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GPS 在铁路工程测量中的应用研究

关于本文的内容介绍
摘 要:GPS技术在我国铁路工程测量事业上的应用,为其提供了极大的便利,确保了数据的准确性。本文通过论述GPS技术的发展现状、优点、在铁路工程测量上的应用及相关注意事项,系统了解了GPS技术在铁路工程测量上的应用,为我国铁路工程测量事业的快速发展提供一定的理论指导依据。
关键词:GPS 铁路工程测量 发展现状 应用 注意事项
 
        当前,随着工程测量的广泛应用,人们对高速铁路质量需求的进一步上升,我国铁路工程测量也迎来了自身的高要求。为了迎合铁路工程测量的进一步需要,从传统的常规测量方法,到采用先进技术、仪器或设备,再到几年来出现GPS技术,等等,都为我国铁路工程测量事业的发展带来了极大的方便。尤其是近年来GPS技术的发展,更是解决了传统的耗时、费人力、费财力等现象。GPS技术在近年来发展迅速,其具体的工作方法较为灵活,不仅工作效率高,而且其误差累积也较少,有较高的定位精度,由于其优良的特点,GPS技术目前已在工程测量等各个领域得到了广泛的推广和应用。本文主要论述了GPS技术的发展现状、优点、在各领域的应用及所需要注意的事项,为我国铁路工程测量事业的快速发展提供有效的理论依据。

1 GPS技术发展现状
        全球定位系统简称为GPS,该系统是由美国建立。GPS技术是1958年美国军事中的一个项目,并于1964年投入使用。到了20世纪70年代,在美国陆军、海军及空军的联合之下,在前人研究基础上又研制出这一卫星定位系统GPS。该技术的主要功能是收集情报、监测核爆炸以及通讯应急等,主要是用在军事上,其全天候、连续且实时的三维数据定位得到了广泛的青睐和应用,到1994年 ,GPS卫星系统己基本布设完成 ,由24颗卫星组成,其全球覆盖率高达98%[1]。GP S由 以 下 三 部 分 组 成 :即 (1)空 间 系 统(GPS卫星 ),(2)地面控制系统 (地面监控系统),(3)用户设备系统(GPS信号接收机)。GPS技术的测量原理主要是:3颗 GPS卫星组成定位点,用户这时可以用设备系统同时接收以上3颗卫星发出的信号,并测量出自己所在位置到定位点的距离,画出GPS卫星的空间坐标,从而利用它们相互间的距离,采用交会法来解算出所测站点的位置。

2 GPS技术在上测量应用的优点
       GPS技术改变了传统的作业方式及作业理念,是近年来技术革新的一项重要成果,尤其是对铁路的测量工程来说,无疑是一亮点。与传统的、常规的铁路测量相比较,GPS技术的应用有其自身的优点。解决了测站点之间通视的问题,应用GPS技术可以使选测站点更加的灵活方便;GPS技术的应用确保了测量定位精准性,从而使所测站点能够准确无误的被测量好;应用GPS技术其观测时间较短,因为GPS定位观测时间一般为半小时左右,其测定点坐标的求解也只需要几秒钟即可;GPS技术能提供铁路工程测量的三维坐标,从而即可以准确的观测到测定点的平面位置,也可以精准的测定出测定点的大地高程;GPS技术自动化程度较高,操作较为简便;此外,GPS卫星是全天候作业形式,它可以不受时间、地点以及天气的影响而全天候作业。GPS系统的这些优点,为我国铁路工程测量事业的快速发展起到了极其重要的作用。

3 GPS系统在铁路工程测量中的应用
        本文主要通过论述实时动态定位技术(RTK)来说明GPS系统在铁路工程测量中的应用。RTK技术它是一种根据载波相位的观测值去测定观测点的实时差分GPS技术,目前在铁路工程测量中具有广阔的前景。其工作原理就是在选好基准点和参考站之后,连续观测GPS卫星上的动态,并通过相关设备接收卫星所传回的数据,精确计算出所要测定的数据。通过这样的设置,用户节能了解和监测到待测点的数据和结果,采用RTK技术进行测量,能够减少许多繁杂的观测项目,提高测量工作效率。RTK技术在铁路工程测量中的应用,其野外作业流程如下:

(1)参考站的设置。首先要选好控制点,准备好GPS接收机、天线,然后在选好的控制点上将准备好的GPS接收机及天线架设好,打开GPS接收机,并设置好相关的室内参数,且将之录入接收机中,之后建立相应的配置集,在明确参考站坐标和天线高的情况下,输入其准确的信息,这样参考站的接收机就能通过上述的转换参数进行自动调节,或转换为其他坐标。设置好之后,就可以连续接收相关的所有的可视GPS卫星的信号。在能接收到信号之后,可以将观测站的坐标以及观测值等相关信息数据发送出去,一旦电台的指示灯发出通讯信号,那么流动站就可以开展工作了。

(2)流动站设置。与设置参考站差不多一致,设置流动站主要流程是:打开GPS接收机,在显示屏上新建(或者打开)一个工作项目,并建立与参考站匹配度高的配置集。其流动站的GPS接收机可以通过跟踪GPS卫星来接收从参考站发出的数据信息,进而可以将之转换为三维坐标,在进行一定转换后,最终将之实时显示在所设定流动站的终端上。

4 GPS系统应用时注意事项
4 . 1 充分考虑铁路工程测量的自身特点以及经济效益
        对于铁路工程测量而言,GPS系统在其上的应用,必须要充分考虑到铁路工程测量中自身的特点以及所要达到的经济效益,这样才能充分发挥GPS系统的整体功能,才能真正服务于铁路工程的测量工作。由于各铁路工程测量时所处的位置、天气等因素不同,就可能出现不同的情况,例如:不同路段铁路工程测量其转换参数的选择就不同,同一个转换参数不能同时应用于各个情况下的测量。更何况由于少数地面的重合点而计算出来的局部的转换参数,其数据的准确性也值得商榷。此外,在GPS系统的应用中,还必须要考虑经济效益的问题。因为GPS技术的应该主要就是要降低工程测量的难度、工作量及提高工作效率,倘若使用了GPS系统,而又达不到节省成本的效果,那么就会得不偿失,那也就是失去了应用GPS系统解决铁路工程测量问题的意义。因此,为了更好的发展我国铁路工程测量事业,尽量在提供经济效益的基础上加大对GPS技术的应用程度。

4 . 2 注意隧道洞外控制测量的一些问题
        在GPS技术的应用之中,最为关键的一个问题就是高程问题,高程问题的解决,能为整个工程测量带来极大的经济效益,尤其对于隧道中的高程测量更是如此。尽管高程问题的解决能给工程测量带来诸多的好处,但在隧道的控制测量之中去解决这个高程问题确实存在一定的难度。为了解决好这一问题,可以选择不同方法,例如,对 于 隧 道 的 洞 外 控 制 测 量 ,其 高 程 控 制就可以采用国家的重力异常图以及一些重 力 的 测 量 方 法 来 解 决,其 精 准 度 可 以达到0.01m[ 2]。综上所述,GPS技术在各个领域的应用已得到广泛的认同。对于铁路工程测量来说,GPS技术的应用无疑是一种很有效的手段,必定会给我国铁路工程测量事业带来新的机遇。
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