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1、GPS技術(shù)在鐵路測(cè)量中應(yīng)用研究 摘要：隨著測(cè)量技術(shù)的不斷發(fā)展，鐵路設(shè)計(jì)和施工的測(cè)量方法正在逐步改進(jìn)，其中GPS系統(tǒng)在大地測(cè)量、工程測(cè)量、航空攝影測(cè)量以及地形測(cè)量等各個(gè)方面都已經(jīng)有了廣泛的應(yīng)用。隨著鐵路跨越式發(fā)展的逐步深入，勘測(cè)手段和方法也是日新月異，本文就通過(guò)分析GPS系統(tǒng)的測(cè)量原理以及優(yōu)勢(shì)來(lái)了解其在鐵路工程測(cè)量中的應(yīng)用。關(guān)鍵詞：GPS技術(shù)；鐵路測(cè)量；應(yīng)用分析中圖分類(lèi)號(hào)：F293文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A前言：隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)建設(shè)的飛速發(fā)展，高速鐵路建設(shè)的發(fā)展也更加迅猛，這就對(duì)鐵路工程測(cè)量提出了更高的要求。目前鐵路測(cè)量中雖已采用電子全站儀等先進(jìn)儀器設(shè)備，但其方法受橫向通視和作業(yè)條件的限制，作
2、業(yè)強(qiáng)度大，且效率低。而GPS技術(shù)發(fā)展迅速，其作業(yè)方法靈活，工作效率高，誤差累積少，定位精度較高，在工程測(cè)量等領(lǐng)域迅速得到推廣應(yīng)用。當(dāng)前，GPS技術(shù)在鐵路控制測(cè)量、中線測(cè)設(shè)、開(kāi)口線放樣、征地線放樣以及斷面復(fù)測(cè)等方面，更能顯示它的優(yōu)越性。1、GPS技術(shù)及測(cè)量原理GPS（GlobalPositioning6System）即全球定位系統(tǒng)，是美國(guó)陸海空三軍聯(lián)合研制的衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)，它不僅具有良好的抗干擾性和保密性，而且具有全球性、全天候、連續(xù)性、實(shí)時(shí)性的精密三維導(dǎo)航與定位能力，并且可以進(jìn)行高精度的時(shí)間傳遞和高精度的精密定位，為各類(lèi)用戶(hù)提供精密的三維坐標(biāo)、速度和時(shí)間。它由空間部分——GPS衛(wèi)
3、星、地面控制部分——地面監(jiān)控系統(tǒng)、用戶(hù)設(shè)備部分——GPS信號(hào)接收機(jī)這三部分組成；在GPS定位中，空間部分的GPS衛(wèi)星發(fā)射測(cè)距信號(hào)和導(dǎo)航電文（導(dǎo)航電文中含有衛(wèi)星的位置信息），用戶(hù)用GPS接收機(jī)在某一時(shí)刻同時(shí)接收3顆以上的GPS衛(wèi)星信號(hào)，測(cè)量出測(cè)站點(diǎn)（接收機(jī)天線中心）至3顆以上GPS衛(wèi)星的距離并解算出該時(shí)刻GPS衛(wèi)星的空間坐標(biāo)，據(jù)此利用距離交會(huì)法解算出測(cè)站的位置。GPS系統(tǒng)采用高軌測(cè)距體制，以觀測(cè)站至GPS衛(wèi)星之間的距離作為基本觀測(cè)量。為了獲得距離觀測(cè)量，主要采用兩種方法：一是測(cè)量GPS衛(wèi)星發(fā)射的測(cè)距碼信號(hào)到達(dá)用戶(hù)接收機(jī)的傳播時(shí)間，即偽距測(cè)量：二是測(cè)量具有載波多普勒頻移的GPS衛(wèi)星
