高速铁路工程测量技术存在问题及解决措施

摘 要：高速铁路工程测量是确保高铁工程质量和运营安全的关键环节，其精度要求和技术难度远超常规铁路工程测量。目前我国高速铁路建设规模持续扩大，对测量技术的要求不断提高。本文以高速铁路工程测量技术为切入点，系统分析了当前测量工作中存在的设备陈旧、维护不规范、GPS测量误差、控制网精度不足以及管理体系不完善等问题。针对这些问题，提出了设备更新升级、完善维护制度、改进测量技术和优化管理体系等系统性解决方案。旨在为提升高速铁路工程测量技术水平，保障高铁工程质量和运营安全提供理论依据和技术支撑。

关键词：高速铁路 工程测量 测量技术 质量控制

高速铁路作为现代化交通运输体系的重要组成部分，对工程建设质量有着极其严格的要求。由于高铁运行速度快、轨道平顺性要求高，其工程测量精度直接影响轨道几何形态和列车运行安全。工程测量贯穿于高铁建设的全过程，从前期勘测设计、施工放样到运营维护，都需要依靠高精度的测量技术支撑。然而，在我国高铁快速发展的背景下，测量技术的应用仍存在诸多问题，影响工程质量和施工效率。因此，系统研究高铁工程测量技术问题并提出相应解决方案，对提升高铁工程建设水平、保障运营安全具有重要的理论价值和实践意义。

1 高速铁路工程测量的基本要求

1.1 精度要求

高速铁路工程测量对精度的要求远超常规铁路工程，这体现在轨道几何参数的严格控制标准上。在轨道基础测量中，水平方向点位中误差需控制在±2mm范围内，高程测量中误差则要求更为严苛，必须控制在±1mm以内。无砟轨道工程由于其特殊性，对轨道几何尺寸提出了更高要求：轨距偏差需严格限制在+4mm至-2mm之间，水平和高程方向的轨向偏差均需保持在±4mm范围内。这种精密级别的测量要求贯穿于路基、桥梁、隧道等工程建设的全过程，其精度直接决定了轨道的平顺性与稳定性，进而影响高速列车的安全运营和乘坐舒适度。

1.2 测量内容

高速铁路工程测量贯穿于工程建设的全过程，涵盖了多个关键环节的精密测量工作。在前期勘测阶段，需进行控制测量网的建立，包括CP1基础控制网、CP2加密控制网及CP3轨道控制网的布设。施工阶段的测量工作主要集中在路基、桥梁、隧道等土建工程的几何放样与变形监测，以及轨道精调中的几何参数测量。运营维护阶段则重点进行轨道几何状态检测，通过对轨距、水平、高程、轨向等参数的定期测量评估，确保轨道线形持续满足设计要求。这种全方位的测量体系构成了高铁工程质量控制的基础保障。

1.3 技术规范

高速铁路工程测量技术规范体系由国家标准、行业标准和企业标准构成，形成了完整的技术标准框架。现行的《高速铁路工程测量规范》对测量基准、控制网布设、测量方法与精度要求等作出了明确规定。在仪器设备选用方面，全站仪测角精度需达到1″，测距精度应优于1+1ppm×D mm；GNSS接收机定位精度需达到平面±（5+1×10-6×D）mm，高程±（10+1×10-6×D）mm。测量控制网建设中，基准点间距离不应超过2km，相邻控制点的高差测量闭合差需满足3√L mm的精度要求。这些具体规范为高铁工程测量提供了严格的技术依据。

2 高速铁路工程测量中存在的主要问题

2.1 测量设备方面的问题

2.1.1 设备陈旧和精度不足

当前高铁工程测量中普遍存在测量设备更新滞后的问题。部分工程单位仍在使用超过使用年限的全站仪和水准仪，这些设备的测角精度已无法达到规范要求的1″标准，测距精度也难以满足1+1ppm×D mm的基本要求。老旧GPS接收机在复杂地形条件下定位精度严重衰减，难以保证控制测量的±（5+1×10-6×D）mm平面精度。设备精度不足导致测量数据可靠性下降，增加了返工概率，影响施工进度。这种设备落后的现象在一些中小型施工单位尤为突出，其根源在于设备更新投入不足与质量意识淡薄。

