精密工程測(cè)量及其在鐵路中的應(yīng)用

朱鎮(zhèn) 波滕松

摘要：隨著現(xiàn)代科技以及我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，加之鐵路建設(shè)的客觀需求，使得在鐵路建設(shè)中，通過(guò)運(yùn)用精密工程測(cè)量技術(shù)，可以保障高鐵通車后的安全性、平穩(wěn)性以及快速性。本文就是在這種情況下，對(duì)精密工程測(cè)量及其在鐵路中的應(yīng)用進(jìn)行探討。這對(duì)相關(guān)的精密工程測(cè)量人員具有一定的參考價(jià)值。

關(guān)鍵詞：精密工程測(cè)量；測(cè)量分析；鐵路

1.精密工程測(cè)量的概述

1.1 精密工程測(cè)量的含義

精密工程測(cè)量是工程測(cè)量的分支，是測(cè)繪學(xué)在大型工程、高新技術(shù)規(guī)程和特種工程等精密工程建設(shè)中的應(yīng)用。精密工程測(cè)量是工程測(cè)量的現(xiàn)代發(fā)展和延伸，它是指絕對(duì)測(cè)量精度達(dá)到毫米或亞毫米級(jí)、相對(duì)精度達(dá)到10﹣6，以先進(jìn)的測(cè)量方法、儀器和設(shè)備，在特殊條件下進(jìn)行的測(cè)量工作。

1.2 精密工程測(cè)量的種類

精密工程測(cè)量分為很多種，例如按照工程對(duì)測(cè)量精度需求的不同可以分為：普通精密工程測(cè)量和特種精密工程測(cè)量。精密工程測(cè)量包括各種大型特種工程測(cè)量，變形觀測(cè)、三維工業(yè)測(cè)量，大型設(shè)備的安裝、監(jiān)測(cè)和質(zhì)量控制測(cè)量、在軍事領(lǐng)域的應(yīng)用等。

1.3 精密工程測(cè)量的特點(diǎn)

精密工程測(cè)量的特點(diǎn)主要表現(xiàn)在三個(gè)方面：一是在工程精度的選擇上，一定要根據(jù)工程的需求來(lái)進(jìn)行。而且由于作業(yè)環(huán)境的特殊性，對(duì)測(cè)量的精度有了更高的要求；二是精密工程測(cè)量對(duì)儀器以及設(shè)備也有很高的要求，甚至在一些特殊的情況下，還需要對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理；三是在布設(shè)控制網(wǎng)的整個(gè)過(guò)程中，同普通工程測(cè)量相比，精密工程測(cè)量很是不同，它只選擇一個(gè)控制點(diǎn)以及一個(gè)參考方向，這樣可以最大程度的保障精密工程測(cè)量工作的測(cè)量精度。

2.精密工程測(cè)量在鐵路中的應(yīng)用主要內(nèi)容

隨著現(xiàn)代科技的不斷進(jìn)步以及工程建設(shè)、國(guó)防建設(shè)的客觀需求，精密工程測(cè)量技術(shù)被廣泛的應(yīng)用在各個(gè)領(lǐng)域。

精密工程測(cè)量在鐵路中的應(yīng)用主要內(nèi)容有：

2.1 設(shè)計(jì)控制網(wǎng)

在進(jìn)行測(cè)量工作之前先要建立測(cè)量控制網(wǎng)，因?yàn)橹挥性谕晟频臏y(cè)量控制網(wǎng)的基礎(chǔ)上才能夠讓測(cè)量數(shù)據(jù)更加精確以及完整。前期勘察測(cè)量中測(cè)量控制網(wǎng)的設(shè)計(jì)主要分為平面控制網(wǎng)的設(shè)計(jì)與高程控制網(wǎng)的設(shè)計(jì)，其中平面控制網(wǎng)的設(shè)計(jì)需要考慮建立在高斯投影以及高程投影邊長(zhǎng)變形基礎(chǔ)上的平面坐標(biāo)系統(tǒng)選擇以及平差基準(zhǔn)的選擇，而高程控制網(wǎng)的設(shè)計(jì)則主要根據(jù)1985國(guó)家高程基準(zhǔn)水準(zhǔn)點(diǎn)設(shè)計(jì)，如果沒(méi)有水準(zhǔn)點(diǎn)的地方則自行建立高程基準(zhǔn)點(diǎn)，只是在全程測(cè)量完成后需要換算成1985國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)高程基準(zhǔn)。

2.2 建立框架控制網(wǎng)與基礎(chǔ)控制網(wǎng)

框架控制網(wǎng)是所有高鐵測(cè)量控制網(wǎng)的基礎(chǔ)，后續(xù)的幾類控制網(wǎng)的建立都是在框架控制網(wǎng)的基礎(chǔ)之上的。而基礎(chǔ)控制網(wǎng)則是為高速鐵路測(cè)量的勘察、施工、以及高鐵完工之后的運(yùn)營(yíng)維護(hù)提供基礎(chǔ)的坐標(biāo)基準(zhǔn)。這兩類控制網(wǎng)的建立也被統(tǒng)一稱作前期勘察測(cè)量工作的初測(cè)。

2.3 建立線路控制網(wǎng)

