GPS在鐵路工程測量中的應(yīng)用研究

摘 要:GPS技術(shù)在我國鐵路工程測量事業(yè)上的應(yīng)用，為其提供了極大的便利，確保了數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。本文通過論述GPS技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀、優(yōu)點、在鐵路工程測量上的應(yīng)用及相關(guān)注意事項，系統(tǒng)了解了GPS技術(shù)在鐵路工程測量上的應(yīng)用，為我國鐵路工程測量事業(yè)的快速發(fā)展提供一定的理論指導(dǎo)依據(jù)。

關(guān)鍵詞:GPS 鐵路工程測量 發(fā)展現(xiàn)狀 應(yīng)用 注意事項

中圖分類號:TU7文獻標(biāo)識碼:A文章編號:1674-098X(2012)08(a)-0135-01當(dāng)前，隨著工程測量的廣泛應(yīng)用，人們對高速鐵路質(zhì)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(tǒng)的常規(guī)測量方法，到采用先進技術(shù)、儀器或設(shè)備，再到幾年來出現(xiàn)GPS技術(shù)，等等，都為我國鐵路工程測量事業(yè)的發(fā)展帶來了極大的方便。尤其是近年來GPS技術(shù)的發(fā)展，更是解決了傳統(tǒng)的耗時、費人力、費財力等現(xiàn)象。GPS技術(shù)在近年來發(fā)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(yōu)良的特點，GPS技術(shù)目前已在工程測量等各個領(lǐng)域得到了廣泛的推廣和應(yīng)用。本文主要論述了GPS技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀、優(yōu)點、在各領(lǐng)域的應(yīng)用及所需要注意的事項，為我國鐵路工程測量事業(yè)的快速發(fā)展提供有效的理論依據(jù)。

1 GPS技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀

全球定位系統(tǒng)簡稱為GPS，該系統(tǒng)是由美國建立。GPS技術(shù)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(lián)合之下，在前人研究基礎(chǔ)上又研制出這一衛(wèi)星定位系統(tǒng)GPS。該技術(shù)的主要功能是收集情報、監(jiān)測核爆炸以及通訊應(yīng)急等，主要是用在軍事上，其全天候、連續(xù)且實時的三維數(shù)據(jù)定位得到了廣泛的青睞和應(yīng)用，到1994年，GPS衛(wèi)星系統(tǒng)己基本布設(shè)完成，由24顆衛(wèi)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(tǒng)(GPS衛(wèi)星)，(2)地面控制系統(tǒng)(地面監(jiān)控系統(tǒng))，(3)用戶設(shè)備系統(tǒng)(GPS信號接收機)。GPS技術(shù)的測量原理主要是:3顆GPS衛(wèi)星組成定位點，用戶這時可以用設(shè)備系統(tǒng)同時接收以上3顆衛(wèi)星發(fā)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(wèi)星的空間坐標(biāo)，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(shù)在上測量應(yīng)用的優(yōu)點

GPS技術(shù)改變了傳統(tǒng)的作業(yè)方式及作業(yè)理念，是近年來技術(shù)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(tǒng)的、常規(guī)的鐵路測量相比較，GPS技術(shù)的應(yīng)用有其自身的優(yōu)點。解決了測站點之間通視的問題，應(yīng)用GPS技術(shù)可以使選測站點更加的靈活方便;GPS技術(shù)的應(yīng)用確保了測量定位精準(zhǔn)性，從而使所測站點能夠準(zhǔn)確無誤的被測量好;應(yīng)用GPS技術(shù)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(biāo)的求解也只需要幾秒鐘即可;GPS技術(shù)能提供鐵路工程測量的三維坐標(biāo)，從而即可以準(zhǔn)確的觀測到測定點的平面位置，也可以精準(zhǔn)的測定出測定點的大地高程;GPS技術(shù)自動化程度較高，操作較為簡便;此外，GPS衛(wèi)星是全天候作業(yè)形式，它可以不受時間、地點以及天氣的影響而全天候作業(yè)。GPS系統(tǒng)的這些優(yōu)點，為我國鐵路工程測量事業(yè)的快速發(fā)展起到了極其重要的作用。

