论GPS技术在既有铁路勘测中的应用

■刘建

（中铁二院（成都）建设发展有限责任公司工程测绘分公司四川成都610031）

论GPS技术在既有铁路勘测中的应用

■刘建

（中铁二院（成都）建设发展有限责任公司工程测绘分公司四川成都610031）

我国一带一路战略的推进，铁路建设高速发展，随着运营里程的增加，既有铁路测量工作越来越多。在既有铁路测量过程中，新的测绘技术，尤其是GPS测量技术，逐渐的发挥了重要的作用，比如在控制测量、外移桩测量、中线测量、地形测量、断面测量等方面应用，极大的提高了既有铁路勘测的效率。

测绘技术 既有铁路勘测 GPS应用

1　GPS技术简介

1.1GPS系统构成

GPS即全球定位系统，由GPS卫星组成的空间部分、由若干地面站组成的地面监控系统和以接收机为主体的用户设备三部分组成。三者有各自独立的功能和作用，但又是有机地配合而缺一不可的整体系统。

1.2GPS静态测量

GPS静态测量指接收机在定位过程中位置静止不动，包含绝对定位和相对定位两种方式。无论是静态绝对定位还是静态相对定位，所依据的观测量都是卫星到观测站的伪距，根据观测量的不同，静态定位又可分为测码伪距静态定位和测相伪距静态定位。

1.3GPS动态(RTK)测量

RTK（Real Time Kinematic）技术是GPS测量技术发展历程中的一个标志，RTK定位技术就是基于载波相位观测值的实时动态定位技术，它能够实时地提供测站点三维坐标，并达到厘米级精度。由于RTK测量技术的精度高、实时性和高效性，使得其在测绘领域的应用越来越广。

2　既有铁路勘测的内容

既有铁路测量为既有线运营和既有线改建服务，即为既有线的运营和改建提供相应的现状资料。既有线测量主要包括平面高程控制测量、外移桩测量、既有线中线恢复、既有线轨顶高程测量、既有车站现状平面图测量、基线桩测量、各类断面测量等。除了高程控制测量外，其余各项任务都与GPS技术结合紧密。

3　GPS技术在既有铁路勘测中的应用

3.1GPS技术在控制测量中的应用

在GPS技术广泛应用之前，控制测量一般采用三角测量或导线测量，以这两种方式布设控制网时，一个重要的问题是误差会不断累积，距离起算数据越远，精度越低，网中的各点精度不均匀。采用GPS技术布设控制网，则可以较好的解决此问题。采用GPS方法布网观测，具有精度高、效率高、误差分布均匀等特点，并且外业操作简单，减轻了测绘人员的劳动强度。目前，GPS方法进行控制测量，已经被广大测绘工作者接受，广泛的应用到了各类建设工程中。

3.2GPS技术在外移桩测量中的应用

既有铁路测量中，外移桩的作用是：标定测量时线路的平面位置；作为方向测量时的置镜点；便于恢复测量时的线路平面位置并作为并行地段改建或增建第二线施工定位的依据。目前根据铁路工程测量“三网合一”的理念，外移桩正在逐步被淡化，但有些尚未建立CPIII控制网的既有线测量时，还要用到外移桩。

外移桩布设完成后需要进行联测，以往通常利用全站仪采用二级导线的精度测量，即主要满足全长相对闭合差1/10000，方位角闭合差绝对值不大15√n，测角中误差7.5″，测距中误差1/25000。由于导线测量误差累积的特点，导线中间的点位精度非常低，有些会达到几十公分。采用GPS RTK动态测量则可以解决这一问题。在参考站周围不大于5km范围内，利用4个以上均匀分布在测段四周和中间的控制点求解转换参数，保证一定的观测条件，然后在每个外移桩上利用RTK接收机配合对中杆观测3分钟，即可达到厘米级的精度，并且所测量的各个点精度比较均匀。

3.3GPS测量技术在中线恢复中的应用

利用RTK布设了外移桩后，中线恢复可以利用全站仪架设在外移桩上直接测量平面坐标进行拟合。也可以采用特殊方尺，将GPS接收机固定在方尺上，直接对铁轨进行分中测量。在中线恢复中，较大的一项任务是曲线要素测量，通常采用全站仪小偏角测量法。但是小偏角测量之前，需要先进行里程丈量恢复线路里程，生产安排时不方便同步开展，会影响到后续的任务。采用RTK配合方尺直接测量，可一次性测量全线的轨道中心点，包括直线和曲线。测量完成后，采用坐标拟合法，得到直线轨道中心和曲线要素，能够很快的完成线位的恢复工作，利于后续工作的展开。

3.4GPS技术在断面测量中的应用

由于RTK技术的快速发展，GPS技术迅速的在断面测量中的被接受。测量时，利用RTK直接测量出点位的坐标，通过与RTK接收机相连的手簿将坐标点计算投影到中线上，可以即时查看测量点的投影里程和偏距，并根据里程和偏距进行调整。由于RTK测量和手簿处理显示的时间很短，这种方法可以极大的提高断面测量的效率。

3.5GPS技术在车站勘测中的应用

既有铁路车站平面测绘内容包括正线、到发线、道岔、接触网、站房等其它既有车站设备的测量。在进行以上内容的测量时首先要开展车站基线的测量工作。基线测量类似于全站仪导线测量，在站内进行此项工作，很受视线的限制，同时测量精度也相对较低，在车站内利用GPS静态测量不需要点与点之间通视的优点恰好可以弥补这一点。基线测量结束后，进行既有车站内平面股道测量和既有设备的测量工作。以前测量平面股道坐标通常是用全站仪，特别是测道岔和岔后连接曲线，受视线和车站运营影响较大，工作效率较低，利用RTK技术后，既有车站的测量效率大大得到了提高。

4　总结

GPS技术有着常规测量技术无法比拟的优点，比如对天气要求不高，可以全天候作业，网内点位精度均匀，点与点之间不需要通视等，这些技术应用到既有铁路的勘测中，可以大幅度提高生产效率，也可以保证测量精度。但同时也受到卫星信号、建筑物遮挡等影响。因此在既有铁路测量当中，根据具体环境特点，合理的运用，可以有效地缩短工期，降低成本，提升工作效率。

[1]张伟国,秦玉军.GPSRTK技术在铁路勘测中的发展前景 [J].测绘与空间地理信息 , 2012(01).

[2]许绍全等GPS测量原理及应用，武汉测绘科技大学出版社

[3]高成发GPS测量人民交通出版社

[4]TB 10105～2009.改建铁路工程测量规范

[5]TB 10054～2010.铁路工程卫星定位测量规范

P2[文献码]B

1000～405X（2016）～4～318～1