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摘要：随着我国城市建设规模的不断扩大，各种大型建筑物和构筑物、交通设施等建设工程不断地增多，对工程测量不断提出新任务、新课题和新要求。本文主要介绍了GPS技术、物探技术和航测遥感技术三种测绘新技术在铁路工程中的应用。
关键词：测绘技术；GPS；物探；航测遥感；精度
Abstract: with the continuous expansion of urban construction in our country, various large buildings and structures, construction projects such as traffic facilities continuously increased, for engineering survey continuously put forward new tasks, new topics and new requirements. GPS technology is mainly introduced in this paper, three kinds of geophysical prospecting technology and aerial remote sensing technology of surveying and mapping technology application in railway engineering.
Key words: surveying and mapping technology; GPS; Geophysical prospecting; Aerial remote sensing; Accuracy of the
中图分类号：TB22文献标识码：A文章编号：2095-2104(2013)
GPS技术在铁路工程中的应用探讨
（一）GPS技术概述
GPS 是全球定位系统的含义是利用卫星的测时和测距进行导航，以构成全球定位系统。现在国际上公认，将这一全球定位系统简称为GPS。GPS 是目前世界上最先进、最完善的卫星导航系统与定位系统，经近10 年我国测绘等部门的使用表明，GPS 以全天候、高精度、自动化、高效益等显著特点, 赢得广大测绘工作者的信赖, 并成功地应用于大地测量、工程测量、航空摄影测量、运载工具导航和管制、地壳运动监测、工程变形监测、资源勘察、地球动力学等多种学科, 从而给测绘领域带来一场深刻的技术革命。
（二）GPS技术优势
GPS测量的技术特点相对于常规的测量方法来讲有以下特点：
1、测站之间无需通视
测站间相互通视一直是测量学的难题，GPS这一特点，使得选点更加灵活方便。但测站上空必须开阔，以使接收GPS卫星信号不受干扰。
2、定位精度高
一般双频GPS接收机基线解精度为5mm+1ppm,而红外仪标称精度为5mm+5ppm。GPS测量精度与红外仪相当，但随着距离的增加，GPS测量优越性愈加突出。大量实验证明，在小于50km的基线上，其相对定位精度可达12×10-6,而在100-500km的基线上可达10-6～10-7。
3、观测时间短
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。例如使用Tmible4800GPS接收机的RTK法可在5s以内求得测点坐标。
4、操作简便
GPS测量的自动化程度很高。目前GPS接收机已趋小型化和操作傻瓜化,观测人员只需将天线对中、整平，量取天线高，打开电源即可进行自动观测,利用数据处理软件对数据进行处理即求得测点三维坐标。而其它观测工作如卫星的捕获、跟踪观测等均由仪器自动完成。
（三）GPS技术在铁路工程中的应用
1、绘制大比例地形图
随着铁路航测遥感技术的发展，GPS技术和RTK 技术在铁路航测绘制大比例地形图方面得到了较广的应用，能够为各种导航系统提供及时和准备的空间位置，如绘制各种大比例铁路地形图，比之于传统的测量方法绘图，可大大地加快信息采集速度，测图既省时，又省力，精度可以大大地提高。
2、工程控制测量
采用传统的测量手段进行铁路工程控制测量，既费时，又有如通视条件、天气条件等诸多限制，而用GPS 技术建立控制网，采用静态测量，可获得高精度、高速度、全天候的精确测量成果，可满足铁路建设特大桥，长大隧道的工程控制测量需求。而对一般的工程控制测量，可采用实时动态GPS 测量，在测量过程中可实时、动态获得定位精度，当达到需求的定位精度，即可中止测量，可提高作业效率，由于点与点间不需通视，使得测量工作不会受到诸多限制，便使测量工作简单易行。
