GPS測(cè)繪技術(shù)在鐵路工程測(cè)量中的應(yīng)用

GPS測(cè)繪技術(shù)在鐵路工程測(cè)量中的應(yīng)用【摘要】社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和進(jìn)步為各部門的發(fā)展創(chuàng)造了有利條件，提供了可靠的科技保障。尤其是電腦技術(shù)的迅速發(fā)展，使資訊全球化的趨勢(shì)更加明顯。GPS是全球定位系統(tǒng)，它為全球范圍內(nèi)的資訊傳送與傳播提供了可靠的技術(shù)支援，在工程繪圖方面也扮演了重要角色。結(jié)合GPS技術(shù)的特點(diǎn)、優(yōu)勢(shì)及其在工程制圖中的應(yīng)用，分析了GPS定位在工程制圖領(lǐng)域的具體應(yīng)用和重要作用，并分析了其發(fā)展前景?！娟P(guān)鍵詞】GPS測(cè)繪技術(shù);工程測(cè)量;鐵路工程前言隨著全球經(jīng)濟(jì)和社會(huì)經(jīng)濟(jì)的一體化發(fā)展以及現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步和發(fā)展，信息在世界各地的流動(dòng)和傳遞越來越多，極大地促進(jìn)了人們的生活。同時(shí)，GPS測(cè)量方法的應(yīng)用和發(fā)展也極大地推動(dòng)了鐵路工程制圖方法的發(fā)展。尤其是現(xiàn)代鐵路工程制圖技術(shù)對(duì)精度的要求越來越受到人們的追捧。1、GPS的工作原理GPS技術(shù)的工作原理是將定位和定位信號(hào)不斷地傳輸給GPS衛(wèi)星，然后由電腦對(duì)接收的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，從而形成GPS的立體定位。利用GPS進(jìn)行鐵路工程測(cè)量，將其劃分為平面和空間兩大類。該方法能將其轉(zhuǎn)化為坐標(biāo)系統(tǒng)，以求精確地定位控制點(diǎn)，提高測(cè)量精度。它的定位方法有兩種:一種是絕對(duì)的，一種是相對(duì)的。相對(duì)定位是在空間幾何原理的基礎(chǔ)上，通過對(duì)GPS測(cè)點(diǎn)與三個(gè)衛(wèi)星的相對(duì)位置進(jìn)行比較，然后運(yùn)用相關(guān)的數(shù)學(xué)原理來確定該測(cè)點(diǎn)的真實(shí)位置。2.GPS測(cè)量的技術(shù)特點(diǎn)2.1定位精度高該方法在測(cè)量中使用了載頻相位法，其精度可以達(dá)到lppm，這也目前其他測(cè)量技術(shù)所無法達(dá)到的。GPS的應(yīng)用范圍很廣，其相對(duì)定位精度可達(dá)50公里，相對(duì)定位精度可達(dá)lmm。在300~1500米的高精度位置上，測(cè)量值的偏差不超過1mm。這是一種GPS技術(shù)，適用于高層建筑物的傳遞，其平面絕對(duì)誤差在5mm以內(nèi)。特別是在微分位置的實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)定位中，可以實(shí)現(xiàn)毫米級(jí)的精確定位。通過對(duì)GPS的觀測(cè)與數(shù)據(jù)處理手段的不斷完善，可以使GPS的測(cè)量精度得到進(jìn)一步的提高[1]。2.2觀察時(shí)間短在測(cè)量過程中，系統(tǒng)采用了基于基準(zhǔn)的靜態(tài)位置。將要求的觀測(cè)精度與測(cè)量結(jié)果相結(jié)合，完成測(cè)量，時(shí)間為1-3小時(shí)。若使用快速定位法，則只需數(shù)分鐘，甚至數(shù)秒。由于GPS系統(tǒng)與軟件的不斷改進(jìn)與完善，以往的數(shù)小時(shí)監(jiān)控，如今只需數(shù)十分鐘，甚至數(shù)分鐘即可完成。通常，系統(tǒng)采集的數(shù)據(jù)可以在1h中獲取，通過GPS接收機(jī)獲取，并由系統(tǒng)進(jìn)行處理。