線路控制網(wǎng)是在基礎(chǔ)控制網(wǎng)的基礎(chǔ)上建立起來(lái)的，主要作用是為后續(xù)的勘察以及施工提供測(cè)量控制的基準(zhǔn)。在建立線路控制網(wǎng)的同時(shí)，還要根據(jù)水準(zhǔn)基點(diǎn)建立并引用高程控制網(wǎng)，線路控制網(wǎng)以及高程控制網(wǎng)的建立統(tǒng)稱為前期勘察測(cè)量工作的定測(cè)。而在完成前期的勘察工作之后，就可以根據(jù)基礎(chǔ)控制網(wǎng)以及線路控制網(wǎng)進(jìn)行施工測(cè)量的適當(dāng)加密并建立變形監(jiān)測(cè)網(wǎng)。而在施工階段還需要建立的重點(diǎn)控制網(wǎng)就是軌道控制網(wǎng)。軌道控制網(wǎng)是建立在框架控制網(wǎng)的基礎(chǔ)之上的第三類控制網(wǎng)，主要作用為在軌道的施工以及后期運(yùn)營(yíng)維護(hù)中提供測(cè)量的控制基準(zhǔn)。

3.高速鐵路精密工程測(cè)量精度指標(biāo)

精度指標(biāo)在選擇與確定中，需要重點(diǎn)關(guān)注以下幾個(gè)方面的問(wèn)題：

3.1 平面控制測(cè)量基準(zhǔn)指標(biāo)的選擇

選擇平面控制測(cè)量基準(zhǔn)指標(biāo)的目的在于：為控制網(wǎng)平差計(jì)算提供初始數(shù)據(jù)支持?？紤]到高速鐵路對(duì)工程測(cè)量精度指標(biāo)的嚴(yán)格要求，因此需要保障實(shí)際施工中基本尺度的統(tǒng)一性（主要是指現(xiàn)場(chǎng)測(cè)定數(shù)據(jù)與坐標(biāo)反算邊長(zhǎng)數(shù)值的一致性）。當(dāng)中，需要注意以下兩個(gè)方面的問(wèn)題：

3.1.1高斯投影邊長(zhǎng)變形指標(biāo)

高斯投影邊長(zhǎng)變形指標(biāo)以地球曲面的橢圓形態(tài)為依據(jù)，在曲面幾何圖形投影至平面的過(guò)程當(dāng)中，產(chǎn)生變形是在所難免的。在測(cè)量學(xué)研究視角下，高斯投影邊長(zhǎng)變形指標(biāo)的計(jì)算方式為：

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

3.1.2高程投影邊長(zhǎng)變形指標(biāo)

在將高程投影面作為參考橢圓體面的狀態(tài)下，參考橢圓體面所接收到的地面測(cè)量邊長(zhǎng)投影也同樣會(huì)產(chǎn)生一定的變形，這即所謂的高程投影邊長(zhǎng)變形。該指標(biāo)的計(jì)算方式為：[測(cè)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(guò)大的邊長(zhǎng)投影變形數(shù)值會(huì)對(duì)高速鐵路施工及后期運(yùn)行產(chǎn)生不良的影響，因此在工程測(cè)量中，必須針對(duì)邊長(zhǎng)投影變形構(gòu)建獨(dú)立的坐標(biāo)系統(tǒng)。結(jié)合上述指標(biāo)的計(jì)算方式，為充分保障高速鐵路工程建設(shè)的相關(guān)要求，就需要按照如下指標(biāo)加以控制：邊長(zhǎng)投影變形值≤10mm/km。

3.2 高程控制測(cè)量基準(zhǔn)指標(biāo)的選擇

現(xiàn)階段，全國(guó)性統(tǒng)一采納的高程基準(zhǔn)為1985年版國(guó)家高程基準(zhǔn)?？紤]到高速鐵路在線路長(zhǎng)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(guān)交叉建筑物在高程關(guān)系上測(cè)量的準(zhǔn)確與可靠，高程控制測(cè)量基準(zhǔn)指標(biāo)同樣需要以1985年版國(guó)家高程基準(zhǔn)為準(zhǔn)。對(duì)于個(gè)別無(wú)1985版國(guó)家高程基準(zhǔn)水準(zhǔn)點(diǎn)的施工區(qū)域，可采取獨(dú)立高程進(jìn)行計(jì)算。但需要注意的是：在高速鐵路全線高程測(cè)量貫通后，需要及時(shí)進(jìn)行消除斷高處理，并對(duì)獨(dú)立高程進(jìn)行計(jì)算與轉(zhuǎn)換。

鐵路建設(shè)是一項(xiàng)極為復(fù)雜的系統(tǒng)工程，而在鐵路建設(shè)過(guò)程中，運(yùn)用精密工程測(cè)量技術(shù)能夠更好的對(duì)工程精度以及其他方面進(jìn)行較好的把握。因此，在高速鐵路工程建設(shè)中，應(yīng)當(dāng)合理運(yùn)用精密工程測(cè)量技術(shù)，提高軌道鋪設(shè)的精確度，并加大對(duì)精密工程測(cè)量技術(shù)的研究力度，不斷完善和創(chuàng)新，保證順利地開(kāi)展高鐵施工，提高高速鐵路的整體質(zhì)量。

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