精密工程測量及其在鐵路中的應用

朱鎮 波滕松

摘要：隨著現代科技以及我國社會經濟的不斷發展，加之鐵路建設的客觀需求，使得在鐵路建設中，通過運用精密工程測量技術，可以保障高鐵通車后的安全性、平穩性以及快速性。本文就是在這種情況下，對精密工程測量及其在鐵路中的應用進行探討。這對相關的精密工程測量人員具有一定的參考價值。

關鍵詞：精密工程測量；測量分析；鐵路

1.精密工程測量的概述

1.1 精密工程測量的含義

精密工程測量是工程測量的分支，是測繪學在大型工程、高新技術規程和特種工程等精密工程建設中的應用。精密工程測量是工程測量的現代發展和延伸，它是指絕對測量精度達到毫米或亞毫米級、相對精度達到10﹣6，以先進的測量方法、儀器和設備，在特殊條件下進行的測量工作。

1.2 精密工程測量的種類

精密工程測量分為很多種，例如按照工程對測量精度需求的不同可以分為：普通精密工程測量和特種精密工程測量。精密工程測量包括各種大型特種工程測量，變形觀測、三維工業測量，大型設備的安裝、監測和質量控制測量、在軍事領域的應用等。

1.3 精密工程測量的特點

精密工程測量的特點主要表現在三個方面：一是在工程精度的選擇上，一定要根據工程的需求來進行。而且由于作業環境的特殊性，對測量的精度有了更高的要求；二是精密工程測量對儀器以及設備也有很高的要求，甚至在一些特殊的情況下，還需要對數據進行處理；三是在布設控制網的整個過程中，同普通工程測量相比，精密工程測量很是不同，它只選擇一個控制點以及一個參考方向，這樣可以最大程度的保障精密工程測量工作的測量精度。

2.精密工程測量在鐵路中的應用主要內容

隨著現代科技的不斷進步以及工程建設、國防建設的客觀需求，精密工程測量技術被廣泛的應用在各個領域。

精密工程測量在鐵路中的應用主要內容有：

2.1 設計控制網

在進行測量工作之前先要建立測量控制網，因為只有在完善的測量控制網的基礎上才能夠讓測量數據更加精確以及完整。前期勘察測量中測量控制網的設計主要分為平面控制網的設計與高程控制網的設計，其中平面控制網的設計需要考慮建立在高斯投影以及高程投影邊長變形基礎上的平面坐標系統選擇以及平差基準的選擇，而高程控制網的設計則主要根據1985國家高程基準水準點設計，如果沒有水準點的地方則自行建立高程基準點，只是在全程測量完成后需要換算成1985國家標準高程基準。

2.2 建立框架控制網與基礎控制網

框架控制網是所有高鐵測量控制網的基礎，后續的幾類控制網的建立都是在框架控制網的基礎之上的。而基礎控制網則是為高速鐵路測量的勘察、施工、以及高鐵完工之后的運營維護提供基礎的坐標基準。這兩類控制網的建立也被統一稱作前期勘察測量工作的初測。

2.3 建立線路控制網

線路控制網是在基礎控制網的基礎上建立起來的，主要作用是為后續的勘察以及施工提供測量控制的基準。在建立線路控制網的同時，還要根據水準基點建立并引用高程控制網，線路控制網以及高程控制網的建立統稱為前期勘察測量工作的定測。而在完成前期的勘察工作之后，就可以根據基礎控制網以及線路控制網進行施工測量的適當加密并建立變形監測網。而在施工階段還需要建立的重點控制網就是軌道控制網。軌道控制網是建立在框架控制網的基礎之上的第三類控制網，主要作用為在軌道的施工以及后期運營維護中提供測量的控制基準。

3.高速鐵路精密工程測量精度指標

精度指標在選擇與確定中，需要重點關注以下幾個方面的問題：

3.1 平面控制測量基準指標的選擇

選擇平面控制測量基準指標的目的在于：為控制網平差計算提供初始數據支持。考慮到高速鐵路對工程測量精度指標的嚴格要求，因此需要保障實際施工中基本尺度的統一性（主要是指現場測定數據與坐標反算邊長數值的一致性）。當中，需要注意以下兩個方面的問題：

3.1.1高斯投影邊長變形指標

高斯投影邊長變形指標以地球曲面的橢圓形態為依據，在曲面幾何圖形投影至平面的過程當中，產生變形是在所難免的。在測量學研究視角下，高斯投影邊長變形指標的計算方式為：

[測量邊中點與中央子午線間隔距離（單位：km）/2*地球曲率半徑（單位：km）]*測量邊長（m）

3.1.2高程投影邊長變形指標

在將高程投影面作為參考橢圓體面的狀態下，參考橢圓體面所接收到的地面測量邊長投影也同樣會產生一定的變形，這即所謂的高程投影邊長變形。該指標的計算方式為：[測量邊平均高程（單位：m）-投影面高程（單位：m）]/地球曲率半徑（單位：km）

由于過大的邊長投影變形數值會對高速鐵路施工及后期運行產生不良的影響，因此在工程測量中，必須針對邊長投影變形構建獨立的坐標系統。結合上述指標的計算方式，為充分保障高速鐵路工程建設的相關要求，就需要按照如下指標加以控制：邊長投影變形值≤10mm/km。

3.2 高程控制測量基準指標的選擇

現階段，全國性統一采納的高程基準為1985年版國家高程基準。考慮到高速鐵路在線路長度、線路跨越管線等方面的特殊性，也為了保障高速鐵路自身與周邊相關交叉建筑物在高程關系上測量的準確與可靠，高程控制測量基準指標同樣需要以1985年版國家高程基準為準。對于個別無1985版國家高程基準水準點的施工區域，可采取獨立高程進行計算。但需要注意的是：在高速鐵路全線高程測量貫通后，需要及時進行消除斷高處理，并對獨立高程進行計算與轉換。

鐵路建設是一項極為復雜的系統工程，而在鐵路建設過程中，運用精密工程測量技術能夠更好的對工程精度以及其他方面進行較好的把握。因此，在高速鐵路工程建設中，應當合理運用精密工程測量技術，提高軌道鋪設的精確度，并加大對精密工程測量技術的研究力度，不斷完善和創新，保證順利地開展高鐵施工，提高高速鐵路的整體質量。

參考文獻：

[1]邱偉偉.淺論精密工程測量技術在高鐵中的運用[J].城市地理.2014（16）.

[2]安國棟.高速鐵路精密工程測量技術標準的研究與應用[J].鐵道學報.2010（02）.

[3]樊輝.長沙地鐵2號線工程控制測量實踐探討[J].江西測繪.2012（03）.

[4]夏季，應立軍.高速鐵路軌道精密工程測量[J].科技資訊.2010（18）.