試論測繪技術(shù)在鐵路工程勘探中的應(yīng)用及發(fā)展

【摘 要】鐵路工程測繪是為進行鐵路工程調(diào)查及其成果圖件的編制所涉及的全部測繪工作的總稱，主要包括控制測量、地形測量、勘探網(wǎng)測量、勘探線剖面測量、勘探坑道測量、鉆孔及鐵路工程點的定位測量、鐵路勘界測量。在20 世紀90 年代以前大地測量和地形測量主要采用經(jīng)緯儀、測距儀、平板儀等光學(xué)和機械儀器，20 世紀90 年代后，GPS定位技術(shù)被廣泛應(yīng)用于各種測繪工作之中。本文就常規(guī)測繪方法和GPS定位技術(shù)鐵路工程勘查中的應(yīng)用進行了分析和探討。

【關(guān)鍵詞】測繪技術(shù)；鐵路勘探；應(yīng)用；發(fā)展方向

鐵路工程測繪是為進行鐵路工程調(diào)查及其成果圖件的編制所涉及的全部測繪工作的總稱，主要包括控制測量、地形測量、勘探網(wǎng)測量、勘探線剖面測量、勘探坑道測量、鉆孔及鐵路工程點的定位測量、鐵路勘界測量。在20 世紀90 年代以前大地測量和地形測量主要采用經(jīng)緯儀、測距儀、平板儀等光學(xué)和機械儀器，20 世紀90 年代后，GPS定位技術(shù)被廣泛應(yīng)用于各種測繪工作之中。本文就常規(guī)測繪方法和GPS定位技術(shù)鐵路工程勘查中的應(yīng)用進行了分析和探討。

一、控制測量

鐵路工程測繪中的控制測量任務(wù)將主要是在局部地區(qū)進行控制點加密，建立能滿足地形測量和鐵路工程勘查工程測量的工程控制網(wǎng)。控制測量從內(nèi)容上分為常規(guī)控制測量和GPS控制測量，具體內(nèi)容如下：

1.常規(guī)控制測量。首先在全測區(qū)范圍內(nèi)選定一些控制點，構(gòu)成一定的幾何圖形，用精密的測量儀器和精確的測量方法，在統(tǒng)一的坐標系統(tǒng)中，確定他們的平面位置和高程，再以這些控制點為基礎(chǔ)，測算其他碎部點的位置，這就將控制測量工作分為平面控制測量和高程控制測量兩種。

2.GPS控制測量。GPS之所以能成為建立各級平面控制網(wǎng)的主要手段之一是因為其具有全天候作業(yè)、測站之間無需通視、觀測時間短、定位精度高、操作簡便、提供三維坐標等優(yōu)點。目前多數(shù)用GPS作為首級控制。多數(shù)用全球定位衛(wèi)星系統(tǒng)GPS或一級導(dǎo)線作為二級控制。GPS網(wǎng)的設(shè)計除了測角、邊角同測和測邊網(wǎng)等的傳統(tǒng)要求，它不需要點間通視，對圖形強度要求也不高，亦不需要設(shè)置在制高點上，因此，GPS網(wǎng)的設(shè)計非常靈活，只要在測區(qū)內(nèi)的適當位置安置GPS，就可以進行觀測。

二、地形測量

地形測量是鐵路工程測繪工作重要的任務(wù)，大比例尺地形圖是進行鐵路工程勘探和礦山規(guī)劃設(shè)計所必需的基礎(chǔ)圖件資料，鐵路工程勘探和規(guī)劃設(shè)計能否科學(xué)順利地進行取決于能否快速準確地獲得高質(zhì)量的現(xiàn)勢地形圖。地形測量的加密圖根控制，常規(guī)方法是在鐵路基本控制點下布設(shè)測角圖根線形鎖及測角交會點，現(xiàn)在占主導(dǎo)地位的已經(jīng)是全野外數(shù)字化測量，采用導(dǎo)線測量、GPS- RTK模式，極大地減少工作量，也提高了精度。

1.常規(guī)地形測量。用常規(guī)的測圖方法（如用經(jīng)緯儀、測距儀等）通常是先布設(shè)控制網(wǎng)點，這種控制網(wǎng)一般是在國家高等級控制網(wǎng)點的基礎(chǔ)上加密次級控制網(wǎng)點，再利用加密的控制點布設(shè)圖根點。最后依據(jù)加密的控制點和圖根控制點進行碎部測量，測定地物點和地形點在圖上的位置并按照一定的規(guī)律和符號繪制成平面圖。所需儀器多為經(jīng)緯儀、測距儀、大平板儀、繪圖板、塔尺、全站儀、棱鏡等設(shè)備。

