浅谈铁路工程测量中的GPS测绘技术与应用

孙 岩

（中铁第五勘察设计院集团有限公司东北分院，黑龙江 哈尔滨 150000）

1.引言

在铁路工程测量工作中，应用GPS测绘技术，既有许多的优点和优势，又能够将铁路测量工作中的缺点克服。分析和研究铁路测量中应用GPS测绘技术的发展，能够将可靠的保障提供给铁路测量工作的顺利开展，创造出最大化的社会效益和经济效益，具有至关重要的现实意义[1]。

2.概述GPS测绘技术和工作原理

2.1 概述GPS测绘技术

GPS测绘技术属于全球定位系统，该技术最早由美国国防部应用于军事秘密和军事行动中。二十世纪80年代，GPS测绘技术已经快速地推广。运用GPS全球定位系统，在全球的范围内，用户能够将实时连续三维定位测速导航实现。在测绘中应用GPS技术，使GPS测绘技术形成，既具有测量准确和定位方法精度高的优势，又具有灵活方便等特点[2]。

根据实际测绘测量特定点状态，GPS测绘技术可以分为两种类型：动态定位和静态定位。其一，动态定位，就是实际测量工作中，特定点空间上的位置不断地变化，在一定运动载体上应用GPS测绘技术；其二，静态定位，就是固定测量的位置，空间位置上不会有变动出现，例如，在高空中，应用GPS技术测绘大地表面的附着物[3]。另外，科学技术在快速地发展，GPS测绘技术也在不断地进步和发展，一种新的快速静态定位的定位类型脱颖而出，其在比较短的时间内，能够找到坐标的位置。

2.2 GPS测绘技术的工作原理

GPS测绘技术的原理是由卫星实现的，各种定位信号由卫星接收以后，快速传输，计算得到处理的数据，与各种信息互相融合，建立起三维立体模型并展现出现，将更加快速便捷的服务提供给人们。操作GPS测绘技术，空间坐标系统和地面固定坐标系统两个测绘坐标必须要明确，2个系统协调性应该保证，从而使定位更加准确，传达信息更加明确。GPS测绘技术工作的过程中，空间坐标系统和地面固定坐标系统互相转换，借助坐标使控制定位形成，从而使准确的测量数据提升[4]。此外，GPS测绘技术工作的过程中，还要应用定位法划分，形成两种形态，即使相对定位和绝对定位，有关数据采用空间集合进行分析和计算，使坐标位置能够绝对定位，结合经纬度及高度的位置，将物体定位。GPS工作原理图，见图1所示。

3.GPS测绘技术应用在铁路测量中的优势

3.1 提高数据信息准确度

铁路测绘准确度必须要高，科学数据才能够规划和设计铁路工程的建设，在铁路测量中应用GPS测绘技术，准备工作必须要做好，将更好地保障提供给准确的测绘数据，通过数据获得，空间卫星和用户仪器以及和监控站等设备必须配置好。测绘技术工作者需要对多颗卫星进行操作，从多个角度，通过各颗卫星得到数据为依据，以防一些负面的影响因素发生，从而得到准确的数据，数据误差缩小。科学技术的发展，使各种技术的融合度提升了，测绘数据准确率也提高了，GPS测绘技术也不断地进步，GPS测绘技术得到的数据越来越准确，对于铁路测量的需求能够全面地满足[5]。

3.2 GPS测绘技术的操作简便

GPS测绘技术的操作比较简便，能够良好地应用于许多个领域，具有非常广泛的范围。三维坐标可以由运用GPS测绘技术进行测量，给予物体准确的时间速度信息，许多测绘工作应用前景都比较好。GPS测绘技术比较先进，但是，操作比较简便，在测量人员专业化技能方面也没有很高的要求。GPS测绘技术运用的过程中，测绘人员只要带着比较小的设备仪器，就能够将工作完成。GPS观测必须在相应的位置上放置好，对仪器的变化认真地进行关注，简便操作就能够提取数据，在动态定位上，GPS测量也非常准确，几秒钟就能够测量好动态物体，工作效率比较高[6]。空间和时间都无法限制GPS测绘技术，操作指令随时都能够实现，致使工作效率得以保证。

3.3 自动化操作全面实现

铁路测绘比较复杂，各种地形地势都比较复杂，需要将基础数据给予建设规划铁路工程。应用GPS测绘技术能够使操作的速度全面地提高，使铁路测绘既智能化，又自动化，从而使铁路工程建设技术具有更大的能力。在规划铁路工程建设方面，传统人力完成复杂的测绘任务具有很大的难度，应用GPS测绘技术，能够使比较复杂操作变得简单，改进GPS测绘的工具，操作步骤比较简便，从而提高了铁路测量的效率。

