1、浅谈 GPS 技术在铁路工程测量中的应用【摘要】GPS 是国际上的一种先进卫星定位导航系统，它的出现带来了一场新的技术革命，对我们的各行各业都带来了巨大的影响。铁路工程测量也随着 GPS 技术的出现而带来了技术革新，在本文中笔者将立足 GPS 的工作原理以及引用 GPS 技术所带来的优点来详细的分析 GPS 技术在铁路测量工程中的实际应用情况。 【关键词】测量；GPS 系统；高速铁路 中图分类号:F530.34 文献标识码：A 引言 在科技发达的今天，铁路运输已经成为我国交通行业的主要运输工具，在人们的生活中扮演者重要的角色。随着人们对铁路需求的日益增长，促使铁路建设技术的不断发展。高速铁路的
2、不断普及证明了我国铁路建设的技术的迅猛增长，同时也证明了对铁路测量的技术提出更高的要求。接下来笔者将对 GPS 技术及其应用进行简要的阐述说明。 关于 GPS 技术的测量原理及优点 GPS 技术最早由美国科学家发明，是一种以卫星来实现全球定位的技术系统。该技术可以实现全天 24 小时不间断的精确的测速与定位，它主要包括 GPS 卫星、监控系统以及 GPS 信号接收机。在实际的工作运行时，由 GPS 卫星对 GPS 信号接收机发射相应的导航电文，也就是相关测量对象的位置信息，然后根据测站点测量出 GPS 卫星的空间坐标，最终在根据该数据对测站的位置进行计算。 具体来讲，相比一般的测量技术，GPS
3、 技术具有以下优点：第一、测站点的选址更加简单。以往的测量技术的一个关键难题在于需要选择通视效果较好的测站点，而 GPS 测量则没有这方面的要求，为了保证较好的信号接收功能，只需保证测站点上空的开阔。因此相对来说，GPS 测站点的选择更加灵活。第二、高精度的定位结果。GPS 主要是通过静、动两种形式对对象完成高精度的测量定位,GPS 的定位测量精度与一般的红外线测量相差不大，然而，随着测量距离的拉长，红外线的测量精度远远不如 GPS 技术。第三、仅需较短的观测时间。GPS 的测站点一般仅需要30 分钟左右就能对对象进行静态定位，并且如果使用 Timble4800GPS 接收机中的 PTK 技术
4、可以在 5 秒钟以内就能得出相关对象的坐标。所以在铁路测量中为了提高工作效率，常常选用 GPS-RTK 技术进行测量定位。第四、以三维坐标进行立体定位。一般的测量技术提供的是对象的平面坐标，而 GPS 技术在此基础上还会提供三维坐标，以便用户更加精确的了解到测量对象的具体情况。第五、操作更加简单。GPS 是一种自动化程度很高的技术，工作人员只需做好基本的准备工作，其他则全部交由软件进行自动化处理，这样既简便，又能避开误差。最后，工作时间长。GPS 系统可以不受天气等因素的影响，实现 24 小时全天候的运转作业。 GPS 的实际应用情况 铁路主要是在野外建设，所以说通常需要在野外进行定点测量，而
5、野外的环境往往是不可预测的，例如在我国的北方地区，玉米地比较多，这样的话就会影响测量的通视效果，从而导致测量结果不理想。在我国，大多数的铁路测量采用的是电子全站仪等设备，虽然这类技术也是比较先进的科技，但是仍然存在各种问题，包括作业的高强度以及高难度，并且工作效率比较低。具体来说，对于一些穿越森林、河流、高山等地形比较复杂的铁路测量而言，采用常规的测量科技进行测量是一项非常艰巨复杂的任务，并且容易出现误差，从而影响工程建设的质量。然而GPS 技术的出现，很好的弥补了这些缺陷。GPS 技术利用卫星进行定位导航，可以克服铁路测量的困难，从而使得测量结果拥有高精度、低误差、高效率等特征。 2.1 在
