铁路工程测量中GPS的应用

张星

摘要：GPS技术在近年来发展迅速，其具体的工作方法较为灵活，不仅工作效率高，而且其误差累积也较少，有较高的定位精度，由于其优良的特点，GPS技术目前已在工程测量等各个领域得到了广泛的推广和应用。本文简要分析了铁路工程测量中的GPS应用，为我国铁路工程测量事业的快速发展提供有效的理论依据。

关键词：铁路工程测量；GPS应用

1导言

当前，随着工程测量的广泛应用，人们对高速铁路质量需求的进一步上升，我国铁路工程测量也迎来了自身的高要求。为了迎合铁路工程测量的进一步需要，从传统的常规测量方法，到采用先进技术、仪器或设备，再到现阶段的GPS技术等，都为我国铁路工程测量事业的发展带来很大方便。随着铁路跨越式发展的逐步深入，勘测手段和方法也日新月异。对此，本文概述了GPS系统在铁路工程测量中的应用。

2 GPS测量原理

GPS（Global Positioning System）即全球定位系统，是由美国建立的一个卫星导航定位系统，利用该系统，用户不但可以在全球范围内实现全天候、连续、实时的三维导航定位和测速；而且还可以进行高精度的时间传递和高精度的精密定位。它由三大部分组成：空间部分——GPS卫星、地面控制部分——地面监控系统、用户设备部分——GPS信号接收机；在GPS定位中，空间部分的GPS卫星发射测距信号和导航电文（导航电文中含有卫星的位置信息），用户用GPS接收机在某一时刻同时接收3颗以上的GPS卫星信号，测量出测站点（接收机天线中心）至3颗以上GPS卫星的距离并解算出该时刻GPS卫星的空间坐标，据此利用距离交会法解算出测站的位置。

3 GPS在铁路工程测量中的实际应用分析

3.1动态定位模式测量

实时动态定位模式测量技术是以载波相位观测值为根据的实时差分GPS技术，是GPS测量技术应用在铁路测量事业中的重要技术体现，同时也在铁路测量事业中应用十分广泛的技术。实时动态定位测量系统主要由基准站和流动站组成，在实际应用中其基准点是点位精度较高的首级控制点，其参考站是接收机。完成好设备装置后，对GPS卫星动态进行连续观测，从而通过接收卫星所传回的数据，获得流动站的三维坐标和测量精度。通过实时动态模式测量的工作过程方便用户实时监测待测点的数据观测质量，并为客户根据待测点的精度指标确定观测时间提供了依据，从而减少不必要的观测项目，提高测量效率。

参考站相关工作：第一步确定控制点、GPS接收机、天线，并将其架设完好，使一切准备工作就绪。第二部设置GPS接收机上的室内参数并录入接收机，建立相应的配置集。第三步在明确参考站坐标和天线高的情况下，输入其准确的信息，这样参考站的接收机就能通过上述的转换参数进行自动调节，或转换为其他目标，接下来便可以连续接收可视GPS卫星的信号。第四部在能接收到信号之后，将观测站的坐标以及观测值等相关信息数据发送出去，待电台的指示灯发出通讯信号，流动站便开始开展工作。

流动站相关工作：与参考站工作流程类似，设置流动站也需要在GPS接收机上新建相关工作项目，并建立与参考站相适应的配置集。流动站的接收机通过跟踪GPS卫星来接收从参考站发出的数据信息，进而将之转换为三维坐标数据，最后将数据显示在所设定流动站的终端上。实时动态定位技术在铁路测量中主要用于铁路工程前期建设中的地形图测绘、中桩测量、横断面测量，以及工程施工建设中的放样、复核和变形观测等，其定位技术涵盖了GPS技术的大量优点。实时动态定位技术应用中，便能发现此技术与其他测量仪器和测量方法的更多优势，在节省人力、物力的情况下，提高工作效率，是铁路工程测量的最佳技术选择之一。

3.2静态或快速静态定位模式测量

在铁路工程测量中，使用静态或快速静态定位模式对国家三角点加密测量，即是对铁路线路的控制网测量。在铁路工程测量中，首级控制网用来控制相对较高的控制网，然而目前我国的一般等级铁路测量中并未规范对首级控制网的测量手段与必要方法。受一些客观因素的影响，国家三角点毁损严重，一些铁路测量中使用全站仪进行导线联测，无法实现对国家三角点的联测。因此，在国家三角点上进行加密测量，进而对铁路线路的首级控制网有效测量，为铁路测量流程提供便利是有必要的。目前，主要用GPS静态或快速静态定位模式来进行测量。在具体的观测过程中，每一流动站上的GPS接收机在进行静止观测的同时接收基准站和卫星的同步观测数据，并实时解算出用户站的三维坐标数据。使用这一定位模式的测量方法，可以很快地测量所需的精准的数据，此测量方法可以完全替代全站仪完成导线测量等控制点的加密工作。如：在汉宜铁路某段铁路工程测量中，运用到的GPS静态和快速静态定位测量技术，顺利完成了共约86 km的控制网复测及控制点加密工作，加快了汉宜铁路的建设进程。

4 GPS系统应用时注意事项

4.1充分考虑铁路工程测量的自身特点以及经济效益

对于铁路工程测量而言，GPS系统在其上的应用，必须要充分考虑到铁路工程测量中自身的特点以及所要达到的经济效益，这样才能充分发挥GPS系统的整体功能，才能真正服务于铁路工程的测量工作。

由于各铁路工程测量时所处的位置、天气等因素不同，就可能出现不同的情况，如：不同路段铁路工程测量其转换参数的选择就不同，同一个转换参數不能同时应用于各个情况下的测量。更何况由于少数地面的重合点而计算出来的局部的转换参数，其数据的准确性也值得商榷。

此外，在GPS系统的应用中，还必须要考虑经济效益的问题。因为GPS技术的应该主要就是要降低工程测量的难度、工作量及提高工作效率，倘若使用了GPS系统，而又达不到节省成本的效果，则失去了应用GPS系统解决铁路工程测量问题的意义。

4.2注意隧道洞外控制测量的一些问题

在GPS技术的应用之中关键问题之一是高程问题，高程问题的解决，能为整个工程测量带来极大的经济效益，尤其对于隧道中的高程测量更是如此。而在隧道的控制测量之中解决这个高程问题确实存在一定难度。为了解决好这一问题，可以选择不同方法，如，对于隧道的洞外控制测量，其高程控制就可以采用国家的重力异常图以及一些重力的测量方法来解决，其精准度达到0.01m。

5结语

本文简要就GPS系统应用的注意事项进行相关的介绍，旨在规范铁路测量单位在铁路工程测量中GPS系统的应用，降低成本，提高经济效益，从而推动铁路工程测量事业的发展，为铁路工程建设发挥强有力的保障作用。

参考文献：

[1]丁海鹏，杨云鸿，李如仁.GPS测量在铁路施工控制网中的应用[J].中国煤炭地质，2010，（2）.

[2]王晓磊.GPS在铁路工程测量中的应用[J].中国新技术新产品，2011，（3）.

[3]王毅飞.GPS在铁路工程测量中的应用[J].工程技术，2010，（4）.

（作者单位：中铁二十局第二工程有限公司）