3、GPS 技术用于线路横断面测量和纵断面测量
铁路线路中线确定后，利用中桩点坐标，通过绘图软件，建立数学模型，即可给出线路纵断面和各中桩点的横断面图，由于所用的数据都是通过实时动态GPS技术在测绘地形图时采集的，因此可不需再到现场进行纵断面，横断面测量，从而大大地减少勘测工作。如再需要进行补充现场纵、横断面测量，也可采用GPS 定时定位测量；GPS 定时定位测量与传统测量手段相比，在测量精度上、经济性和空间性方面都有着不可比拟的优势。
4、施工放样测量
GPS-RTK 技术系统现已有良好的硬件设备，同时也开发出极为丰富的系统软件。在施工放样测量中，当点、线、面以及坡度放样也极为方便，精度均可达到厘米级。
物探技术在铁路工程中的应用
（一）物探技术概述
铁路工程物探探测的主要对象是与工程有关的地质问题和工程结构质量。它是在地表、空中或井下通过仪表测试地球物理场物性参数及其变化，如电性、磁性、电磁性、弹性、放射性等，通过对所获得的物性资料的分析、研究，推断、解释地质体、岩土体和工程结构的形态、性状、分布等。由于物探设备轻便，勘测周期短，成本低，成果质量直观形象，可用二维或三维表现，在勘测中应用的范围逐渐扩大。
（二）物探技术在地质勘察中的内容
1、下达任务阶段
地质资料是工程物探工作的基础，地质人员要想用好物探这一勘探手段，首先要根据勘察目的向物探人员提供尽可能详细的基础地质资料和线路平剖面图等，并概略介绍工程概况，方案比选情况及控制方案比选的主要工程地质问题，介绍工作区地形地貌特征，交通条件以及工作中应注意的问题。
2、外業工作过程中的配合
地质与物探人员共同踏勘工地，结合现场工作条件和对要探测的问题的认识，共同商定测线布置以及变通原则。对物探初步成果要及时和已有的地质推断相对照。对物探发现的异常点要及时核对，先以地质调绘的方式判别异常的可信度，必要时布置其它勘探手段加以验证，为钻孔布置提供指导。
3、物探资料详细解释及报告编写阶段
地质人员一方面把不断丰富、深化的地质资料及时提供给物探，充实物探资料解释的基础；另一方面把物探成果及时提交总体组，需要验证的及时布置验证，比较有把握的推断做为方案比选的依据。
（三）物探在铁路工程中的应用展望
物探是地质信息产业，随着工程物探的不断发展，地质信息的探测领域将不断扩大，探测精度也不断提高。工程信息的探测，将有一个较大的飞跃。环保信息的探测将有所涉及和发展。使用物探成果的地质、工程、环保专业技术人员，对物探取得的信息将十分了解，对其成果资料能运用自如，物探专业技术人员也必将十分了解地质、工程、环保对物探的要求，专业之间互相渗透已是趋势，但专业之间不能互相取而代之。对不同的信息技术，应采取不同的技术方法和仪器设备。应当有探测之间的厘米级精度仪器，也应当有探测千米以上的仪器，仪器的探测深度与精度要求不能两全。
航测遥感技术在铁路工程中的应用
（一）概述
航测遥感技术在铁路建设中的应用，主要是基于航空和卫星遥感影像，利用专用的航测遥感仪器设备，测绘大比例尺的数字地形图(DLG)、数字地形模型(DEM)、数字正射影像图(DOM)、工程地质和水文地质填图等，为铁路线路勘测设计和运营铁路管理提供基础性的资料。
（二）具体应用
1、遥感卫星图像在铁路选线中的应用
在铁路新线可行性研究阶段，航测遥感技术人员配合选线人员，充分利用航测遥感技术的优势，利用高分辨率遥感卫星圖像资料(目前主要是SPOT5)，经过几何校正处理与1：50000地形图套合，较好地反映了地形地貌的现势性；结合1：50000，1：10000比例尺地形图，可进行大面积的方案研究、论证和比选，避免漏测补图，选定需要进行初测的最佳线路方案。目前，各铁路综合勘测设计院利用遥感卫星图像资料编制的卫星正射影像图，在铁路选线设计中发挥了越来越重要作用。实践证明，航测遥感技术在新线可行性研究阶段中的优越性十分明显，有利于多方案比选，提高选线质量，可明显减少外业勘测工作量。
铁路航空勘测大比例尺高精度基础测绘
航测遥感技术已经成为铁路勘测设计中关键的核心技术之一。利用航测遥感技术大规模测绘大比例尺(以1：2000比例尺为主)地形图和数字地形模型，已经成为新线铁路勘测设计的基础数据；遥感工程地质和水文地质综合信息填图已成为绕避地质灾害、确定铁路线路走向不可缺少的控制性因素。航测遥感技术改变了铁路勘测设计的程序，引起了铁路勘测设计发生了革命性飞跃，取代了繁重落后的地面勘测工作，成倍地提高了铁路勘测的速度和周期，大大提高了铁路勘测设计的质量。
