GPS在鐵路工程測量中的應用研究

摘 要:GPS技術在我國鐵路工程測量事業上的應用，為其提供了極大的便利，確保了數據的準確性。本文通過論述GPS技術的發展現狀、優點、在鐵路工程測量上的應用及相關注意事項，系統了解了GPS技術在鐵路工程測量上的應用，為我國鐵路工程測量事業的快速發展提供一定的理論指導依據。

關鍵詞:GPS 鐵路工程測量 發展現狀 應用 注意事項

中圖分類號:TU7文獻標識碼:A文章編號:1674-098X(2012)08(a)-0135-01當前，隨著工程測量的廣泛應用，人們對高速鐵路質量需求的進一步上升，我國鐵路工程測量也迎來了自身的高要求。為了迎合鐵路工程測量的進一步需要，從傳統的常規測量方法，到采用先進技術、儀器或設備，再到幾年來出現GPS技術，等等，都為我國鐵路工程測量事業的發展帶來了極大的方便。尤其是近年來GPS技術的發展，更是解決了傳統的耗時、費人力、費財力等現象。GPS技術在近年來發展迅速，其具體的工作方法較為靈活，不僅工作效率高，而且其誤差累積也較少，有較高的定位精度，由于其優良的特點，GPS技術目前已在工程測量等各個領域得到了廣泛的推廣和應用。本文主要論述了GPS技術的發展現狀、優點、在各領域的應用及所需要注意的事項，為我國鐵路工程測量事業的快速發展提供有效的理論依據。

1 GPS技術發展現狀

全球定位系統簡稱為GPS，該系統是由美國建立。GPS技術是1958年美國軍事中的一個項目，并于1964年投入使用。到了20世紀70年代，在美國陸軍、海軍及空軍的聯合之下，在前人研究基礎上又研制出這一衛星定位系統GPS。該技術的主要功能是收集情報、監測核爆炸以及通訊應急等，主要是用在軍事上，其全天候、連續且實時的三維數據定位得到了廣泛的青睞和應用，到1994年，GPS衛星系統己基本布設完成，由24顆衛星組成，其全球覆蓋率高達98%[1]。GPS由以下三部分組成:即(1)空間系統(GPS衛星)，(2)地面控制系統(地面監控系統)，(3)用戶設備系統(GPS信號接收機)。GPS技術的測量原理主要是:3顆GPS衛星組成定位點，用戶這時可以用設備系統同時接收以上3顆衛星發出的信號，并測量出自己所在位置到定位點的距離，畫出GPS衛星的空間坐標，從而利用它們相互間的距離，采用交會法來解算出所測站點的位置。

2 GPS技術在上測量應用的優點

GPS技術改變了傳統的作業方式及作業理念，是近年來技術革新的一項重要成果，尤其是對鐵路的測量工程來說，無疑是一亮點。與傳統的、常規的鐵路測量相比較，GPS技術的應用有其自身的優點。解決了測站點之間通視的問題，應用GPS技術可以使選測站點更加的靈活方便;GPS技術的應用確保了測量定位精準性，從而使所測站點能夠準確無誤的被測量好;應用GPS技術其觀測時間較短，因為GPS定位觀測時間一般為半小時左右，其測定點坐標的求解也只需要幾秒鐘即可;GPS技術能提供鐵路工程測量的三維坐標，從而即可以準確的觀測到測定點的平面位置，也可以精準的測定出測定點的大地高程;GPS技術自動化程度較高，操作較為簡便;此外，GPS衛星是全天候作業形式，它可以不受時間、地點以及天氣的影響而全天候作業。GPS系統的這些優點，為我國鐵路工程測量事業的快速發展起到了極其重要的作用。

