全站仪和GPS在铁路测量中的综合应用
时间：2012-09-11浏览： 次责任编辑：四川拓图测绘仪器
铁路测量具有测区范围大、跨越地域广、测程远、情况复杂、测绘内容多等特点。用早期的常规方法进行测量 耗时较长、外业工作量大、劳动强度高、内业数据处理繁杂、精度较低，不能快速便捷地为铁路设计提供详实准确的基础测绘资料。随着全站仪和GPS技术的广泛应用，铁路常规测量方法已逐步被现代测绘技术所代替。
全站仪
全站仪是电子经纬仪、电磁波测距仪、微型电脑的有机结合体，是一种能够直接测定地面点三维坐标并自动存储的电子仪器。用全站仪进行测量比以前各种传统方法均有较大优势，并且在铁路测量中也得到广泛应用。
优点有：
- 操作简单并逐渐向“自动”化方向发展；
- 无需记录，无需计算，直接获取地面点三维坐标：
- 外业人员配备少，一般5人左右即可，工作效率高；
- 有较高的测距和测角精度，其最大的缺点就是要求通视良好，受地形和人为因素影响大。
GPS静态测量技术
GPS静态测量技术取代了常规测量方法，成为测定和建立各种类型和等级控制网的主要手段。与常规方法相比，GPS在布设和测定控制网方面有其明显的优势：
- 选点灵活，无需通视，作业范围大，作业成本降低；
- 测量精度高，GPS基线向量的相对精度可达到1/100000左右，常规测量方法很难达到；
- 受气候条件影响较小，一次观测时间短：
- 观测、处理自动化，系列化。
GPS实时动态测量技术
实时动态(Real Time Kinematic，简称RTK)测量技术是以载波相位观测量为根据的实时差分GPS测量技术，它是GPS测量技术发展中的一个新突破。它能够实时的提供测点在指定坐标系中的三维定位结果，并达到厘米级精度。在RTK作业模式下，基准站通过数据链将其观测值和测站坐标信息一起传送给流动站，移动站可处于静止状态，也可处于运动状态。使用RTK技术进行测量具有以下优点：
- 降低了作业条件，RTK技术不要求两点问通视；
- 定位精度高，只要满足RTK的测量条件，在一定的测量范围内，平面精度可达到1cm+1ppm，高程精度可达到2cm+1ppm；
- 作业效率高，在一般地形下，一次测站即可完成5-10km半径的测区，大大减少了传统测量所需的控制点数量和测站仪器的“搬站”次数，作业速度快、劳动强度低、节省了外业费用；
- 操作简便，作业自动化，集成化程度高，测绘功能、数据处理能力强大。
但是数据链的传输受高频信号源的干扰较大，高大山体、建筑物和树木会对数据链的传输产生一些干扰，这就要求基准站应避开无线电信号干扰强烈的地区，电台发射天线应有一定的高度，应设于测区中央开阔的高点上，点周围高度角15度以上不要有障碍物，以免信号被遮挡或吸收。
铁路测量中的具体应用
以武黄城际定测为例，地形困难，障碍物多，全站仪测量通视不佳，多转点必然造成误差累积，精度不够，于是采用GPS和全站仪联合作业的方法。
天宝5700双频接收机的RTK 平面精度为1cm+1ppm，RTK高程精度为2cm+1ppm，在本项目的大部分地段RTK技术相当方便，只需移动站在电台信号覆盖的范围内采集外业数据即可，这样降低了劳动强度、缩短了工作时间、提高了精度、达到了事半功倍的效果。但是在一些困难地段，单纯使用GPS作业很难实现，经过沿线调查，我们发现困难地段多为山与山之间的洼地，GPS要从CPI控制点转点才能开展工作，而且信号覆盖范围小，工作面铺不开：于是我们安排GPS在两山山腰放一对通视的控制桩，再由全站仪跟进作业。比如DK62+600～ DK63+500、DK66+050～+550隧道口均处洼地，在山腰处放一对通视的控制点(控制点最好为中线上的点)，使用全站仪完成具体测量工作。测量中我们只需要保证在做点校正时，所选择的校正点网能覆盖测区，从而使坐标转换最贴近测区地形，在局部地区使用全站仪配合GPS作业是可行的，也是可以满足技术要求的。这样做既节约了工作时间，提高了作业效率，还有效确保了测量精度。
铁路中桩高程测量时无需使用传统的方法，使用RTK技术进行“点放样”或“线路放样”在放出中桩的同时便可测定该中桩的实际高程。在电台信号不好的路段，可采用联合作业方法施测。这样就把传统方法中的“中线组”和“水平组”合并为了一个组，简化了工作程序，避免人力资源的浪费，并且精度也有保证。我们在中线测设中，放中桩的同时测出了高程，只要注意几点。
第一：保证校正点网覆盖测区。
第二：放普通中桩GPS测10秒，放中桩控制桩测l80秒以上。在传统方法中，扁桩的水平允许误差是100毫米，高程允许误差是5O毫米，方桩是20毫米(五等测量中)，经过近两年十几个项目验证，精度完全可以保证。
所以用RTK合并中桩及水平组不但可行，精度会更高。尤其在山区难以抄平时，更是如此。对于断面测量及放孔，它们的精度要求与中线相同，所以用RTK操作精度上没有问题：实际操作中，只需要通过RTK功能中的“线路放样”即可实现。也遇到过山洼GPS信号不好的情况，这时只有用全站仪作业，或先由GPS放两个控制桩，再由全站仪跟进作业。
全站仪和GPS技术已成为现代测绘技术的重要组成部分，在铁路测量中的应用也越来越广泛，与其他测量方法相比确有明显的优势，但也有自身的缺陷和不足，如果在实际工作中能够扬长避短，相互补充，协同作业，将会大大提高工作效率。
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