3、铁路遥感工程地质与水文地质勘测
近年来，利用遥感技术进行了一系列结合铁路工程地质和水文地质的应用开发，包括铁路工程地质与水文地质综合信息解译成图系统，基于GPS、DEM 和GIS的泥石流遥感研究方法， 遥感隧道水文地质信息提取及富水区的确定研究，制定铁路工程地质遥感技术规程，建立青藏高原多年冻土区遥感冻土工程地质分区图谱，以及配合铁路勘测设计一体化的铁路遥感工程地质数据库信息系统等项研究工作。
（三）应用展望
新的更高几何分辨率传感器的问世，将为航测遥感测绘提供精度更高的平台和数据。如新型的LIDAR航空遥感传感器，快速获取高精度(10～15cm)的DTM，加上少量控制点可获得正射影像产品；正处于发展中的两种主动遥感新技术，雷达干涉测量(In-SAR)和雷达立体测量，可以高效生产精度更高的数字高程模型。
遥感图像处理技术的最新进展, 如超分辨率处理技术、影像变化探测技术、微弱信息提取技术、隐蔽目标探测技术、模式识别和特征提取技术等，可以用于遥感工程地质信息解译和工程地质病害监测。
通过对三维可视化技术、GIS与数据库技术、知识库与专家系统技术等的集成开发应用， 铁路勘测设计一体化将会提升到一个更高的阶段: 在数字地形模型(DEM)、数字正射影像(DOM)和数字矢量地形图(DLG)集成的可视化三维真实环境中，在知识库和专家系统支持下实现铁路线路平纵断面智能化的优化设计。
结语
综上，测绘新技术广泛地应用在铁路建设的各个领域中，大大地提高了铁路勘测成果的精度和勘测工作效率。但我国的测绘技术发展还很不平衡，尚未跟不上国民经济建设发展和社会进步的需要。因此要大力促进工程测量技术方法与手段的更新换代，积极推动新技术的推广与应用，把传统的手工测量向电子化、数字化、自动化方向发展。
参考文献
[1]马保军.测绘新技术在工程测量中的应用分析[J].黑龙江科技信息，2010.6.
[2]李寿兵.航测遥感技术在运营铁路管理上的应用[J].铁道勘察，2005.3.
[3]王贵山.综合勘察技术在地铁勘察中的应用[J].科技风，2009.4.
[4]王毅飞.GPS在铁路工程测量中的应用［J］．中国新技术新产品，2010.4.
关键词：测绘技术；GPS；物探；航测遥感；精度
Abstract: with the continuous expansion of urban construction in our country, various large buildings and structures, construction projects such as traffic facilities continuously increased, for engineering survey continuously put forward new tasks, new topics and new requirements. GPS technology is mainly introduced in this paper, three kinds of geophysical prospecting technology and aerial remote sensing technology of surveying and mapping technology application in railway engineering.
Key words: surveying and mapping technology; GPS; Geophysical prospecting; Aerial remote sensing; Accuracy of the
中图分类号：TB22文献标识码：A文章编号：2095-2104(2013)
GPS技术在铁路工程中的应用探讨
（一）GPS技术概述
GPS 是全球定位系统的含义是利用卫星的测时和测距进行导航，以构成全球定位系统。现在国际上公认，将这一全球定位系统简称为GPS。GPS 是目前世界上最先进、最完善的卫星导航系统与定位系统，经近10 年我国测绘等部门的使用表明，GPS 以全天候、高精度、自动化、高效益等显著特点, 赢得广大测绘工作者的信赖, 并成功地应用于大地测量、工程测量、航空摄影测量、运载工具导航和管制、地壳运动监测、工程变形监测、资源勘察、地球动力学等多种学科, 从而给测绘领域带来一场深刻的技术革命。
