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，鐵路建設(shè)高速發(fā)展，隨著運營里程的增加，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)和以接收機為主體的用戶設(shè)備三部分組成。三者有各自獨立的功能和作用，但又是有機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)測量指接收機在定位過程中位置靜止不動，包含絕對定位和相對定位兩種方式。無論是靜態(tài)絕對定位還是靜態(tài)相對定位，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)展歷程中的一個標志，RTK定位技術(shù)就是基于載波相位觀測值的實時動態(tài)定位技術(shù)，它能夠?qū)崟r地提供測站點三維坐標，并達到厘米級精度。由于RTK測量技術(shù)的精度高、實時性和高效性，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營和既有線改建服務(wù)，即為既有線的運營和改建提供相應(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，一個重要的問題是誤差會不斷累積，距離起算數(shù)據(jù)越遠，精度越低，網(wǎng)中的各點精度不均勻。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，并且外業(yè)操作簡單，減輕了測繪人員的勞動強度。目前，GPS方法進行控制測量，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：標定測量時線路的平面位置；作為方向測量時的置鏡點；便于恢復(fù)測量時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，還要用到外移樁。

外移樁布設(shè)完成后需要進行聯(lián)測，以往通常利用全站儀采用二級導(dǎo)線的精度測量，即主要滿足全長相對閉合差1/10000，方位角閉合差絕對值不大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，導(dǎo)線中間的點位精度非常低，有些會達到幾十公分。采用GPS RTK動態(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個以上均勻分布在測段四周和中間的控制點求解轉(zhuǎn)換參數(shù)，保證一定的觀測條件，然后在每個外移樁上利用RTK接收機配合對中桿觀測3分鐘，即可達到厘米級的精度，并且所測量的各個點精度比較均勻。

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進行擬合。也可以采用特殊方尺，將GPS接收機固定在方尺上，直接對鐵軌進行分中測量。在中線恢復(fù)中，較大的一項任務(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，需要先進行里程丈量恢復(fù)線路里程，生產(chǎn)安排時不方便同步開展，會影響到后續(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，包括直線和曲線。測量完成后，采用坐標擬合法，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，利用RTK直接測量出點位的坐標，通過與RTK接收機相連的手簿將坐標點計算投影到中線上，可以即時查看測量點的投影里程和偏距，并根據(jù)里程和偏距進行調(diào)整。由于RTK測量和手簿處理顯示的時間很短，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。在進行以上內(nèi)容的測量時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)進行此項工作，很受視線的限制，同時測量精度也相對較低，在車站內(nèi)利用GPS靜態(tài)測量不需要點與點之間通視的優(yōu)點恰好可以彌補這一點?；€測量結(jié)束后，進行既有車站內(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，比如對天氣要求不高，可以全天候作業(yè)，網(wǎng)內(nèi)點位精度均勻，點與點之間不需要通視等，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。但同時也受到衛(wèi)星信號、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，合理的運用，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[文獻碼]B

1000～405X（2016）～4～318～1