GPS在铁路工程测量中的应用及发展趋势

杨恩希

【摘 要】GPS技术在我国铁路工程测量中发挥了其巨大的优势，不仅极大地提高了铁路工程测量的便利性，同时给测量数据的准确性和可靠性提供了保障。论文首先介绍了GPS技术的工作原理及其在铁路工程测量应用中的优越性，随后分析了GPS在铁路工程测量中的具体应用，充分展现了GPS技术在铁路工程测量中具有广阔的发展前景。

【Abstract】GPS technology has played a huge advantage in railway engineering survey in China， which not only greatly improves the convenience of railway engineering survey， but also guarantees the accuracy and reliability of the measures data. Firstly， this paper introduces the working principle of GPS technology and its application advantages in railway engineering survey. Then it analyzes the specific application of GPS in railway engineering survey， and fully expresses the broad development prospect of GPS technology in railway engineering survey.

【关键词】GPS技术; 铁路工程测量;发展趋势

【Keywords】GPS technology; railway engineering survey; developing trend

【中图分类号】U21                               【文献标志码】A                                【文章编号】1673-1069（2019）01-0191-02

1 引言

现如今，随着人们生活水平的不断提高，使得人们对铁路运行质量提出了更高的需求，我国铁路工程建设也需要不断提升自身的实力，才能更加适应社会的进步和发展。为了提高铁路工程测量的质量，需要对传统的测量方法进行优化。在信息时代发展越来越快的当下，GPS技术为我国铁路工程测量事业的发展带来了极大的优势，其不仅提高了铁路测量的效率，还解决了传统测量费人力、费财力的现象。同时，GPS技术还存在误差累积也较少，有较高的定位精度等优越的性质，极大地促进了GPS技术在相关工程测量领域的广泛应用。

2 GPS技术概述

GPS技术被称为全球定位系统，能够在工程测量过程中实现地理空间距离的准确测量，并通过信息系统对测量获得的数据进行分析从而最大程度地保障测量数据的准确性、安全性和可靠性，以便为工程后期的设计和施工提供数据支持。GPS技术的工作原理，可以简单阐述为通过将GPS接收机设置在固定位置，并向GPS卫星发送信号，随后通过信息技术和计算机设备进行接收数据的处理和分析，从而确定GPS接收机的具体位置。GPS技术包括两种坐标系统，分别是地固坐标系统和空间固定坐标系统，这两种坐标系统能够实现相互转换，从而能够更加准确地对控制点的具体位置进行判断，从而提高铁路工程测量结果的可靠性和准确性。除此之外，GPS技术还可以按照具体方式进行定位方式的划分，即绝对定位和相对定位。其中，绝对定位是指通过已知的经纬度和海拔高度等具体信息，从而判断测量点准确的具体空间坐标;而相对定位则是以空间几何理论及相关数学理论作为基础，结合已知的GPS测量点及距离三颗卫星的基础上，判断测量点的实际具體位置。另外，GPS技术在铁路工程测量中的应用过程中，对测量人员没有较高的技术要求，并且测量方式简单方便，能够有效降低测量人员的工作强度，提高铁路工程测量的效率。

3 铁路工程测量过程中GPS技术的优越性

随着我国经济水平和科技实力的不断提升，数字化采集技术及自动化处理技术在各个领域都得到了广泛应用。在铁路工程测量过程中，GPS测量技术得到了较为广泛的应用，铁路工程在实际的测量过程中，需要考虑加大对经纬仪、全站仪、水准仪等仪器设备的投入和使用力度。

在此结合多年来GPS技术在铁路工程测量中的实践情况，能够充分总结出GPS技术的应用优越性。首先，在进行铁路工程测量过程中，GPS技术能够实现对具体物体的多角度定位和测量，从而准确把握其数据的真实性和可靠性，尤其适用于地质条件复杂的铁路工程建设;其次，GPS测量技术有利于土地权属界点的测定，不仅极大地节约了测量人员的工作强度和工作量，减少了人工测量的时间，提高了铁路工程测量数据的精准性，还有效提高了铁路工程建设企业的人力资源利用率，从而节约了人力成本的投入;再次，GPS技术的应用极大程度地改善了测量过程中点和位之间通视困难的缺陷，实现了灵活选点，需要高标，同时能够实现全天候作业，不受时间、空间、气候等因素的影响，因此在通视条件较差的情况下得到了广泛应用。并且，由于GPS测量技术不会受到通视条件的限制，因此在铁路工程的测量过程中通常采用小范围的测量形式，不会被工程成本所限制;最后，GPS技术除了具有高精度和高效益的优势之外，还在铁路工程临时水准点测量以及实地测量等各个方面体现了极大的优越性。