（二）GPS技术优势
GPS测量的技术特点相对于常规的测量方法来讲有以下特点：
1、测站之间无需通视
测站间相互通视一直是测量学的难题，GPS这一特点，使得选点更加灵活方便。但测站上空必须开阔，以使接收GPS卫星信号不受干扰。
2、定位精度高
一般双频GPS接收机基线解精度为5mm+1ppm,而红外仪标称精度为5mm+5ppm。GPS测量精度与红外仪相当，但随着距离的增加，GPS测量优越性愈加突出。大量实验证明，在小于50km的基线上，其相对定位精度可达12×10-6,而在100-500km的基线上可达10-6～10-7。
3、观测时间短
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。例如使用Tmible4800GPS接收机的RTK法可在5s以内求得测点坐标。
4、操作简便
GPS测量的自动化程度很高。目前GPS接收机已趋小型化和操作傻瓜化,观测人员只需将天线对中、整平，量取天线高，打开电源即可进行自动观测,利用数据处理软件对数据进行处理即求得测点三维坐标。而其它观测工作如卫星的捕获、跟踪观测等均由仪器自动完成。
（三）GPS技术在铁路工程中的应用
1、绘制大比例地形图
随着铁路航测遥感技术的发展，GPS技术和RTK 技术在铁路航测绘制大比例地形图方面得到了较广的应用，能够为各种导航系统提供及时和准备的空间位置，如绘制各种大比例铁路地形图，比之于传统的测量方法绘图，可大大地加快信息采集速度，测图既省时，又省力，精度可以大大地提高。
2、工程控制测量
采用传统的测量手段进行铁路工程控制测量，既费时，又有如通视条件、天气条件等诸多限制，而用GPS 技术建立控制网，采用静态测量，可获得高精度、高速度、全天候的精确测量成果，可满足铁路建设特大桥，长大隧道的工程控制测量需求。而对一般的工程控制测量，可采用实时动态GPS 测量，在测量过程中可实时、动态获得定位精度，当达到需求的定位精度，即可中止测量，可提高作业效率，由于点与点间不需通视，使得测量工作不会受到诸多限制，便使测量工作简单易行。
3、GPS 技术用于线路横断面测量和纵断面测量
铁路线路中线确定后，利用中桩点坐标，通过绘图软件，建立数学模型，即可给出线路纵断面和各中桩点的横断面图，由于所用的数据都是通过实时动态GPS技术在测绘地形图时采集的，因此可不需再到现场进行纵断面，横断面测量，从而大大地减少勘测工作。如再需要进行补充现场纵、横断面测量，也可采用GPS 定时定位测量；GPS 定时定位测量与传统测量手段相比，在测量精度上、经济性和空间性方面都有着不可比拟的优势。
4、施工放样测量
GPS-RTK 技术系统现已有良好的硬件设备，同时也开发出极为丰富的系统软件。在施工放样测量中，当点、线、面以及坡度放样也极为方便，精度均可达到厘米级。
物探技术在铁路工程中的应用
（一）物探技术概述
铁路工程物探探测的主要对象是与工程有关的地质问题和工程结构质量。它是在地表、空中或井下通过仪表测试地球物理场物性参数及其变化，如电性、磁性、电磁性、弹性、放射性等，通过对所获得的物性资料的分析、研究，推断、解释地质体、岩土体和工程结构的形态、性状、分布等。由于物探设备轻便，勘测周期短，成本低，成果质量直观形象，可用二维或三维表现，在勘测中应用的范围逐渐扩大。
（二）物探技术在地质勘察中的内容
1、下达任务阶段
地质资料是工程物探工作的基础，地质人员要想用好物探这一勘探手段，首先要根据勘察目的向物探人员提供尽可能详细的基础地质资料和线路平剖面图等，并概略介绍工程概况，方案比选情况及控制方案比选的主要工程地质问题，介绍工作区地形地貌特征，交通条件以及工作中应注意的问题。
2、外業工作过程中的配合
地质与物探人员共同踏勘工地，结合现场工作条件和对要探测的问题的认识，共同商定测线布置以及变通原则。对物探初步成果要及时和已有的地质推断相对照。对物探发现的异常点要及时核对，先以地质调绘的方式判别异常的可信度，必要时布置其它勘探手段加以验证，为钻孔布置提供指导。
3、物探资料详细解释及报告编写阶段
地质人员一方面把不断丰富、深化的地质资料及时提供给物探，充实物探资料解释的基础；另一方面把物探成果及时提交总体组，需要验证的及时布置验证，比较有把握的推断做为方案比选的依据。
