摘要：近年来，我国的经济建设发展迅速，铁路建设也随着飞速发展，当前我国的铁路测量主要采用电子全站仪等设备，然而这种方法的缺陷是受到横向通视和作业条件的约束，作业强度大的同时是效率不高。若是针对穿越地势起伏大、密林、河流范围广的铁路线，那么使用常规方法，不仅耗费的时间长、财力大，最重要的是无法达到工程测量的要求。
关键词：GPS；铁路工程；测量方法
Abstract: in recent years, the rapid development of our country"s economic construction, railway construction is also with rapid development, China railway measurement mainly adopts electronic tachometer and other equipment, this approach, however, is the defects by transverse and operation conditions on the constraints, homework intensity and the efficiency is not high. If according to the topography fluctuation across, and thickets, and rivers range rail line, then use the conventional method, not only takes time, and financial resources, the most important is unable to achieve the engineering measurement requirements.
Keywords: GPS; Railway engineering; Measurement method
中图分类号：P228.4文献标识码：A 文章编号：
随着经济的发展，加大了铁路建设的需求。而进行铁路建设工程最重要的便是测量，目前我国使用的传统测量设备如电子全站仪等，无法适应作业的要求。而由于GPS 技术具有作业方法灵活、工作效率高、误差累积少、定位精度较高等特点，迅速在工程测量中得到广泛应用。在本文中，笔者通过介绍有关GPS的信息，谈谈其在铁路工程测量中的应用。
一、有关GPS的介绍
GPS即全球定位系统，是GLOBAL POSITIONING SYSTEM的缩写，同时也是现代科技发展的产物，具有目前世界上最先进、最完善的定位系统。
（1）GPS的组成和功能
空间星座(24颗GPS卫星)、地面站(地面监控系统)以及用户设备(GPS信号接收机)三大部分组成了全球定位系统（GPS），它的工作方式主要是对地面站即地面监控系统发来的导航信息及各项控制命令进行接收、储存并执行，然后通过24颗GPS卫星的微处理机进行必要的处理，最后由GPS用户发设备接受传输过来的导航、定位信息和精确的时间标准，进而实现实时定位的目标。
（2）GPS的定位原理
4颗及以上GPS卫星能够不间断的发送自身星历参数和时间信息，由GPS接收机进行及时、同时的接收，并对接收的信息进行处理、计算，便可得知接收机的三维坐标P（X, Y,Z），以下便是数学公式：
S2AP=（XP ―XA）2+（YP―YA）2+（ZP―ZA）2+C2 （T―TOA）
S2BP=（XP ―XB）2+（YP―YB）2+（ZP―ZB）2+C2 （T―TOB）
S2CP=（XP ―XC）2+（YP―YC）2+（ZP―ZC）2+C2 （T―TOC）
S2DP=（XP ―XD）2+（YP―YD）2+（ZP―ZD）2+C2 （T―TOD）
公式中：T为接收机时间；T0为各卫星时间。
二、GPS技术特点
将GPS 技术应用于铁路测量中，是对传统作业技术的更新、也是对铁路测量的技术改革，与传统测量方法相比，其具有以下优势：
（1）测站之间不需相互通视。测量学中面临最大的课题便是测站间的通视，这个问题导致很多技术都无法运用在铁路测量中。而GPS技术则能有效解决这一难题，选点更加灵活方便。但其要求保证测站上空的空间必须开阔，防止GPS 卫星接收信号受到干扰。若想顺利完成铁路平面控制测量，可采用GPS 静态定位技术和动态定位技术相结合的方式，高效、顺利的进行。
（2）定位精度高。一般情况下，双频GPS 接收机基线解精度与红外仪标称精度分别为5mm+1ppm、5mm+5ppm，在短距离的环境下，GPS 测量精度接近于红外仪，然而GPS测量的优越性会随着距离的拉长而逐渐显现出来。实践证明，基线低于50 公里，则相对定位精度达12×10-6，而在100～500公里范围内的基线，可达10-6～10-7。
（3）观测时间较短。采用 GPS 布设控制网时每个测站上的观测时间一般在30～40min左右，采用快速静态定位方法，观测时间更短。
（4）三维坐标。GPS 技术测量不仅能够精确测定观测站的平面位置，还能给出大地高程。
（5）操作简单。GPS技术的测量自动化程度较高。由于科技的日新月异，其也向小型化和操作傻瓜化发展，观测人员的工作主要是将天线对中、整平，量取天线高，然后打开电源，那么观测便可自动进行，测点的三维坐标也可利用专门的数据处理软件进行工作即可。后面其他的工作如卫星的捕获，跟踪观测等全由仪器设备自行处理。
（6）工作时间不间断。GPS技术的另一特点就是在任何时间、任何地点都可不间断的进行观测，同时也不受天气情况的干扰。
三、静态或快速静态测量方法在铁路工程测量中的应用
首级控制网在铁路测量中属于等级较高的控制网，它主要的目的就是控制线路走向，从而为下面的测量做好铺垫。首级控制网一般用于国家三角点加密，在国家三角点上进行高精度的补充加密测量，铁路导线点就可再联测到加密的等级点。采用全站仪进行导线测量一般是行不通的，因为其在30km内，就无法观测到国家三角点，进而不能进行联测，且其受客观因素的影响较大，无法正常完成联测工作。而GPS 静态或快速静态定位模式则可轻松解决这一问题。静态测量方法的工作原理是在每一流动站上，GPS 接收机必须进行静止观测，在观测中还应接受基准站和卫星的同步观测数据，对周未知数和用户站的三维坐标进行实时解算，若解算结果的变化及精度满足要求，便完成了实时观测。而RTK 快速静态测量方法的单点定位只需要 5-10min，时间的短暂是静态测量的五分之一。
（1）快速静态测量技术
与全站仪测量导线相比，快速静态测量精度较高，但速度却较慢。
（2）动态 RTK 测量技术
与常规测量仪器相比，其测量铁路线路导线的精度不占优势，但其测量一般线路导线的效率要比快速静态测量技术高得多。然而动态 RTK 测量技术必须建立首级控制网，才能进行观测。
参考文献
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注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。