1、探讨铁路工程测量中的 GPS 技术【摘要】GPS（ Global Positioning System）也称为全球定位系统，是近几年来广受关注的热点， 一定程度上可以作为技术的代名词。该项技术自被美国在 1994 年研制并投用之后，随后就在中国迅速发展，被应用于各个领域，然而该项技术应用于铁路工程的测量将会是革命性的突破。本文就是基于这种立场，重点阐述了 GPS 技术运用于铁路工程测量的工作原理、流程、有点等内容，深刻的探讨了 GPS 技术在铁路工程测量中运用的必要性，并希望能为相关的工作人员以及单位在进行铁路工程测量时提供建设性的参考。 【关键词】GPS ；铁路工程 ；测量 中图分类号: F
2、530.34 文献标识码：A 引言 随着我国经济的不断发展，科学技术水平也得到了很大的提高，铁路、动车等的建设更加迅速地发展，这样就使得铁路工程中的测量技术也要不断发展以适应时代的发展。铁路工程测量在进行常规地面测绘中较常使用到的地面测量仪器有电子全站仪、水准仪等，这种形式的铁路工程测量存在一些明显的缺点，如工作量大、效率低、误差大，在进行测量时往往需要携带很多的仪器设备。相比于这类传统的测量手段，近些年新兴的 GPS 定位技术有很大的改进，其具有实时性、快速性、准确性和自动化程度高等优点，能够很好地克服创痛的地面测量技术存在的不足之处，开辟了一种全新的测量模式。 关于 GPS 技术的工作原理
3、 全球定位系统（GPS 系统）是由美国建立的导航定位系统，通过全球定位系统，用户可以查询全球范围内的全天候、实时的三维导航定位，进行高精度的时间传递和精密定位。GPS 系统的主要构成部分有三个：空间部分的 GPS 卫星、地面控制部分的地面监控系统和用户设备部分的 GPS信号接收机。在 GPS 定位系统的空间部分中，GPS 卫星的主要功能是发射测距信号，通过导航电文技术将卫星位置信息进行反馈。其次，在某一时刻通过 GPS 接收机，用户同时接收 3 个以上的 GPS 卫星信号，进而测量出接收机的天线中心到 3 个以上卫星各自的距离，算出 GPS 卫星在进行测量这一时刻所在的空间坐标，通过记录的空间
4、坐标和距离交会法，计算出测站点的位置。这就是 GPS 技术的工作原理。 静态定位模式测量 GPS 技术应用于铁路工程测量的时候一般会采用两种定位模式，分别是静态定位模式以及动态定位模式。对铁路工程进行控制网的测量的时候需要使用全站仪进行导线的测量，但是在我国这种测量的站点十分的少，且分散度大。在这种情形下，使用全站仪来进行测量的时候就会面临非常大的困难，特别是在那种自然环境恶劣的地方，会大大增加测量的工作量。如果使用静态或快速静态测量方法进行控制网的测量，在每一个站点上安装 GPS 接收机以便于进行静止的检测。在检测的过程中，及时的接收来自卫星的检测参数，并立即解读近期的未知数以及站点的精确位
5、置，一旦解读的数据不变，那么就能够结束检测。 使用 GPS 的静态定位模式进行测量的最大的优势就是时间短，当使用了这种定位模式的时候，就能够迅速的得到想要了解的各种数据指标情况。而且该技术使用时的覆盖面非常的广，能够大大减少铁路工程检测的工作量。对于铁路工程的测量领域来说，是一项十分便捷高效的技术。 动态定位模式测量 运用快速静态或动态测量进行 GPS 测量方法获得的数据要经过后期的解析才能获得更准确的精度，RTK 测量方法则很好地克服了这一缺点，通过采用载波相应动态实时差分技术，它在野外的时候就能实时精确到厘米级的精度，是 GPS 技术领域中一个重要的里程碑。GPS-RTK 技术的出现，在很
6、大程度上提高了户外作业的效率，为地形测图等各种类型的控制测量注入了新的活力。 3.1 GPS-RTK 工作原理 GPS 的动态定位模式在使用的时候，主要运用到的是载波进行相应的动态实时差分技术。GPS-RTK 最大的特点就是精准和及时迅速，使用了该技术之后测量结果的数值可以达到厘米级，另外该技术还能确保所需要的数据能够在最短的时间内得到。GPS-RTK 系统主要分为基准站和流动站。基准站的功能就连续的对 GPS 卫星进行跟踪，并把载波检测到的信息传给流动站。一般来说，基准站要设在地势高、视野开阔的位置，它依托的是高等级的已知控制点。流动站的功能就是收集来自基准站的数据和来自 GPS 的观察数据
7、，并对定位的结果进行准确的反馈。 3.2 GPS-RTK 工作流程 GPS 的动态定位模式的应用十分的广泛，当然使用之后的效果也是十分显著的。在使用该项技术进行测量工作的，需要遵循一定的步骤。具体内容如下。 3.2.1 安置基准站。 使用 GPS-RTK 技术进行铁路工程的测量的时候，首先要进行的工作就是进行基准站的设置。基准站的设置首先需要了解工程建设地点的已有的站点，并对其进行相关的检测，务必确保所得的数据是可信的。如果出现已有的站点不能直接为铁路工程所用时，就必须在工程建设区域内另外设置站点。之后，在那些选定的基准站上安置接收机，并正确设置好参数。 3.2.2 转换坐标系统。 在铁路工程
8、的建设中，大多数是在该地的独特位置中进行的，具有该地区特有的地理环境特点，这样就需要对位置的参数进行转换。具体来说转换参数的方法如下：首先是现场利用 RTK 中的控制器进行测算；接着就是通过测到的各个控制点的经纬度以及当地坐标，并计算出坐标转换参数。使用该方法得到的数据精准，而且花费的时间很少。 3.3 GPS-RTK 测量优点 （1）运用 GPS-RTK 测量技术可以有效的减少工作量。一般来说，在进行常规的地面测量时，我们都是遵循“先控制、后碎步”的原则进行的，首先要在测量区铺设控制网，再运用控制点进行局部的测量，使用GPS-RTK 手段可以直接对测量区的部分控制点建立基准站就可以获得想要的
9、结果，免除了复杂的分级测控工作。 （2）作业时间不间断。利用 GPS-RTK 技术，不管是在哪个地方的那个时候，只要能够接收到 4 个或以上的 GPS 卫星信号，结合一定的几何图形条件，它就可以进行全天候、不间断的作业。 （3）可以根据自己的精度要求自主设置。通过大量的时间工作，我们得出结论：在观测条件良好的情况下，双频接收机可以测量 2-5s，如果使用的双拼接收机性能良好的话，它可以获得精度为厘米级的结果，并且不会累积误差，大大降低了野外作业的返工率。 （4）运用范围广。有些观测区存在地形起伏大、植被茂盛的问题，运用 GPS-RTK 技术可以很好的解决由于这些问题带来的通视不便的原因带来的观测难题。 结束语 在铁路工程的测量中引入 GPS 技术是铁路工程测量领域中的革命性的突破。大量的实践证明，使用了该技术之后能够大大的提高铁路工程测量的效率，并且能加快铁路工程测量的进程，还能达到降低成本的效果，同时又能保证测量的结果的可靠性。 参考文献： 1张伟国.GPS RTK 技术在铁路勘测中的发展前景J.测绘与空间地理信息，2012（01）. 2罗田江.RTK 技术在铁路测量中的应用J.江西测绘，2009（09）. 3封钦.铁路工程测量方法与实施步骤研究J.科技资讯，2012（07）.