隨著科技的進(jìn)步，軟硬件的不斷完善與升級(jí)。采用GPS技術(shù)，在現(xiàn)場(chǎng)布設(shè)控制網(wǎng)絡(luò)，既節(jié)約了觀測(cè)時(shí)間，又大大提高了工作的效率。比如，一個(gè)更新的系統(tǒng)能達(dá)到20km的相對(duì)靜止位置。并且，它的位置非常的精確。一般只需要16~20min就可完成。若是靜態(tài)定位，那么在1~2min內(nèi)即可完成.甚至于只需要幾秒鐘[2]。2.3無須通視在該工程中，測(cè)點(diǎn)與測(cè)點(diǎn)的交互通視是一個(gè)很大的難題，而GPS的運(yùn)用則很好地解決了這個(gè)問題。但是，在測(cè)量點(diǎn)上方，一定要有足夠的空間，這樣衛(wèi)星的信號(hào)就不會(huì)被干擾。2.4操作簡(jiǎn)單在運(yùn)行過程中通過GPS技術(shù)進(jìn)行測(cè)量，高度自動(dòng)化，只需安裝適當(dāng)?shù)拈_關(guān)設(shè)備即可提供遠(yuǎn)程觀測(cè)，并獲得完全的準(zhǔn)確性和高可用性，例如在收集氣象數(shù)據(jù)時(shí)，整個(gè)數(shù)據(jù)接收系統(tǒng)和設(shè)備應(yīng)對(duì)高觀測(cè)水平的工作狀態(tài)，并與接收機(jī)配合，確保在同一臺(tái)站進(jìn)行連續(xù)觀測(cè)時(shí)自動(dòng)完成工作。在這種情況下，系統(tǒng)將與其他通信手段和網(wǎng)絡(luò)交互，存儲(chǔ)收集的信息并將其傳輸?shù)綌?shù)據(jù)中心，全面實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)收集和處理的自動(dòng)化。3、GPS測(cè)繪技術(shù)在鐵路工程測(cè)量中的應(yīng)用實(shí)踐3.1動(dòng)態(tài)定位模式測(cè)量動(dòng)態(tài)定位模式測(cè)量主要由支持站和移動(dòng)站組成。GPS接收器的選擇是以GPS觀測(cè)站(特別是移動(dòng)觀察站)開始的精確度為基礎(chǔ)的，其中GPS信號(hào)接收器在接收到衛(wèi)星信號(hào)和從無線轉(zhuǎn)送裝置接收到的信息時(shí)，對(duì)該移動(dòng)臺(tái)的三維坐標(biāo)進(jìn)行計(jì)算和顯示[2]。通過對(duì)試驗(yàn)資料的觀察，確定觀測(cè)時(shí)間，降低重載量，提高監(jiān)控工作的效率。但是，在進(jìn)行動(dòng)態(tài)定位模式時(shí)，首先要進(jìn)行初步的測(cè)量，然后在數(shù)分鐘之內(nèi)進(jìn)行有控制點(diǎn)的靜止觀察，該方法能實(shí)現(xiàn)采樣目標(biāo)與基站的空間位置同步觀察，并能達(dá)到厘米的精度。由于其高效率、高精度、低干擾等特點(diǎn)，在鐵路工程的地形測(cè)量、土方復(fù)測(cè)、施工過程構(gòu)筑物的標(biāo)定等領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景。3.2快速靜態(tài)測(cè)量模式鐵路工程施工控制網(wǎng)的快速靜態(tài)測(cè)試是為了達(dá)到目的。鐵路工程測(cè)量的目的是為了方便后續(xù)的測(cè)量，對(duì)線路的流量進(jìn)行控制。現(xiàn)在，它已經(jīng)發(fā)展成為一種先進(jìn)的控制手段。然而，由于全國(guó)三角點(diǎn)受到了嚴(yán)重破壞，所以在30公里以內(nèi)，僅靠全站儀法無法進(jìn)行測(cè)量。方圓30公里內(nèi)，幾乎沒有任何三角形可以進(jìn)行聯(lián)測(cè)。在全國(guó)三角地區(qū)進(jìn)行加密測(cè)量，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)鐵路控制網(wǎng)絡(luò)的測(cè)量。