铁道工程测量发展与现状

铁道工程测量发展与现状摘要:电子计算机技术、激光测距技术、空间技术、GPS定位测量技术等新技术 的发展与应用，为铁道工程测量提供新的方法和手段。随着国家加大西部经济建 设投入，一带一路的启动，铁道工程建设项目大规模的增加，对铁道工程测量将 提出更高的要求。关键词: 铁道工程测量 测量技术 测绘仪器。一、前言铁道工程测量是一门综合性应用科学，它直接为国民经济建设和国防建设服 务，有着悠久的历史。近40 年来，随着测绘科技的进步发展，铁道工程测量技 术面貌发生了深刻的变化。电子计算机技术、微电子技术、激光技术、空间技术 等新技术的发展与应用，为铁道工程测量提供了新的方法和手段。随着传统测绘技术向数字化测绘技术转化，面向21 世纪，我国铁道工程测 量技术的发展趋势和方向将是：数据采集自动化、数字化，数据管理标准化、格 式化，数据传播网络化、多样化。GPS技术、GIS技术、数字化测绘技术以及先 进的测量仪器已广泛应用在铁道工程测量中。在新线平面控制测量方面， GPS 定 位测量技术代替了传统的三角锁、网定位测量方法。在地形测绘方面，全站仪数 字测图、 GPS-RTK 数字测图、无人机航测成图及各种成图软件取代了传统的白纸 测图方法，使地图从数据采集、编辑、出图一体化成为现实。二、先进仪器与铁道工程测量 进入二十一世纪以来，出现了许多先进的测量仪器和测量方法，为铁道工程测量提供了先进的技术手段和工具，精密测距仪、全站仪、数字水准仪、 GPS- RTK,为铁道工程测量向现代化、自动化、数字化方向发展创造了有利条件，改 变了传统的铁道工程平面控制布网、线路地形测量、纵断面测量、横断面测量和 施工放样测量的作业方法。GPS-RTK的应用，是测量技术进步的重要标志之一,GPS-RTK具有自动记录、 自动改正误差、自动进行距离归化计算。可以利用电子手簿把野外测量数据记录 下来，通过接口设备传输到计算机进行测量数据处理和图形编辑。激光水准仪、 全自动数字水准仪、精密补偿水准仪实现了在几何水准测量中自动安平、自动读 数、自动记录、自动检核测量数据等功能，使几何水准测量向自动化、数字化方 向迈进了一大步。液体静力水准测量系统的出现，可同时获取数十乃至数百个监 测点的高程，具有高精度、遥测、自动化、具有可移动和持续测量等特点。三、GPS 测量在铁道工程建设中的应用八十年代以来，随着GPS定位技术的出现，使测量定位技术发生了革命性的 变革，为铁道工程测量提供了新的技术手段和方法。长期以测角、测距、测几何 水准为主体的常规地面定位测量技术，正在逐步被一次性确定三维坐标的高速度 高效率、高精度的GPS定位技术所代替。目前GPS定位技术已在大型型铁路枢纽 测量、铁路新线勘察测量、铁路隧道贯通测量、铁路山体滑坡监测、铁路桥梁变 形监测、高速铁路施工得到广泛应用。例如全长4050 米的渝怀铁路哥乐山隧道，隧道进口位于半径3000 米的曲线 上，出口位于半径800米的曲线上，布设九个GPS洞外平面控制点，控制网最终 测量精度为：平均点位中误差为1.8mm，最弱点点位中误差为4mm。全长18.4 公里的秦岭隧道，采用GPS定位测量技术布设洞外平面控制网，平面控制网平均 点位精度优于3 mm，隧道横向贯通误差为12 mm。上海扬浦大桥长602m，两 座主墩塔高202m，主塔设计要求其纵向相对误差为1/6万，横向误差6mm。经 过测量工作者精心设计、精心测量，桥墩间纵向相对精度为1/17万，横向偏差为 2.18mm、保证了大桥高质量地建成通车。四、制定高速铁路测量规范高速铁路轨道工程应该具有高平顺性、高可靠性和高稳定性，以确保高速例 车的安全、平稳和舒适。