铁道工程测量发展与现状

铁道工程测量发展与现状

王勇

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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±3mm，隧道横向贯通误差为12mm。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