和礦山規(guī)劃設(shè)計(jì)所必需的基礎(chǔ)圖件資料，鐵路工程勘探和規(guī)劃設(shè)計(jì)能否科學(xué)順利地進(jìn)行取決于能否快速準(zhǔn)確地獲得高質(zhì)量的現(xiàn)勢(shì)地形圖。地形測(cè)量的加密圖根控制，常規(guī)方法是在鐵路基本控制點(diǎn)下布設(shè)測(cè)角圖根線形鎖及測(cè)角交會(huì)點(diǎn)，現(xiàn)在占主導(dǎo)地位的已經(jīng)是全野外數(shù)字化測(cè)量，采用導(dǎo)線測(cè)量、GPS- RTK模式，極大地減少工作量，也提高了精度。

1.常規(guī)地形測(cè)量。用常規(guī)的測(cè)圖方法（如用經(jīng)緯儀、測(cè)距儀等）通常是先布設(shè)控制網(wǎng)點(diǎn)，這種控制網(wǎng)一般是在國(guó)家高等級(jí)控制網(wǎng)點(diǎn)的基礎(chǔ)上加密次級(jí)控制網(wǎng)點(diǎn)，再利用加密的控制點(diǎn)布設(shè)圖根點(diǎn)。最后依據(jù)加密的控制點(diǎn)和圖根控制點(diǎn)進(jìn)行碎部測(cè)量，測(cè)定地物點(diǎn)和地形點(diǎn)在圖上的位置并按照一定的規(guī)律和符號(hào)繪制成平面圖。所需儀器多為經(jīng)緯儀、測(cè)距儀、大平板儀、繪圖板、塔尺、全站儀、棱鏡等設(shè)備。

2.地形測(cè)量。采用GPS- RTK測(cè)量技術(shù)，不需要進(jìn)行加密控制，在首級(jí)控制網(wǎng)建好后即可進(jìn)行碎部測(cè)量，基準(zhǔn)站可以設(shè)置在已知控制點(diǎn)或者設(shè)置在接受衛(wèi)星信號(hào)和無線電信通訊條件好的未知點(diǎn)上，流動(dòng)站經(jīng)已知點(diǎn)進(jìn)行校準(zhǔn)和檢查平面坐標(biāo)和高程滿足限差要求時(shí)就可進(jìn)行數(shù)據(jù)采集作業(yè)。一個(gè)基站可以支持多個(gè)流動(dòng)站進(jìn)行作業(yè)，一個(gè)流動(dòng)站只需要1 個(gè)人就可以操作，在沿線碎部點(diǎn)上只需停留幾秒鐘，就可以獲得每點(diǎn)平面坐標(biāo)、高程（固定解）。

三、工程測(cè)量

鐵路工程勘查工程測(cè)量包括勘探網(wǎng)測(cè)量、勘探線剖面測(cè)量、勘探坑道測(cè)量、定位測(cè)量、鐵路勘界測(cè)量等。

1.常規(guī)工程測(cè)量。采用常規(guī)測(cè)量方法，勘探線端點(diǎn)、工程點(diǎn)、剖控點(diǎn)，由其附近的控制點(diǎn)用光電測(cè)距極坐標(biāo)法、經(jīng)緯儀視距極坐標(biāo)法布設(shè)于實(shí)地。布設(shè)后的勘探線端點(diǎn)（即剖面線端點(diǎn)）及剖控點(diǎn)的定側(cè)，用光電測(cè)距經(jīng)緯儀極坐標(biāo)法、側(cè)角交會(huì)法等施測(cè)，作業(yè)程序繁多，精度差，特別是采用經(jīng)緯儀視距極坐標(biāo)法進(jìn)行測(cè)量精度無法控制。鉆孔、槽探端點(diǎn)、坑道近井點(diǎn)等工程點(diǎn)的定測(cè)一般采用測(cè)角交會(huì)法、光電測(cè)距極坐標(biāo)法進(jìn)行定測(cè)。野外測(cè)量完成后還需要進(jìn)行復(fù)雜的計(jì)算、檢核，然后進(jìn)行手工展繪勘探線剖面圖、實(shí)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(diǎn)大部分采用視距極坐標(biāo)法測(cè)定，誤差大，粗差出現(xiàn)率高，在制作地形鐵路工程圖時(shí)鐵路工程點(diǎn)和地形圖矛盾重重，解決起來非常麻煩。

2.GPS 工程測(cè)量。在GPS和GPS- RTK技術(shù)在測(cè)量方面得到應(yīng)用后，使原來比較_復(fù)雜的鐵路工程勘探工程測(cè)量變得簡(jiǎn)單，精度大幅度的提高。一個(gè)基準(zhǔn)站可以支持多個(gè)移動(dòng)站進(jìn)行放樣或者定位測(cè)量，特別是RTK的線放樣功能在勘探網(wǎng)、勘探線剖面的施測(cè)中更是游刃有余，徹底擺脫了常規(guī)的勘探線測(cè)量中勘探線上障礙物的對(duì)測(cè)量的影響。RTK靈活的測(cè)量方法使得勘探網(wǎng)的布設(shè)、勘探線剖面測(cè)量以及工程點(diǎn)的定位等測(cè)量能夠同時(shí)開展。

四、鐵路工程測(cè)繪發(fā)展方向

鐵路工程勘查開發(fā)的基礎(chǔ)就是鐵路工程測(cè)繪，地球信息學(xué)和測(cè)繪學(xué)的技術(shù)體系和工作模式是以3s一體化或集成為主導(dǎo)空間信息技術(shù)體系，發(fā)展方向是：高科技、自動(dòng)化、實(shí)時(shí)化和數(shù)字化，以及多功能化等方向?？刂茰y(cè)量也逐漸發(fā)展成為GPS、ISS最終實(shí)現(xiàn)技術(shù)換代；地形測(cè)繪則要發(fā)展加速投影和攝影測(cè)量以及遙感應(yīng)用的結(jié)合，還有多種遙感手段和數(shù)據(jù)信息的處理技術(shù)，以有效的提高鐵路工程遙感的水平；勘探工程測(cè)量應(yīng)逐漸礦大和吸收衛(wèi)星源射電干涉系統(tǒng)、慣性測(cè)量系統(tǒng)和全球定位系統(tǒng)技術(shù)的應(yīng)用，大規(guī)模的應(yīng)用現(xiàn)代數(shù)據(jù)處理技術(shù)，以提高地勘工程測(cè)量的速度和精度，普及電磁波測(cè)距儀和電子速測(cè)儀的應(yīng)用。

五、結(jié)論

綜上所述，鐵路工程測(cè)繪是鐵路工程勘探的一項(xiàng)重要的基礎(chǔ)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(diǎn)、鐵路勘界等工作的測(cè)量。因此，發(fā)展高科技、實(shí)時(shí)化、自動(dòng)化、多功能和數(shù)字化的鐵路工程測(cè)繪技術(shù)是未來我們需要做的工作，也是未來的發(fā)展趨勢(shì)。

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作者簡(jiǎn)介：

曹 帥，鐵道第三勘察設(shè)計(jì)院集團(tuán)有限公司，職稱：助理工程師，專業(yè)方向：測(cè)繪工程。