3 GPS系統(tǒng)在鐵路工程測量中的應(yīng)用

本文主要通過論述實時動態(tài)定位技術(shù)(RTK)來說明GPS系統(tǒng)在鐵路工程測量中的應(yīng)用。RTK技術(shù)它是一種根據(jù)載波相位的觀測值去測定觀測點的實時差分GPS技術(shù)，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(zhǔn)點和參考站之后，連續(xù)觀測GPS衛(wèi)星上的動態(tài)，并通過相關(guān)設(shè)備接收衛(wèi)星所傳回的數(shù)據(jù)，精確計算出所要測定的數(shù)據(jù)。通過這樣的設(shè)置，用戶節(jié)能了解和監(jiān)測到待測點的數(shù)據(jù)和結(jié)果，采用RTK技術(shù)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(shù)在鐵路工程測量中的應(yīng)用，其野外作業(yè)流程如下:

(1)參考站的設(shè)置。首先要選好控制點，準(zhǔn)備好GPS接收機、天線，然后在選好的控制點上將準(zhǔn)備好的GPS接收機及天線架設(shè)好，打開GPS接收機，并設(shè)置好相關(guān)的室內(nèi)參數(shù)，且將之錄入接收機中，之后建立相應(yīng)的配置集，在明確參考站坐標(biāo)和天線高的情況下，輸入其準(zhǔn)確的信息，這樣參考站的接收機就能通過上述的轉(zhuǎn)換參數(shù)進行自動調(diào)節(jié)，或轉(zhuǎn)換為其他坐標(biāo)。設(shè)置好之后，就可以連續(xù)接收相關(guān)的所有的可視GPS衛(wèi)星的信號。在能接收到信號之后，可以將觀測站的坐標(biāo)以及觀測值等相關(guān)信息數(shù)據(jù)發(fā)送出去，一旦電臺的指示燈發(fā)出通訊信號，那么流動站就可以開展工作了。

(2)流動站設(shè)置。與設(shè)置參考站差不多一致，設(shè)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(wèi)星來接收從參考站發(fā)出的數(shù)據(jù)信息，進而可以將之轉(zhuǎn)換為三維坐標(biāo)，在進行一定轉(zhuǎn)換后，最終將之實時顯示在所設(shè)定流動站的終端上。

4 GPS系統(tǒng)應(yīng)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(jīng)濟效益

對于鐵路工程測量而言，GPS系統(tǒng)在其上的應(yīng)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(jīng)濟效益，這樣才能充分發(fā)揮GPS系統(tǒng)的整體功能，才能真正服務(wù)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(xiàn)不同的情況，例如:不同路段鐵路工程測量其轉(zhuǎn)換參數(shù)的選擇就不同，同一個轉(zhuǎn)換參數(shù)不能同時應(yīng)用于各個情況下的測量。更何況由于少數(shù)地面的重合點而計算出來的局部的轉(zhuǎn)換參數(shù)，其數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性也值得商榷。此外，在GPS系統(tǒng)的應(yīng)用中，還必須要考慮經(jīng)濟效益的問題。因為GPS技術(shù)的應(yīng)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(tǒng)，而又達不到節(jié)省成本的效果，那么就會得不償失，那也就是失去了應(yīng)用GPS系統(tǒng)解決鐵路工程測量問題的意義。因此，為了更好的發(fā)展我國鐵路工程測量事業(yè)，盡量在提供經(jīng)濟效益的基礎(chǔ)上加大對GPS技術(shù)的應(yīng)用程度。

4.2 注意隧道洞外控制測量的一些問題

在GPS技術(shù)的應(yīng)用之中，最為關(guān)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(jīng)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(zhǔn)度可以達到0.01m[2]。

綜上所述，GPS技術(shù)在各個領(lǐng)域的應(yīng)用已得到廣泛的認同。對于鐵路工程測量來說，GPS技術(shù)的應(yīng)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(yè)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(yīng)用[J].中國新技術(shù)新產(chǎn)品，2011，3:8.

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