精密工程测量及其在铁路中的应用

朱镇 波滕松

摘要：随着现代科技以及我国社会经济的不断发展，加之铁路建设的客观需求，使得在铁路建设中，通过运用精密工程测量技术，可以保障高铁通车后的安全性、平稳性以及快速性。本文就是在这种情况下，对精密工程测量及其在铁路中的应用进行探讨。这对相关的精密工程测量人员具有一定的参考价值。

关键词：精密工程测量；测量分析；铁路

1.精密工程测量的概述

1.1 精密工程测量的含义

精密工程测量是工程测量的分支，是测绘学在大型工程、高新技术规程和特种工程等精密工程建设中的应用。精密工程测量是工程测量的现代发展和延伸，它是指绝对测量精度达到毫米或亚毫米级、相对精度达到10﹣6，以先进的测量方法、仪器和设备，在特殊条件下进行的测量工作。

1.2 精密工程测量的种类

精密工程测量分为很多种，例如按照工程对测量精度需求的不同可以分为：普通精密工程测量和特种精密工程测量。精密工程测量包括各种大型特种工程测量，变形观测、三维工业测量，大型设备的安装、监测和质量控制测量、在军事领域的应用等。

1.3 精密工程测量的特点

精密工程测量的特点主要表现在三个方面：一是在工程精度的选择上，一定要根据工程的需求来进行。而且由于作业环境的特殊性，对测量的精度有了更高的要求；二是精密工程测量对仪器以及设备也有很高的要求，甚至在一些特殊的情况下，还需要对数据进行处理；三是在布设控制网的整个过程中，同普通工程测量相比，精密工程测量很是不同，它只选择一个控制点以及一个参考方向，这样可以最大程度的保障精密工程测量工作的测量精度。

2.精密工程测量在铁路中的应用主要内容

随着现代科技的不断进步以及工程建设、国防建设的客观需求，精密工程测量技术被广泛的应用在各个领域。

精密工程测量在铁路中的应用主要内容有：

2.1 设计控制网

在进行测量工作之前先要建立测量控制网，因为只有在完善的测量控制网的基础上才能够让测量数据更加精确以及完整。前期勘察测量中测量控制网的设计主要分为平面控制网的设计与高程控制网的设计，其中平面控制网的设计需要考虑建立在高斯投影以及高程投影边长变形基础上的平面坐标系统选择以及平差基准的选择，而高程控制网的设计则主要根据1985国家高程基准水准点设计，如果没有水准点的地方则自行建立高程基准点，只是在全程测量完成后需要换算成1985国家标准高程基准。

2.2 建立框架控制网与基础控制网

框架控制网是所有高铁测量控制网的基础，后续的几类控制网的建立都是在框架控制网的基础之上的。而基础控制网则是为高速铁路测量的勘察、施工、以及高铁完工之后的运营维护提供基础的坐标基准。这两类控制网的建立也被统一称作前期勘察测量工作的初测。

2.3 建立线路控制网

线路控制网是在基础控制网的基础上建立起来的，主要作用是为后续的勘察以及施工提供测量控制的基准。在建立线路控制网的同时，还要根据水准基点建立并引用高程控制网，线路控制网以及高程控制网的建立统称为前期勘察测量工作的定测。而在完成前期的勘察工作之后，就可以根据基础控制网以及线路控制网进行施工测量的适当加密并建立变形监测网。而在施工阶段还需要建立的重点控制网就是轨道控制网。轨道控制网是建立在框架控制网的基础之上的第三类控制网，主要作用为在轨道的施工以及后期运营维护中提供测量的控制基准。

3.高速铁路精密工程测量精度指标

精度指标在选择与确定中，需要重点关注以下几个方面的问题：

3.1 平面控制测量基准指标的选择

选择平面控制测量基准指标的目的在于：为控制网平差计算提供初始数据支持。考虑到高速铁路对工程测量精度指标的严格要求，因此需要保障实际施工中基本尺度的统一性（主要是指现场测定数据与坐标反算边长数值的一致性）。当中，需要注意以下两个方面的问题：

3.1.1高斯投影边长变形指标

高斯投影边长变形指标以地球曲面的椭圆形态为依据，在曲面几何图形投影至平面的过程当中，产生变形是在所难免的。在测量学研究视角下，高斯投影边长变形指标的计算方式为：

[测量边中点与中央子午线间隔距离（单位：km）/2*地球曲率半径（单位：km）]*测量边长（m）

3.1.2高程投影边长变形指标

在将高程投影面作为参考椭圆体面的状态下，参考椭圆体面所接收到的地面测量边长投影也同样会产生一定的变形，这即所谓的高程投影边长变形。该指标的计算方式为：[测量边平均高程（单位：m）-投影面高程（单位：m）]/地球曲率半径（单位：km）

由于过大的边长投影变形数值会对高速铁路施工及后期运行产生不良的影响，因此在工程测量中，必须针对边长投影变形构建独立的坐标系统。结合上述指标的计算方式，为充分保障高速铁路工程建设的相关要求，就需要按照如下指标加以控制：边长投影变形值≤10mm/km。

3.2 高程控制测量基准指标的选择

现阶段，全国性统一采纳的高程基准为1985年版国家高程基准。考虑到高速铁路在线路长度、线路跨越管线等方面的特殊性，也为了保障高速铁路自身与周边相关交叉建筑物在高程关系上测量的准确与可靠，高程控制测量基准指标同样需要以1985年版国家高程基准为准。对于个别无1985版国家高程基准水准点的施工区域，可采取独立高程进行计算。但需要注意的是：在高速铁路全线高程测量贯通后，需要及时进行消除断高处理，并对独立高程进行计算与转换。

铁路建设是一项极为复杂的系统工程，而在铁路建设过程中，运用精密工程测量技术能够更好的对工程精度以及其他方面进行较好的把握。因此，在高速铁路工程建设中，应当合理运用精密工程测量技术，提高轨道铺设的精确度，并加大对精密工程测量技术的研究力度，不断完善和创新，保证顺利地开展高铁施工，提高高速铁路的整体质量。

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