近年来高速铁路不断开通运营，为确保证运营安全，按 照2004年1月国务院发布的中长期铁路网规划目标要求，高速铁路工程 测量规范于2009年10月31日发布， 2009年12月01日实施，明确了高速铁 路规划设计、施工建设、日常运营维护必须采用专用的高速铁路工程精密控制网。五、铁道工程建设中的数字化测图技术 数字化测图是以计算机为核心，在外连输入输出设备硬件、软件的条件下，通过计算机对地形空间数据进行处理得到数字地形图，用绘图仪绘制所需的地形 图或各种专题地图。进入九十年代以来，随着全站仪、GPS-RTK、山维EPSW电子 平板测图系统、南方CASS7.1电子平板测图系统的出现，把野外数据采集的先进 设备与计算机及数控绘图仪三者结合起来，形成一个从野外数据采集到室内数据 处理、图形编辑和绘图的测图系统。这项技术在铁路带状地形图测绘、铁路纵横 断面图测绘、既有铁路平面图测绘、铁路用地测绘及大型铁路枢纽测绘中取得了 较好的经济效益和社会效益。（一）全站仪或 GPS-RTK 连接电子手簿在野外采集数据，采集的数据输入计 算机进行数据处理和图形编辑，通过绘图仪绘制成不同比例尺地形图或专业用图。 同时数字化测图能克服白纸测图连续更新的困难，建筑物的改建、扩建、地籍或 房产变更时，只须输入有关的信息，经过数据处理就能方便地更新。（二）全站仪和便携机（即电子平板）相结合，在野外采集数据，数据直接进 入电子平板绘图，最后由绘图仪输出成果成图，其特点是电子平板代替常规的白 纸测图，便于修改，自动化程度高，出错（读错、记错、展错）的概率小，能自动 提取坐标、距离、方位和面积等，测绘的地形图精确、规范、美观，方便各类工 程技术设计人员适时调用。（三）全站仪或 GPS-RTK 测量的数据作为电子信息可以自动记录、传输、存 储、处理和成图。在整个过程中原始数据的精度毫无损失，从而获得高精度的测 量成果，较好地反映了外业测量的高精度，充分体现了测量仪器发展的高科技价 值。六、测绘信息、铁道工程测量数据库测绘信息化是地球测量技术发展的必然要求，是发展地理信息产业的必经之 路。新一代地理信息系统正朝着网络化、多维化、动态化、智能化、灵性化的趋 势发展。随着互联网技术、多媒体可视化、 GIS、 GPS 和虚拟现实等技术的快速发 展，电子地图将以其无可替代的空间一览性、直观性、智能化及强大功能等特点 在社会各领域中得到广泛、深入的应用和拓宽。电子地图产品在空间可视化表现 上，采用多种空间信息媒体来展示主题内容，丰富了地图信息内容，有助于用户 的信息获取。产品种类和需求量很大，应用领域更为全面、更深入。测绘信息技 术在铁路环境监测、铁路灾害监测、铁路安全、铁路重大战略决策与铁路重大工 程建设方面得到更加广泛应用。测量数据采集和数据处理的自动化、数字化，铁道工程测量工作者如何使用 和管理好长期积累或收集的大量测绘信息，更好地为经济建设服务，最有效的方 法是利用数据库技术或 GIS 技术建立数据库或信息系统；如铁道工程测量控制网 数据库、高速铁路维修数据库、铁路大桥及隧道变形观测数据库、铁路用地数据 库。其目的是把大量的测量数据或信息进行科学的存储、管理，以便于检索、分 析和利用。今后几年内，我国将投入大批的铁路建设项目，这在很大程度上推动 数据库技术在铁路测绘部门的应用与发展。但是数据库建设是一项复杂的系统工 程，信息量大，数据结构复杂，技术性高，短期内难以见到效益。为了很好的解 决这个矛盾，因此要大力促进铁道工程测量技术方法与手段的更新换代，积极推 广应用新技术，充分利用GPS技术、GIS技术、数字化测绘技术、无人机摄影测 量技术及先进测量仪器，把传统的手工测量向电子化、数字化、自动化方向发展 开创铁道工程测量发展新局面。参考文献1：铁道工程测量学 人民铁道出版社 1979 年 2：铁道工程测量手册 人民铁道出版社 2001 年 3：土木工程测量 同济大学出版社 1996 年 4：高速铁路工程测量规范 2009 年