2.地形測量。采用GPS- RTK測量技術(shù)，不需要進行加密控制，在首級控制網(wǎng)建好后即可進行碎部測量，基準站可以設(shè)置在已知控制點或者設(shè)置在接受衛(wèi)星信號和無線電信通訊條件好的未知點上，流動站經(jīng)已知點進行校準和檢查平面坐標和高程滿足限差要求時就可進行數(shù)據(jù)采集作業(yè)。一個基站可以支持多個流動站進行作業(yè)，一個流動站只需要1 個人就可以操作，在沿線碎部點上只需停留幾秒鐘，就可以獲得每點平面坐標、高程（固定解）。

三、工程測量

鐵路工程勘查工程測量包括勘探網(wǎng)測量、勘探線剖面測量、勘探坑道測量、定位測量、鐵路勘界測量等。

1.常規(guī)工程測量。采用常規(guī)測量方法，勘探線端點、工程點、剖控點，由其附近的控制點用光電測距極坐標法、經(jīng)緯儀視距極坐標法布設(shè)于實地。布設(shè)后的勘探線端點（即剖面線端點）及剖控點的定側(cè)，用光電測距經(jīng)緯儀極坐標法、側(cè)角交會法等施測，作業(yè)程序繁多，精度差，特別是采用經(jīng)緯儀視距極坐標法進行測量精度無法控制。鉆孔、槽探端點、坑道近井點等工程點的定測一般采用測角交會法、光電測距極坐標法進行定測。野外測量完成后還需要進行復(fù)雜的計算、檢核，然后進行手工展繪勘探線剖面圖、實際材料圖、勘探工程布置圖及地形鐵路工程圖等。由于鐵路工程點大部分采用視距極坐標法測定，誤差大，粗差出現(xiàn)率高，在制作地形鐵路工程圖時鐵路工程點和地形圖矛盾重重，解決起來非常麻煩。

2.GPS 工程測量。在GPS和GPS- RTK技術(shù)在測量方面得到應(yīng)用后，使原來比較_復(fù)雜的鐵路工程勘探工程測量變得簡單，精度大幅度的提高。一個基準站可以支持多個移動站進行放樣或者定位測量，特別是RTK的線放樣功能在勘探網(wǎng)、勘探線剖面的施測中更是游刃有余，徹底擺脫了常規(guī)的勘探線測量中勘探線上障礙物的對測量的影響。RTK靈活的測量方法使得勘探網(wǎng)的布設(shè)、勘探線剖面測量以及工程點的定位等測量能夠同時開展。

四、鐵路工程測繪發(fā)展方向

鐵路工程勘查開發(fā)的基礎(chǔ)就是鐵路工程測繪，地球信息學(xué)和測繪學(xué)的技術(shù)體系和工作模式是以3s一體化或集成為主導(dǎo)空間信息技術(shù)體系，發(fā)展方向是：高科技、自動化、實時化和數(shù)字化，以及多功能化等方向。控制測量也逐漸發(fā)展成為GPS、ISS最終實現(xiàn)技術(shù)換代；地形測繪則要發(fā)展加速投影和攝影測量以及遙感應(yīng)用的結(jié)合，還有多種遙感手段和數(shù)據(jù)信息的處理技術(shù)，以有效的提高鐵路工程遙感的水平；勘探工程測量應(yīng)逐漸礦大和吸收衛(wèi)星源射電干涉系統(tǒng)、慣性測量系統(tǒng)和全球定位系統(tǒng)技術(shù)的應(yīng)用，大規(guī)模的應(yīng)用現(xiàn)代數(shù)據(jù)處理技術(shù)，以提高地勘工程測量的速度和精度，普及電磁波測距儀和電子速測儀的應(yīng)用。

五、結(jié)論

綜上所述，鐵路工程測繪是鐵路工程勘探的一項重要的基礎(chǔ)性工作，包括控制、地形、勘探、勘探線泡剖面、勘探坑道、鉆孔以及鐵路工程點、鐵路勘界等工作的測量。因此，發(fā)展高科技、實時化、自動化、多功能和數(shù)字化的鐵路工程測繪技術(shù)是未來我們需要做的工作，也是未來的發(fā)展趨勢。

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作者簡介：

曹 帥，鐵道第三勘察設(shè)計院集團有限公司，職稱：助理工程師，專業(yè)方向：測繪工程。