北京铁路局张家口工务段 075000
摘要：GPS具有速度快、准确度高的特点，应用到铁路测量中可以确保工程建设的质量，针对工程测量中的优势、研究方法及应用，在铁路测设测量、铁路控制测量、桥梁隧道形变测量、密林、密灌地区路线控制测量中都可以发挥出其优势，促进测量工作效率及质量的提升。
关键词：GPS高程；铁路测量；应用
引言
近年来，我国铁路工程建设越来越多。测量工作是铁路工程建设中的基础工作内容，对工程建设具有非常重要的作用。在选择铁路建设路线时需要选择最合理、最具经济性的路线，需要先勘测路线并且将其绘制出带状地形图，进行横面和纵面的测量，再落实到纸上的定线及设计路线，根据设计在地面上标记出路基边坡、纵坡及平面位置，指导工程施工。根据不同的地形情况进行测量，GPS因为不受其他因素影响，可以持续的对用户提供非常准确的三维坐标、速度以及时间等技术参数，因此在工程测量中非常受欢迎。
1GPS高程测量相关概述
1.1定义
全球定位系统简称GPS。Height Measurement Using Global Positioning System的简称是GPS高程测量系统。GPS高程测量是一种通过利用GPS系统来测量地面点大地高的方法。
1.2原理
在WGS－84坐标系中，GPS测量可以精确给出地面点的三维坐标x、y、z或B、L、H。经过系统变换，由已知的三维坐标，能够得到局部坐标系统中地面点的对应大地高。目前，无法直接得到GPS点上的高程异常值，所以不能准确地实现大地高与实用的海拔高之间的转换。因此，高程异常的确定是高程转换的关键。
2铁路工程测量中GPS高程的优势
①具有极高的作业精准度，在作业中不会受到距离因素影响，非常适用于我国一些受到严重破坏的地区、存在困难地形条件的地区以及局部重点工程地区。②可以有效提高测量工作的效率、质量以及成果，且不会因为人为的原因受到影响，这是因为其作业中都是通过计算机技术、微电子技术进行控制，可以自动将数据记录下来并进行预处理，可以自动计算平差。③将其应用到铁路工程测量中，可以有效减少相关人员的劳动作业强度，让野外砍伐工作量得以减少，极大提升作业的效率。与以往常规的测量方法相比，应用了GPS系统进行测量之后，工作效率至少提升了3倍以上，极大的加快了工程测量的工作效率。另外，GPS系统中的rtk技术可以让铁路测量模式得到实质性的转变，该技术在桥、路线以及隧道勘查测量中非常适用，可以将所在位置的空间进行三维坐标动态的测量，实时得出数据，还可以直接测量点位、中桩、实时放样等。最后，GPS高精度测量和片面测量都是GPS测量应用中的重要领域。
3铁路工程测量中GPS高程的研究方法
3.1平差转换法
该方法通常在一系列坐标高程点中进行应用，对整个模型中多三维坐标点进行求解，通过适用多种工具建立关系，如平移旋转密度、平移旋转精度、参数等，将计算结果带入到坐标转换公式中，计算出大地等水平面及参数等椭圆球面旋转等参数，获取转换方法。在计算中可以通过GPS高程平差法将一些重要的参数计算出来。
3.2联合平差法
该测量方法效果十分明显，水平较高，其计算原理就是对多种测量的数据进行运用，包括GPS高程测量、重力测量以及水准测量等。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆该方法是整体等平差模型，其适用于在一个较大领域内对数据进行偏差等评估观测，在测量中也会受到很多客观因素影响，使得测量结果准确度受到影响，特别是平差模型数据准确度都会出现误差，可见该方法存在不足，会花费很大的人力和物力，而且测量的结果准确性不足。
3.3重力测量法
在重力测量手段基础上构建出重力场模型，通过这种方法计算高程的异常情况。一般这种方法适合在地形崎岖的地方进行应用。地球内部重力场的体现可以从重力场中表现出来，特别是物理学和海洋学中，该测量方法最适用。地球场模型的计算依据是点位的相关数据，其优点是计算数据简便，可以获取和计算出较为准确的数据，也有不足，就是不能应用在平坦地形中的计算，这是因为该情况下的计算测量结果不够准确。
4铁路工程测量中GPS高程的应用
4.1铁路控制测量
以往适用传统的测量技术，在遇到路线经过处高程起算点较少又需要较高起算精度时，就无法保证测量的质量和准确度。而GPS技术则可以适用于这一情况，在铁路控制测量中，通常会通过静态相对定位GPS技术建立路线高精度控制网的方式，适用GPS高程技术，极大的提高了测量精准度，可以精确到厘米。当前很多铁路工程中都使用了高程测量控制技术，该技术尤其适合在山区工程测绘工作中使用。另外在实际铁路项目建设中，将该技术作为基础的铁路路线也不断增加，如青银高速铁路、大广高速铁路等，都发挥出了很重要的作用。该技术交通路线可以是不连续贯通的，在一些复杂地形中可以应用该技术，如密林、山区峡谷等，可以解决地形难题。
4.2铁路测设测量
随着科技等不断发展，GPS动态定位技术也一直在优化和发展，其高程的RTK定位技术也得到了极大的发展，在铁路测量及管理中都受到了普遍应用。该技术优势较多，测量精确度非常高、观测时间少、测量工作效率高，可以全天候进行工作，可以提供三维坐标，数据准确、可靠。该技术通常是静态方法，可以高效建立总体控制测量，结合结果将带状地形图绘制出来，进而满足路线的纵面、平面测量要求。该方法具有多样等方式，一般以中线测设及构造物放样为主，可以对各种场合等铁路进行测量，测量效率很高，有效提升测量工作的质量和准确度，形成一个新的线路勘测系统。
4.3桥梁隧道形变测量
在桥梁隧道形变测量中使用GPS技术中的高程技术可以说是一种新的突破，使用这一技术可以利用其高精度的测量定位性能得出桥梁隧道工程的变形量，进而为形变监测工作提供依据。在实际测量时，GPS系统中会用点位和基线的形式体现桥梁隧道的结构体，而其变形在GPS系统中就会通过相应点位的移动及基线变化得出对桥梁隧道变形的测量结果。现阶段的大型及特大型桥梁隧道工程中使用高程测量变形是一种很重要的技术方式，在很多工程项目实践中都体现出了该技术的重要性和可行性。
4.4绘制大比例地形图
高等级铁路选线通常都是在大比例尺的带状地形图上进行的，一般大比例尺是1:1000或者是1:2000，如果使用传统的方法对地形图进行测量，就要先建立控制网，再测量碎部，进而绘制出大比例尺的地形图，这一工作速度慢、工程量大，需要花费很多的时间。但是使用实时GPS动态进行测量，通过采集碎部点及将其属性信息输入后就可以构成碎部点数据，绘图工作可以在室内使用绘图软件完成，这一方法在采集数据时速度非常快，极大的降低了测图工作的难度，可以节省很多的时间和精力，有效提高工作效率和质量。
结语
综上所述，在丘陵和平原区域铁路的测量环节，为了降低工作量，有效使用GPS数据，使用算法和较高精度的水准转换模型，借助GPS和水准仪结合方式开展铁路测量是可行的。
参考文献:
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[2]姚文斌.GPS在高速铁路勘测中的应用[J].甘肃科技纵横,2012,(4):15-16.
[3]李世平,武文波.GPS在建立高速铁路控制网中的应用[J].辽宁工程技术大学学报(自然科学版),2012,(5):782-785.
论文作者:高志超
论文发表刊物:《防护工程》2017年第30期
论文发表时间:2018/3/9
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