2.1.2 设备维护和校准不规范

高精度测量仪器的维护和校准制度缺失已成为影响测量质量的重要因素。现场调研发现，部分工程项目缺乏专业的设备管理人员，测量仪器经常出现随意存放、粗暴搬运等现象，导致仪器光学系统和机械结构受损。根据规范要求，全站仪和水准仪应每半年进行一次检校，GNSS接收机天线相位中心偏差需定期标定，然而实际执行率却仍然比较低[1]。更严重的是，许多施工单位未建立仪器检定档案，无法追溯设备性能变化，这直接危及测量数据的可靠性和工程质量的保证体系。

2.2 测量技术应用方面的问题

2.2.1 GNSS测量误差问题

GNSS测量在高铁工程控制网建设中面临多源误差叠加的技术难题。卫星信号在传播过程中受到电离层延迟、对流层折射等因素影响，导致伪距观测值产生5—15m的系统误差。多路径效应在桥梁、隧道等特殊地形条件下尤为显著，造成载波相位测量偏差达到5—10mm。基线解算中，固定解率普遍较低，浮点解在长基线测量中的精度衰减现象严重。此外，接收机钟差和卫星星历误差的累积效应，也使得网形调整的整体精度难以满足控制测量的技术要求。

2.2.2 控制网测量误差问题

高铁控制网测量中的误差传播问题日益突出。在水平和高程控制网建设过程中，由于观测环境复杂、施工干扰频繁，导致测量精度难以达到规范要求。特别是在山区地形条件下，受视线通视条件限制，测站布设不够合理，造成网形结构强度不足。同时，观测值的权值确定缺乏科学依据，网形平差计算中存在较大随机误差。这些问题在长距离测段和转向角处表现尤为明显，几何精度衰减显著。控制网精度的降低直接影响后续轨道精调的基准可靠性，增加了工程质量隐患。

2.3 测量管理体系方面的问题

2.3.1 质量控制体系不完善

高铁工程测量质量控制体系存在明显缺陷。当前测量工作缺乏全过程质量监管机制，测量方案审批流程形同虚设，外业观测记录填写不规范。测量数据的采集、处理与存档管理混乱，原始数据备份不完整，成果文件追溯困难。部分施工单位未建立专门的测量质检小组，质量验收走过场，自检、互检制度执行不到位[2]。测量人员的技术交底和培训工作落实不足，导致作业标准不统一，施工过程中频繁出现返工和质量事故。这种管理体系的缺失严重影响测量工作的规范性和可靠性。

2.3.2 专业人才培养不足

高铁工程测量领域面临严重的人才短缺问题。目前从事测量工作的技术人员中，具备专业背景和资格证书的比例偏低，多数测量人员缺乏系统的理论知识和实践经验。施工单位对测量人员的继续教育投入不足，专业技能培训流于形式，导致测量人员难以适应新技术的应用要求。测量队伍人员流动频繁，工作经验难以积累，特别是在关键岗位上，资深测量工程师紧缺现象突出。同时，测量人员的薪资待遇与其技术要求不匹配，职业发展空间受限，造成人才流失现象普遍，影响测量工作的持续性和稳定性。

3 高速铁路工程测量问题的解决措施

3.1 测量设备的优化措施

3.1.1 设备更新与升级方案

高铁工程测量设备的更新升级需要建立科学的评估体系。通过对现有测量设备性能进行全面评估，重点检测精度稳定性、系统误差大小和关键部件磨损程度，制定分类分级的更新计划，优先淘汰超期服役且精度明显下降的设备。在新设备采购方面，应着重选用具备自动化校准功能和数据实时传输能力的全站仪、配备双轴倾斜补偿系统和数字气泡的高精度数字水准仪以及支持北斗、GNSS、GLONASS多模多频的GNSS接收机。同时，加大对三维激光扫描仪、惯性测量系统、无人机摄影测量系统等新型测量设备的引进力度，提升测量自动化和智能化水平。设备采购后需建立完整的设备档案，包括技术参数、检定证书、使用记录等信息，实行动态管理和定期评估机制，确保测量设备的技术性能持续满足工程建设精度要求。

3.1.2 设备管理与维护制度建设

高铁工程测量设备的管理维护体系需要制度化与规范化。建立专门的设备管理部门，配备具有丰富经验的专业技术人员负责测量仪器的日常保养与定期检校工作。制定详细的设备使用管理规程，从设备采购、验收、建档开始，明确仪器领用、运输、存放等各个环节的责任人及操作规范。设备检校计划应与施工进度紧密衔接，建立月度检校计划，通过专业检测机构进行定期检定。建立完善的设备技术档案，详细记录每台仪器的检校结果、性能变化情况和维修保养记录，实现设备全生命周期管理。针对全站仪、水准仪、GNSS接收机等不同类型测量仪器的特点，开展差异化的维护保养培训，制定专项保养手册，提高操作人员的设备维护意识和技术水平。完善的设备管理制度将有效保障测量设备的稳定运行，确保测量成果的可靠性和精确度。

