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1、鐵路工程測量論文鐵路建設論文淺談GPS技術在鐵路工程測量中的應用 【摘要】近年來,隨著我國鐵路建設的不斷發(fā)展,GPS技術在鐵路工程測量中的應用也得到了普及,本文結合作者自身的工作特點,分析并闡述GPS在鐵路工程測量中的應用?! 娟P鍵詞】GPS;鐵路測量;應用 1引言 近年來,隨著我國經濟建設的飛速發(fā)展,國家在鐵路建設方面投入了大量的資金,尤其是近幾年來對高速鐵路的建設,其勢頭迅猛,在建設的同時也對鐵路工程測量提出了更高的要求。目前鐵路測量中雖已采用電子全站儀等先進儀器設備,但其方法受橫向通視和作
2、業(yè)條件的限制,作業(yè)強度雖然很大,但效率卻并不高,由于我國的特殊地質,在某些鐵路施工段的周圍地勢起伏波動較大,建設鐵路需要穿越大范圍的森林、河流、山川,而且還需要跨越多處的鐵路和公路線,其難度可想而知,測量任務艱巨且工程量也非常大。如果采用傳統(tǒng)的常規(guī)方法,耗時費力而且需要大量的人力和財力的投入,難以滿足現(xiàn)代鐵路施工建設的需要。近年來,GPS技術在鐵路工程測量方面的發(fā)展非常迅速,其作業(yè)方法也非常的靈活,工作效率比較高,誤差率較傳統(tǒng)方法相比,有了很大幅度的降低,其定位的精度也非常高,在工程測量等領域迅速得到推廣應
3、用。尤其是在對復雜路段的測量方面,GPS技術顯示了其優(yōu)越性?! ?GPS技術概述 全球定位系統(tǒng)GPS(GlobalPositingSystem)是美國陸??杖娐?lián)合研制的衛(wèi)星導航系統(tǒng),具有全球性、全天候、連續(xù)性、實時性導航定位和定時功能,能為各類用戶提供精密的三維坐標、速度和時間。單點導航定位與相對測地定位(差分定位)是應用的兩個方面;單點定位就是根據一臺接收機的觀測數據來確定接收機位置的方式,它只能采用偽距觀測量,可用于車船等的概略導航定位。相對定位(差分定位)是根據兩臺以上接收機的觀測數據來確定觀測點
4、之間的相對位置的方法,它既可采用偽距觀測量也可采用相位觀測量,大地測量或工程測量均應采用相位觀測值進行相對定位。GPS已在測繪領域引起了革命性的變化,目前,范圍上數公里至幾千公里的控制網或形變監(jiān)測網,精度上從百米至毫米級的定位,一般都將GPS作為首選手段,隨著技術的日趨成熟,已開始向分米乃至厘米級的放樣、高精度動態(tài)定位等領域滲透[1]?! ?.1GPS測量的原理 GPS導航系統(tǒng)的基本原理是測量出已知位置的衛(wèi)星到用戶接收機之間的距離,然后綜合多顆衛(wèi)星的數據就可知道接收機的具體位置。要達到這一目的,衛(wèi)星的位置
5、可以根據星載時鐘所記錄的時間在衛(wèi)星星歷中查出。而用戶到衛(wèi)星的距離則通過紀錄衛(wèi)星信號傳播到用戶所經歷的時間,再將其乘以光速得到?! ±肎PS系統(tǒng),用戶不但可以在全球范圍內實現(xiàn)全天候、連續(xù)、實時的三維導航定位和測速;而且還可以進行高精度的時間傳遞和高精度的精密定位,它由三大部分組成:空間部分--GPS衛(wèi)星--地面控制部分--地面監(jiān)控系統(tǒng)--用戶設備部分--GPS信號接收機;在GPS定位中,空間部分的GPS衛(wèi)星發(fā)射測距信號和導航電文(導航電文中含有衛(wèi)星的位置信息),用戶用GPS接收機在某一時刻同時接收3顆以上的
6、GPS衛(wèi)星信號,測量出測站點(接收機天線中心)至3顆以上GPS衛(wèi)星的距離并解算出該時刻GPS衛(wèi)星的空間坐標,據此利用距離交會法解算出測站的位置[1]?! ?.2GPS測量的優(yōu)點 GPS測量技術相對于常規(guī)的測量作業(yè)理念而言,是一個革命性的技術創(chuàng)新,它具有以下幾點優(yōu)點: (1)定位精度高; ?。?)可全天候作業(yè),不受時差的影響; ?。?)各個測量站之間不需要通視; (4)觀測時間很短; (5)可以提供三維坐標; ?。?)操作簡單,容易上手。 3實時動態(tài)定位技術的應用 3.1RTK概述 RTK(Re
7、al-timekinematic)實時動態(tài)差分法。這是一種新的常用的GPS測量方法,以前的靜態(tài)、快速靜態(tài)、動態(tài)測量都需要事后進行解算才能獲得厘米級的精度,而RTK是能夠在野外實時得到厘米級定位精度的測量方法,它采用了載波相位動態(tài)實時差分方法,是GPS應用的重大里程碑,它的出現(xiàn)為工程放樣、地形測圖,各種控制測量帶來了新曙光,極大地提高了外業(yè)作業(yè)效率?! TK技術的關鍵在于數據處理技術和數據傳輸技術,RTK定位時要求基準站接收機實時地把觀測數據(偽距觀測值,相位觀測值)及已知數據傳輸給流動站接收機,數據量比較
8、大,一般都要求9600的波特率,這在無線電上不難實現(xiàn)。隨著科學技術的不斷發(fā)展,RTK技術已由傳統(tǒng)的1+1或1+2發(fā)展到了廣域差分系統(tǒng)WADGPS,有些城市建立起CORS系統(tǒng),這就大大提高了RTK的測量范圍,當然在數據傳輸方面也有了長足的進展,由原先的電臺傳輸發(fā)展到現(xiàn)在的GPRS和GSM網絡傳輸,大大提高了數據的傳輸效率和范圍。在儀器方面,現(xiàn)在的儀器不僅精度高而且比傳統(tǒng)的RTK更簡潔、更容易操作?! ?.2RTK的