在特定的測(cè)量期間，各移動(dòng)站GPS信號(hào)接收機(jī)能夠接收到來自于基地臺(tái)和移動(dòng)站的數(shù)據(jù)，并且能夠及時(shí)地進(jìn)行三維坐標(biāo)的計(jì)算。將快速靜態(tài)測(cè)試模式運(yùn)用于某一具體項(xiàng)目，能迅速獲取精確、可靠的資料，加速工程建設(shè)進(jìn)程。目前，在鐵道施工中，常用的靜態(tài)測(cè)量手段有CPI、CPII控制網(wǎng)重復(fù)測(cè)量、路基沉降和位移監(jiān)測(cè)等[3]。4、GPS測(cè)繪技術(shù)應(yīng)用的注意事項(xiàng)4.1注重加強(qiáng)高程問題GPS測(cè)量技術(shù)在工程建設(shè)中的應(yīng)用，其中最關(guān)鍵的問題就是高程問題，所以如何解決這一問題顯得十分重要。只要能從根本上解決高程問題，就能為鐵路建設(shè)提供更高的性價(jià)比。但實(shí)際高程問題的求解卻有一定難度，應(yīng)視具體工程的具體情況而定。4.2綜合考慮項(xiàng)目特點(diǎn)在鐵路工程測(cè)量中，選擇的轉(zhuǎn)換參數(shù)根據(jù)測(cè)量位置、天氣條件和其他因素而變化。在不同的監(jiān)控地點(diǎn)，不能使用相同的變換參數(shù)。因此，在GPS的應(yīng)用中，必須充分利用GPS的特性，科學(xué)、合理地選取各種參數(shù)，使GPS具有更大的優(yōu)越性和功能。如果不這樣做，那么GPS技術(shù)在鐵路工程中的應(yīng)用將會(huì)喪失其應(yīng)有的作用。為了使GPS更好地為鐵路建設(shè)工程測(cè)量服務(wù)，還需要不斷改進(jìn)和完善GPS的測(cè)繪方法，這是鐵路工程測(cè)量中需要注意的內(nèi)容之一。5、GPS測(cè)繪技術(shù)在我國(guó)鐵路測(cè)量工作中的發(fā)展前景目前，鐵路工程測(cè)量中，盡管使用了電子全站儀等先進(jìn)的技術(shù)，但由于水平可視、作業(yè)環(huán)境等因素的制約，使其勞動(dòng)強(qiáng)度大，從而大大縮短了軌道工程的設(shè)計(jì)周期。由于研發(fā)手段的發(fā)展需要引進(jìn)設(shè)備和技術(shù)革新，所以采用先進(jìn)GPS技術(shù)是最好的選擇。GPS的動(dòng)態(tài)和動(dòng)態(tài)的快速定位，使得鐵路的測(cè)量成為可能。與傳統(tǒng)的手工測(cè)量相比，鐵路測(cè)量更加準(zhǔn)確。完善基于GPS靜態(tài)法的鐵路交通綜合管理，為地形測(cè)量、地形分區(qū)測(cè)繪和縱斷面測(cè)量提供更準(zhǔn)確的依據(jù)。在建設(shè)過程中，要建立起一套科學(xué)的橋梁、隧道建設(shè)管理體系。GPS技術(shù)不但能清晰地顯示出與鐵路施工區(qū)地面有關(guān)的山脈、河流及地質(zhì)情況，而且能為其繪制詳細(xì)的線路圖。隨著鐵路設(shè)計(jì)工業(yè)軟硬件技術(shù)的迅速發(fā)展，CAD模型逐漸被應(yīng)用到實(shí)際工程中。另外，在勘測(cè)、圖紙?jiān)O(shè)計(jì)、現(xiàn)場(chǎng)施工、完工后的各個(gè)階段，都要把資料錄入數(shù)據(jù)庫，并在數(shù)據(jù)鏈上建立數(shù)據(jù)鏈接，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的共享[3]。全面數(shù)據(jù)庫的建立將減少測(cè)繪所需的大量人力、財(cái)力和物力，最終提高測(cè)繪效率。結(jié)論綜上所述，GPS技術(shù)與測(cè)繪技術(shù)的結(jié)合，將極大地提高測(cè)繪精度，提高測(cè)繪效率和質(zhì)量，減少測(cè)繪人員工作任務(wù)的數(shù)量。因此，在實(shí)踐中，測(cè)繪人員要結(jié)合實(shí)際測(cè)繪需要，合理使用GPS測(cè)繪技術(shù)，嚴(yán)格按照既定的操作要求進(jìn)行，確保測(cè)繪工作順利高效地進(jìn)行。參考文獻(xiàn)[1]夏旭東.