总的来说，GPS技术的充分运用对于优化铁路工程基础结构设计，实现更加便利的观测时段设计，以及对设计强度和监测周期设计等方面进行全方位监测，有利于改善铁路工程测量存在的技术缺陷，从而实现铁路工程测量效率和质量的提升。

4 GPS在铁路工程测量中的具体应用

4.1 静态或快速静态定位模式测量

GPS技术中静态或快速静态定位模式的应用对于铁路线路的控制网测量有重要意义。铁路线路控制网的测量即国家三角点的加密测量，其中，首级控制网是进行相对较高控制网的控制的，但是目前我国一般等级铁路工程测量并没有严格规范首级控制网的具体测量手段和相应的方法，造成其容易受到其他客观因素的影响，从而造成国家三角点受到严重损坏。其中，还存在部分铁路工程在测量过程中应用全站仪进行导线联测，这样则无法联测国家三角点。因此，在国家三角点上进行加密测量，进而对铁路线路的首级控制网有效测量，为铁路测量流程提供便利是有必要的[1]。在具体的观测过程中，每一流动站上的GPS接收机在进行静止观测的同时接收基准站和卫星的同步观测数据，并实时解算出用户站的三维坐标数据。使用这一定位模式的测量方法，可以很快地测量所需的精准的数据，此测量方法可以完全替代全站仪完成导线测量等控制点的加密工作[2]。

4.2 动态定位模式测量

实时动态定位模式测量技术是以载波相位观测值为根据的实时差分GPS技术，是GPS测量技术在铁路工程测量中的重要技术之一，其也在铁路工程测量过程中发挥着较为重要的作用。实时动态定位测量系统的主要组成部分为基准站和流动站，基准点是点位精度较高的首级控制点，其参考站是接收机。完成好设备装置后，对GPS卫星动态进行连续观测，从而通过接收卫星所传回的数据，获得流动站的三维坐标和测量精度。通过实时动态模式测量的工作过程方便用户实时监测待测点的数据观测质量，并为客户根据待测点的精度指标确定观测时间提供了依据，从而减少不必要的观测项目，提高测量效率。该技术在铁路工程测量过程中的应用主要包括两个部分，一是参考站的工作，二是流动站的工作。

参考站的工作分为四个步骤。第一，需要进行GPS接收机、控制点以及天线的设置，确保准备工作完善;第二，将GPS接收机上的相关参数进行设置和录入，同时建立相应的配置集;第三，在天线高度和参考站坐标已知的情况下，输入其准确的信息，使得参考站接收机能够自动进行参数的转换，同时连续不断地进行GPS卫星信号的接收;第四，在实现信号的接收后，通过相应设备将观测站坐标和数值发送出去，待电台的指示灯发出通讯信号，参考站的工作就完成了，随即开展流动站的工作。流动站的工作流程主要包括接收机通过跟蹤GPS卫星进行数据信息的接收，并将其转化为三维坐标数据，显示在所设定流动站的终端上[3]。

5 结语

综上所述，GPS技术具有数据准确性高、外业工作效率高等优势，随着其在铁路工程测量的实践工作的应用实践，从中不断总结出GPS技术在铁路工程测量中应用的新思路和新技术，从而不断对其进行工作方法和作业流程的创新和细化，促进GPS技术在铁路工程测量外业工作中的可操作性，并提高数据处理的效率，由此可以充分看出GPS技术在铁路工程测量中具有广阔的发展前景。

【参考文献】

【1】李静.铁路工程测绘中GPS测绘技术的应用探析[J].黑龙江科技信息，2015（03）：43.

【2】何晓军，孙代峰.GPS测量技术在铁路工程中的应用[J].施工技术，2013，42（S1）：363-365.

【3】蔺极平，张彦.GPS在铁路工程测量中的应用研究[J].科技创新导报，2012（22）：135.