3 GPS系統在鐵路工程測量中的應用

本文主要通過論述實時動態定位技術(RTK)來說明GPS系統在鐵路工程測量中的應用。RTK技術它是一種根據載波相位的觀測值去測定觀測點的實時差分GPS技術，目前在鐵路工程測量中具有廣闊的前景。其工作原理就是在選好基準點和參考站之后，連續觀測GPS衛星上的動態，并通過相關設備接收衛星所傳回的數據，精確計算出所要測定的數據。通過這樣的設置，用戶節能了解和監測到待測點的數據和結果，采用RTK技術進行測量，能夠減少許多繁雜的觀測項目，提高測量工作效率。RTK技術在鐵路工程測量中的應用，其野外作業流程如下:

(1)參考站的設置。首先要選好控制點，準備好GPS接收機、天線，然后在選好的控制點上將準備好的GPS接收機及天線架設好，打開GPS接收機，并設置好相關的室內參數，且將之錄入接收機中，之后建立相應的配置集，在明確參考站坐標和天線高的情況下，輸入其準確的信息，這樣參考站的接收機就能通過上述的轉換參數進行自動調節，或轉換為其他坐標。設置好之后，就可以連續接收相關的所有的可視GPS衛星的信號。在能接收到信號之后，可以將觀測站的坐標以及觀測值等相關信息數據發送出去，一旦電臺的指示燈發出通訊信號，那么流動站就可以開展工作了。

(2)流動站設置。與設置參考站差不多一致，設置流動站主要流程是:打開GPS接收機，在顯示屏上新建(或者打開)一個工作項目，并建立與參考站匹配度高的配置集。其流動站的GPS接收機可以通過跟蹤GPS衛星來接收從參考站發出的數據信息，進而可以將之轉換為三維坐標，在進行一定轉換后，最終將之實時顯示在所設定流動站的終端上。

4 GPS系統應用時注意事項

4.1 充分考慮鐵路工程測量的自身特點以及經濟效益

對于鐵路工程測量而言，GPS系統在其上的應用，必須要充分考慮到鐵路工程測量中自身的特點以及所要達到的經濟效益，這樣才能充分發揮GPS系統的整體功能，才能真正服務于鐵路工程的測量工作。由于各鐵路工程測量時所處的位置、天氣等因素不同，就可能出現不同的情況，例如:不同路段鐵路工程測量其轉換參數的選擇就不同，同一個轉換參數不能同時應用于各個情況下的測量。更何況由于少數地面的重合點而計算出來的局部的轉換參數，其數據的準確性也值得商榷。此外，在GPS系統的應用中，還必須要考慮經濟效益的問題。因為GPS技術的應該主要就是要降低工程測量的難度、工作量及提高工作效率，倘若使用了GPS系統，而又達不到節省成本的效果，那么就會得不償失，那也就是失去了應用GPS系統解決鐵路工程測量問題的意義。因此，為了更好的發展我國鐵路工程測量事業，盡量在提供經濟效益的基礎上加大對GPS技術的應用程度。

4.2 注意隧道洞外控制測量的一些問題

在GPS技術的應用之中，最為關鍵的一個問題就是高程問題，高程問題的解決，能為整個工程測量帶來極大的經濟效益，尤其對于隧道中的高程測量更是如此。盡管高程問題的解決能給工程測量帶來諸多的好處，但在隧道的控制測量之中去解決這個高程問題確實存在一定的難度。為了解決好這一問題，可以選擇不同方法，例如，對于隧道的洞外控制測量，其高程控制就可以采用國家的重力異常圖以及一些重力的測量方法來解決，其精準度可以達到0.01m[2]。

綜上所述，GPS技術在各個領域的應用已得到廣泛的認同。對于鐵路工程測量來說，GPS技術的應用無疑是一種很有效的手段，必定會給我國鐵路工程測量事業帶來新的機遇。

參考文獻

[1]王曉磊.GPS在鐵路工程測量中的應用[J].中國新技術新產品，2011，3:8.

[2]王毅飛.GPS在鐵路工程測量中的應用[J].工程技術，2010，4:73.