6、工程前期建设中的应用 首先是对铁路建设地段进行测量，如上述所说的遇到玉米地、甘蔗地等地形，就得利用 GPS-RTK 来对其进行测量，进行红线的放样等工作，以一个参考站加两个流动站的形式对当地地形进行测量，从而放样出施工占地范围，最终有利于征地的有效进行。传统的征地工作主要是利用皮尺进行测量，再制成草图，最后进行计算，而对于形状比较复杂的地形则比较容易出现误差，并且还造成了巨大工作量。可以设想得到的是，随着 GPS 技术在铁路工程前期的普及应用，为铁路建设打下良好的工作基础，这对于铁路工程建设的效率的提高来讲具有较大的帮助。 2.2 在工程建设中的应用 在铁路工程建设中期，GPS 技术同样起到不
7、可忽视的作用，特别是在做路基工程时，仍旧需要进行测量放样。铁路工程建设的路基线一般会比较长，并且结构物种类比较多，在使用 GPS 技术进行放样工作时，一般是将 CPI 以及 CPII 点拟合匹配到相关的软件，然后在仪器中设置相应的放样软件，接着整条路基线路的的曲线特征将会不发送到手簿中。在运行中，只需在手簿中输入相应的数据就能进行准确的放样。这样对的路基涵洞、路堤坡脚线开挖等工程的提供了变美丽。GPS 技术的引用在很大程度上减轻了测量放样的任务，缩短了路基放样工作等一系列工程的时间及人力的投入，并且降低了测量的成本。另外在铁路工程建设中期，测量复核工作以及变形观测工作都需要利用 GPS 技术来
8、进行。在测量复核工作中，需要对结构物进行施工，需要 PTK 去对放样得来的模板进行校核，以便保证工作的高度精确性。在变形观测工作中，通常是需要通过设置 RTK 变形监测网，来对铁路工程建设中的栈桥、现浇梁、路基路堤、隧道施工等进行变形观测，该技术可以精确到毫米，得出较精确数据。 2.3 在铁路测量中的应用体会 如今 GPS 技术在我国铁路工程建设中已经得到了较为广泛的应用，根据以往的测量使用经验以及 GPS 技术的特点，笔者总结了一下几点应用体会。第一、关于 GPS-RTK 的参考站的设置，应该尽量选择较为开阔的地区，以期得到更为准确的数据。第二、RTK 的浮点解问题，浮点解的误差一般比较大，
9、所以我们相关工作人员应该在接收到导航解时再来记录该数据位有效数据。第三、电台信号问题。通过多次验证，发现 GPS-RTK 与电台信号位置不能超过 15 千米，所以为了保证信号畅通，应该尽量选择较近的区域。第四、天气、地形等问题。这是 GPS 技术一个比较特殊的地方，它基本不受天气地形等问题的影响，即使在通视比较差的地方也无法影响其正常工作，因此在选址时不需考虑这类因素的影响。 结束语 随着 GPS 技术的引进，铁路工程的各个领域建设都有了革新式的发展，其高精确度、高效率等优点为我国铁路建设水平的提供了较高的平台。但是根据以往的经验来看，GPS 技术在我国的引用还存在着比较多的问题，影响到铁路工程建设的质量。因此在实际应用中我们相关工作人员应该要十分注意 GPS 技术使用的规范问题，进行规范操作，从而保证测量结果的高度精确性。 参考文献 1刘金先.GPS-RTK 技术在高速铁路工程测量中的应用J.中小企业管理与科技，2012（01）. 2罗卿.GPS 结合导线测量技术在京沪高速铁路工程施工测量中的研究与应用J.交通世界，2010（12）. 3韩亚军.GPS 技术在京沪高速铁路中的应用J.科技信息，2012（04）. 4 安国栋.贯彻新理念 适应大发展 构建新时期铁路工程建设标准体系J. 中国铁路. 2009(01)