3.2 测量技术的改进措施

3.2.1 GNSS测量误差控制方法

GNSS测量误差的控制需采用系统化的技术方案。通过科学分析卫星运行规律和电离层活动特征，优化观测时段选择，避开电离层活动强烈期和卫星几何分布不良时段，有效减少大气折射影响。在基准站布设时充分考虑地形条件和周边环境因素，选择通视良好且远离高压线、通信基站等电磁干扰源的位置，同时采用抗多路径天线和合理的天线高度设置，有效降低多路径效应。观测过程中采用长时间静态测量方式，合理设置采样间隔和卫星截止高度角，结合载波相位双差改正技术，提高基线解算精度。同时引入IGS精密星历数据和区域电离层延迟改正模型，采用对流层改正参数估计方法，降低卫星轨道误差和大气延迟影响。通过建立完善的数据预处理和质量评估体系，运用方差分量估计和残差分析技术，剔除周跳和异常观测值，确保网形调整成果的可靠性和精确性。

3.2.2 控制网测量精度提升方案

高铁控制网测量精度的提升需要从网形结构优化入手，通过科学分析地形条件和施工特点，合理布设测站位置，加强网形几何强度。在关键控制点处增设检核点，通过附合观测提高网形可靠性，确保控制点分布均匀合理。在观测技术方面，采用高精度全站仪进行边角测量，配合数字水准仪完成高程控制，同时严格执行气象改正，选择合适观测时段以降低大气折射影响。通过增加观测次数、采用对称观测法等手段有效控制系统误差，特别在转向段和长距离测段应适当加密观测，建立交叉检核机制。数据处理时应建立科学的平差计算模型，运用方差分量估计技术合理确定观测值权值，采用严密平差方法进行网形调整。同时引入粗差探测机制，结合残差分析技术评估观测成果质量，通过迭代计算优化平差结果，确保控制网测量成果的可靠性和精确性。

3.3 测量管理体系的完善措施

3.3.1 建立健全质量控制体系

高铁工程测量质量控制体系的建立需从组织架构入手，成立专门的测量质量管理部门，配备经验丰富的专业技术人员。通过制定完善的测量方案审批制度和质量控制标准，建立测量数据采集、处理、存档的规范化管理机制。在施工现场设立测量质检小组，负责成果验收和质量评估，实行分级管理制度。建立测量数据追溯机制，对原始记录、计算成果和技术文件实行统一编号管理。通过建立测量作业指导书，规范仪器检校要求、观测方法和数据处理流程。实行岗前培训制度，定期开展技术交底，建立测量质量评价体系，将精度指标、规范性、可靠性纳入考核范围。通过定期质量检查和技术总结，持续改进测量质量管理水平。

3.3.2 加强专业人才培养

高铁工程测量人才培养体系建设需要从长远发展角度规划。施工单位应与高等院校建立产学研合作关系，开展定向培养计划，为测量团队输送专业人才。通过建立职业发展通道，设置专业技术职级，明确晋升标准和薪资体系。制定科学的人才引进政策，采用具有竞争力的薪酬方案，吸引和留住优秀人才。注重建立测量技术创新团队，鼓励开展新技术研究应用。通过定期组织专业培训和专家讲座，使测量人员掌握新技术方法。开展技能竞赛活动，搭建交流平台，促进经验分享。建立导师带徒制度，发挥资深工程师的传帮带作用。加强与仪器厂商合作，开展设备专业培训，提高操作维护水平。

4 结语

综上所述，高铁工程测量工作面临设备老化、误差控制不足和管理体系不完善等问题，这些问题制约着高铁工程建设质量和施工效率的提升。高铁工程测量质量直接关系到铁路运营安全和列车运行稳定性，对保障高铁工程建设质量具有重要意义。应从测量设备更新升级、测量技术改进和管理体系完善三个方面着手，通过建立健全设备管理制度、优化测量技术方案、完善质量控制体系和加强人才培养等措施，全面提升测量工作水平。这些改进措施的实施将有效提高测量精度和工作效率，确保测量成果的可靠性，为高铁工程建设提供更加精确的几何控制基准，最终实现高铁工程建设质量和运营安全的全面提升。

参考文献：

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