探讨全站仪联合 GPS在铁路测量中的应用

探讨全站仪联合 GPS在铁路测量中的应用

刘兰

承德工务段 河北省承德市 067000

摘要：随着科学技术的飞速发展与进步，越来越多现代化技术被开发出来，在铁路测量工作开展中通常会采用GPS-PIK测量技术，并且在逐渐应用中得到显著的成效，获得广大群众的一致好评。但是单一技术的应用仍然存在一定的局限性，需要与全站仪展开联合作用，从而满足铁路测量工作未来发展需求与方向。本文主要对全站仪联合GPS在铁路测量中的应用进行研究分析，希望给相关人员提供参考建议。

关键词：全站仪；GPS；铁路测量

众所周知，铁路测量局域区域范围大、跨越地域广以及测量距离远的特点。如果此时采用传统单一的测量方法，不仅会消耗大量的时间造成巨大的工作压力，还会存在无法为铁路设计提供可靠的测绘参考资料的问题，对铁路事业的发展具有十分不利的影响。近几年，随着全站仪与GPS技术广泛应用，正逐渐代替传统测量方法，提升铁路测量的精准度，为后续铁路设计与发展奠定基础保障。

1. GPS与全站仪的特点与基本原理分析

1. GPS技术的特点与基本原理分析

GPS系统也称全球定位系统，是由美国研制而成的导航系统。其主要工作特点就是全天不间断进行定位导航服务以及定时功能，这个系统的工作环境不易被影响，在任何区域环境中都可以正常使用，为使用者提供精确的坐标定位、速度以及时间。

通常在铁路测量中会使用GPS系统中的相对测地定位方式，主要依靠L1与L2两段载波相对观测值作为基础来实现高精度的测量。主要工作原理通过接收机之间作用进行第一次差值的计算，然后在接收机与卫星观测历元之间求二次差，之后再利用二次差值计算出基线的长度^[1]。

GPS技术主要分为静态测量技术与实施动态测量技术两种。其中GPS静态测量技术比常规测量方式具有很大的优势。主要从铺设与测定控制网两个方面决定。可以在任意位置进行选点，作业范围十分广泛，而且需要成本低。除此之外，这种技术测量精准度非常高，这是传统测量方式无法达到的数值，这种技术的不受气候条件的影响，观测用时少，采用这种技术会减少人工操作，大大提升工作效率。然而GPS实时动态测量技术，是一种创新测量技术。采用此种测量技术可以准确提供测量地点的三维定位结果，精准度非常高甚至可以达到厘米范畴。此种技术的应用具有很多优点，不仅测量结果精准度非常高，还会减少仪器的搬动次数，以免仪器受损影响测量结果。

2. 全站仪的特点与工作原理分析

通过全站仪可以将不同角度的测量数据进行处理。全站仪只需安装一次就可以完成测量工作，只需要在键盘上输入相对应的指令以及数据参数，就可以自动分析数据完成工作内容。

全站仪的工作原理主要分为测角原理与测距原理。在测角与测距程序设计中会应用微分与积分的知识。测角技术主要通过内部装置的角度传感器获取角度数据资料，然而测距部分主要和光电测距仪工作原理一样，通过电磁波的技术实现测量的。

全站仪综合微型电脑、电子经纬仪以及电磁波测距仪的优点，可以直接测量制定地点的三维坐标，并且可以自动将测量数据保存下来^[2]。全站仪在铁路测量中应用具有很大的优势，具有操作简单、节省人工操作、全程自动化操作以及精准度高的优点。但是全站仪在具体使用过程中要做好通视，不然地形因素会影响测量结果。

2. 全站仪联合GPS技术在铁路测量中应用

针对地形险峻障碍物比较多的测量区域，如果单纯使用全站仪来测量，会出现很多困难，甚至会出现测量数据不准确的情况。所以此时会采用全站仪与GPS技术结合的测量方式，以保证测量结果的准确度。

针对一个需要具体测量结果的铁路段，要参考测量地点的具体情况从而合理分配全站仪与GPS技术的使用路段。例如，面对一些地域宽阔的地段，该区域具有众多高大障碍物，此时可以选择使用GPS测量技术，这样可以节省大量的人工与成本，还可以降低工作强度，保证测量数据的准确性^[3]。但是一项完整的工程项目，不可能全部满足GPS测量技术的测量条件，因此，针对地域险峻复杂的路段要结合全站仪合作测量。特别在山脉之间的连接处，如果使用GPS测量技术测量数据，需要通过CPI控制定的转点才可以完成测量工作，此时操作方式比较复杂困难，由于信息覆盖范围小，导致实际测量数据存在一定的差异性，很难开展全面作业。此时可以通过全站仪与GPS技术相结合，充分利用二者的优势测量出最为精确的数据。通常可以在两山的山腰上各放一个GPS通视桩，以保证通视效果满足全站仪的测量要求，之后再利用全站仪展开测量工作。在测量过程中，要做好校正工作，让校正网与覆盖测区相适应，从而保证测量坐标三维图与实际测量区域地形向匹配。通过实践研究结果显示，在铁路测量工作开展中，针对地形比较复杂的区域可以利用全站仪联合GPS测量技术进行数据的测量，保证测量结果达到最精确的数值。通过二者联合作业，既可以节约大量人工，还可以提高铁路测量的工作效率与质量

^[4]。

在对铁路中桩高测量过程中，可以使用KTP技术通过“点放样”与“线路放样”的方式，当中间桩被放出时就可以马上测量出其实际高度，不需要采用传统测量方式进行测量。针对电台信号薄弱地点也可以使用全站仪与GPS技术联合测量技术，将传统方法中“中线组”与“水平组”结合起来，简化工作流程，保证人力资源的合理分配与应用。

结论：

综上所述，铁路测量工作开展过程中，全站仪与GPS技术作为最普遍的测量技术，在逐渐应用过程中取得显著的成效。但是单个测量技术的应用都会存在一定的片面性，因此需要二者联合应用，全面分析测量区域的地形与特点，合理分配测量技术的应用，通过二者的互补，以保证测量数据的准确性与高效性，将全站仪与GPS测量技术的最大优势在铁路测量中重分发发挥出来。

参考文献：

[1]周光明.全站仪和GPS在铁路测量中的结合运用[J].建筑工程技术与设计,2020(17):4635.

[2]肖尧.GPS与全站仪在铁路测量中的误差与精度控制分析[J].城市地理,2017(22):179.

[3]王凯月.全站仪和GP S在铁路测量中的联合应用[J].科学中国人,2015(11):234-235.

[4]张伟,花向红,刘伟, 等.自动化多面函数GPS高程拟合在既有铁路中的应用[J].测绘工程,2018,27(6):41-44.