4、載波信號(hào)與接收機(jī)產(chǎn)生的參考載波信號(hào)之間的相位差，即載波相位測(cè)量。采用偽距觀測(cè)量定位速度最快，而采用載波相位觀測(cè)量定位精度最高。3、GPS測(cè)量技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)GPS技術(shù)在鐵路測(cè)量中的應(yīng)用，是鐵路測(cè)量的一項(xiàng)革命性的技術(shù)革新，它將對(duì)傳統(tǒng)的作業(yè)理念予以更新。相對(duì)于常規(guī)的測(cè)量方法來(lái)講，GPS測(cè)量有以下優(yōu)點(diǎn)：63.1測(cè)站之間無(wú)需通視。測(cè)站間相互通視一直是測(cè)量學(xué)的難題。GPS這一特點(diǎn)，使得選點(diǎn)更加靈活方便。但測(cè)站上空必須開(kāi)闊，以使接收GPS衛(wèi)星信號(hào)不受干擾。GPS靜態(tài)定位技術(shù)和動(dòng)態(tài)定位技術(shù)相結(jié)合的方法可以高效、高精度地完成鐵路平面控制測(cè)量。3.2定位精度高。一般雙頻GPS接收機(jī)基線解精度為5mm1
5、ppm，而紅外儀標(biāo)稱(chēng)精度為5mm5ppm，GPS測(cè)量精度與紅外儀相當(dāng)，但隨著距離的增長(zhǎng)，GPS測(cè)量?jī)?yōu)越性愈加突出。大量實(shí)驗(yàn)證明，在小于50公里的基線上，其相對(duì)定位精度可達(dá)12×10-6，而在100～500公里的基線上可達(dá)10-6～10-7。3.3觀測(cè)時(shí)間短。采用GPS布設(shè)控制網(wǎng)時(shí)每個(gè)測(cè)站上的觀測(cè)時(shí)間一般在30～40min左右，采用快速靜態(tài)定位方法，觀測(cè)時(shí)間更短。例如使用Timble4800GPS接收機(jī)的RTK法可在5s以?xún)?nèi)求得測(cè)點(diǎn)坐標(biāo)。3.4提供三維坐標(biāo)。GPS測(cè)量在精確測(cè)定觀測(cè)站平面位置的同時(shí)，可以精確測(cè)定觀測(cè)站的大地高程。3.5操作簡(jiǎn)便。GPS測(cè)量的自動(dòng)化程度很高。目前GP
6、S接收機(jī)已趨小型化和操作傻瓜化，觀測(cè)人員只需將天線對(duì)中、整平，量取天線高打開(kāi)電源即可進(jìn)行自動(dòng)觀測(cè)，利用數(shù)據(jù)處理軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理即求得測(cè)點(diǎn)三維坐標(biāo)。而其它觀測(cè)工作如衛(wèi)星的捕獲，跟蹤觀測(cè)等均由儀器自動(dòng)完成。3.6全天候作業(yè)。GPS6觀測(cè)可在任何地點(diǎn)，任何時(shí)間連續(xù)地進(jìn)行，一般不受天氣狀況的影響。4、GPS技術(shù)在實(shí)際測(cè)量中的應(yīng)用鐵路工程測(cè)量中雖已采用電子全站儀等先進(jìn)儀器設(shè)備，但常規(guī)測(cè)量方法受橫向通視和作業(yè)條件的限制，作業(yè)強(qiáng)度大，且效率低，特別是長(zhǎng)大隧道的控制測(cè)量，不但費(fèi)時(shí)費(fèi)力，還得不到高精度的測(cè)量成果。而由于GPS技術(shù)具有作業(yè)方法靈活、工作效率高、誤差累積少、定位精度較高等特點(diǎn)，迅速
7、在工程測(cè)量中得到廣泛應(yīng)用。4.1靜態(tài)測(cè)量方法在鐵路工程測(cè)量中的應(yīng)用首級(jí)控制網(wǎng)在鐵路測(cè)量中屬于等級(jí)較高的控制網(wǎng)，它主要的目的就是控制線路走向，從而為下面的測(cè)量做好鋪墊。首級(jí)控制網(wǎng)一般用于國(guó)家三角點(diǎn)加密，在國(guó)家三角點(diǎn)上進(jìn)行高精度的補(bǔ)充加密測(cè)量，鐵路導(dǎo)線點(diǎn)就可再聯(lián)測(cè)到加密的等級(jí)點(diǎn)。采用全站儀進(jìn)行導(dǎo)線測(cè)量一般是行不通的，因?yàn)槠湓?0km內(nèi)，就無(wú)法觀測(cè)到國(guó)家三角點(diǎn)，進(jìn)而不能進(jìn)行聯(lián)測(cè)，且其受客觀因素的影響較大，無(wú)法正常完成聯(lián)測(cè)工作。而GPS靜態(tài)或快速靜態(tài)定位模式則可輕松解決這一問(wèn)題。靜態(tài)測(cè)量方法的工作原