（三）物探在铁路工程中的应用展望
物探是地质信息产业，随着工程物探的不断发展，地质信息的探测领域将不断扩大，探测精度也不断提高。工程信息的探测，将有一个较大的飞跃。环保信息的探测将有所涉及和发展。使用物探成果的地质、工程、环保专业技术人员，对物探取得的信息将十分了解，对其成果资料能运用自如，物探专业技术人员也必将十分了解地质、工程、环保对物探的要求，专业之间互相渗透已是趋势，但专业之间不能互相取而代之。对不同的信息技术，应采取不同的技术方法和仪器设备。应当有探测之间的厘米级精度仪器，也应当有探测千米以上的仪器，仪器的探测深度与精度要求不能两全。
航测遥感技术在铁路工程中的应用
（一）概述
航测遥感技术在铁路建设中的应用，主要是基于航空和卫星遥感影像，利用专用的航测遥感仪器设备，测绘大比例尺的数字地形图(DLG)、数字地形模型(DEM)、数字正射影像图(DOM)、工程地质和水文地质填图等，为铁路线路勘测设计和运营铁路管理提供基础性的资料。
（二）具体应用
1、遥感卫星图像在铁路选线中的应用
在铁路新线可行性研究阶段，航测遥感技术人员配合选线人员，充分利用航测遥感技术的优势，利用高分辨率遥感卫星圖像资料(目前主要是SPOT5)，经过几何校正处理与1：50000地形图套合，较好地反映了地形地貌的现势性；结合1：50000，1：10000比例尺地形图，可进行大面积的方案研究、论证和比选，避免漏测补图，选定需要进行初测的最佳线路方案。目前，各铁路综合勘测设计院利用遥感卫星图像资料编制的卫星正射影像图，在铁路选线设计中发挥了越来越重要作用。实践证明，航测遥感技术在新线可行性研究阶段中的优越性十分明显，有利于多方案比选，提高选线质量，可明显减少外业勘测工作量。
铁路航空勘测大比例尺高精度基础测绘
航测遥感技术已经成为铁路勘测设计中关键的核心技术之一。利用航测遥感技术大规模测绘大比例尺(以1：2000比例尺为主)地形图和数字地形模型，已经成为新线铁路勘测设计的基础数据；遥感工程地质和水文地质综合信息填图已成为绕避地质灾害、确定铁路线路走向不可缺少的控制性因素。航测遥感技术改变了铁路勘测设计的程序，引起了铁路勘测设计发生了革命性飞跃，取代了繁重落后的地面勘测工作，成倍地提高了铁路勘测的速度和周期，大大提高了铁路勘测设计的质量。
3、铁路遥感工程地质与水文地质勘测
近年来，利用遥感技术进行了一系列结合铁路工程地质和水文地质的应用开发，包括铁路工程地质与水文地质综合信息解译成图系统，基于GPS、DEM 和GIS的泥石流遥感研究方法， 遥感隧道水文地质信息提取及富水区的确定研究，制定铁路工程地质遥感技术规程，建立青藏高原多年冻土区遥感冻土工程地质分区图谱，以及配合铁路勘测设计一体化的铁路遥感工程地质数据库信息系统等项研究工作。
（三）应用展望
新的更高几何分辨率传感器的问世，将为航测遥感测绘提供精度更高的平台和数据。如新型的LIDAR航空遥感传感器，快速获取高精度(10～15cm)的DTM，加上少量控制点可获得正射影像产品；正处于发展中的两种主动遥感新技术，雷达干涉测量(In-SAR)和雷达立体测量，可以高效生产精度更高的数字高程模型。
遥感图像处理技术的最新进展, 如超分辨率处理技术、影像变化探测技术、微弱信息提取技术、隐蔽目标探测技术、模式识别和特征提取技术等，可以用于遥感工程地质信息解译和工程地质病害监测。
通过对三维可视化技术、GIS与数据库技术、知识库与专家系统技术等的集成开发应用， 铁路勘测设计一体化将会提升到一个更高的阶段: 在数字地形模型(DEM)、数字正射影像(DOM)和数字矢量地形图(DLG)集成的可视化三维真实环境中，在知识库和专家系统支持下实现铁路线路平纵断面智能化的优化设计。
结语
综上，测绘新技术广泛地应用在铁路建设的各个领域中，大大地提高了铁路勘测成果的精度和勘测工作效率。但我国的测绘技术发展还很不平衡，尚未跟不上国民经济建设发展和社会进步的需要。因此要大力促进工程测量技术方法与手段的更新换代，积极推动新技术的推广与应用，把传统的手工测量向电子化、数字化、自动化方向发展。
参考文献
[1]马保军.测绘新技术在工程测量中的应用分析[J].黑龙江科技信息，2010.6.
[2]李寿兵.航测遥感技术在运营铁路管理上的应用[J].铁道勘察，2005.3.
[3]王贵山.综合勘察技术在地铁勘察中的应用[J].科技风，2009.4.
[4]王毅飞.GPS在铁路工程测量中的应用［J］．中国新技术新产品，2010.4.