4.GPS测绘技术在铁路测量中的应用

4.1 静态定位模式的测量

铁路进行测量中，线路走向采用运用首级控制网络进行控制，致使测量的后续工作能够顺利地开展，主要在等级比较高的铁路上应该此情况。普通铁路线路，首级控制网络测量的规定和规则都不规范。从当前来看，我国铁路线中损坏三角点非常严重，全站仪测量的导线必须要在30公里以内，使国家三角点无法找到。所以，在很高GPS测绘技术对高测量精度进行支持的情况下，必须将比较少的国家三角点进行挑选，低等级加密点得到以后，在加密等级点上联测铁路导线点[7]。铁路测量的过程中，通过恶劣的自然环境会影响全站仪，实施的难度和工作量都很大。这种情况运用GPS静态定位模式具有非常大的价值。

4.2 测量动态定位模式

针对于动态定位模式测量技术而言，载波就是主要的依据，根据载波的观测值，对GPS测绘技术进行分析。测量动态定位模式中，测量系统由两部分组成，即基准站和流动站，运用的过程中，基准点属于一个首级控制点，具有很高的精度点位，接收机为参考站。安装GPS测绘设备完成以后，GPS卫星动态的情况必连续地进行观测，结合卫星数据信息的传递进行分析，得到流动站的测量精度和三维坐标。

铁路进行测量中，应用动态模式测量，对于铁路中的铁路车辆环境状况能够进行分析，给予铁路运行行驶更好地保障。在动态定位模式测量中，也广泛地应用了RTK技术，在铁路测量中运用RTK技术的过程：其一，对测区控制网进行监理，平面控制网进行设计，铁路路线进行规划，并且天气条件影响定位测量工作也要考虑到。其二，选择设置双频接收机与预测结果有关，在静态测量中运用时，可以结合国家联网和控制网中设计已知点，获取控制点坐标，致使有关数据信息获得。其三，测量铁路路线运用专业电脑软件，通过传输GPS数据，在卫星与电脑之间互相进行传递，从而使铁路测量和GPS测绘的精度有效地提高。

5.铁路测量中应用GPS测绘技术的策略

我国的科学技术飞速地发展，测绘技术也在不断地进步和发展，GPS测绘技术已在很大领域广泛地应用和普及。我国GPS测绘技术在迅速地发展，针对于铁路测量而言，也具有重要的现实意义和应用价值。但是，与国际先进技术水平相比较，差距还很大，获得空间数据资源方法欠缺，以及铁路测量中实际环境对新技术影响大等相关因素是主要的表现。所以，在铁路测量中应用GPS测绘技术，发展空间还很广阔[8]。

其一，加强培养高素质的专业人才，有关产学研体系建立健全，现时期的工作人员，专业培训方面应该加强加大，更多的专业测绘工作者对先进的GPS测绘技术能够掌握，以便更好地应用在铁路测量中。

其二，宣传GPS测绘技术的力度必须加强加大，借助大力地宣传和推广，使社会能够更加充分地了解GPS测绘技术的空间和重要作用，从而促进GPS测绘技术能够健康可持续地发展。

其三，强化GPS测绘技术的创新，将传统的测绘技术作为基础，从GPS技术创新入手，进一步地进行创新和挖掘，使新技术能够在铁路测量中更好地应用[9]。

6.铁路测量中应用GPS测绘技术的发展前景

相对于测试定位，运用载波相位测量的差分法有效地实现：一次差在接收机中求得，二次差在卫星观测和接收机中求得，通过不同的两次差分，将待定基线长度计算出来，该过程进行的过程中，要点和关键技术就是对整周模糊度的求解。结合算法的模型，将动态、快速静态、静态及RTK等相关模式进行设计[10]。其一，动态测量，主要应用于铁路实际的行驶过程中，能够协助铁路开展实际行驶的运行；其二，快速静态测量，既具有高效的特点，又具有很高的效率，精度虽然比较差，但是，在普通铁路测量中，也能够广泛应用厘米级精度；其三，静态测量，主要在观测大地表面和观测地壳变形以及观测大坝等相关方面运用；其四，RTK测量，既具有厘米级别的精度，又快速实时，无论在采集铁路数据和测量上，还是铁路工程的放样上，都能够应用。

国民经济在不断地发展，很大程度上提高了铁路的需求，建设铁路也具了发展的契机，铁路测量工作的要求也更高了[9]。随着科学技术的发展，无论是铁路的建设设计，还是测绘行业的设备也在不断地进步和发展，针对于铁路测量而言，CAD化已经基本上实现了，在铁路测量工作中，还有一部分灵活地融合和应用GPS测绘技术，致使信息化和数字化实现了。

随着我国铁路测量需求的不断提高，要求也更高了，有效运用GPS测绘技术，无论是铁路测量的工作质量，还是工作效率，都能够得到有效的提高。