浅谈GPS在铁路施工中的应用
gps定位工程施工
随着科技的不断发展，全球定位系统（GPS）在工程施工领域的应用越来越广泛。
GPS定位技术在工程施工中具有高精度、快速、高效、便捷等优点，为工程测量和施工管理提供了全新的解决方案。
本文将从GPS定位技术在工程施工中的应用特点、优势以及具体应用实例等方面进行探讨。
一、GPS定位技术在工程施工中的应用特点1. 高精度定位：GPS定位技术可以实现厘米级的定位精度，满足工程施工对测量精度的要求。
2. 实时动态监测：GPS定位技术具有实时动态监测功能，可实时跟踪施工过程中的位移、沉降等变化，为施工安全提供保障。
3. 便捷性：GPS定位设备轻便，易于携带，可在各种恶劣环境下进行测量，提高工作效率。
4. 数据处理能力强：GPS定位技术采集的数据可借助计算机进行处理，实现数据的自动化、智能化处理，提高工程测量精度。
5. 覆盖范围广：GPS定位技术可实现全球范围内的定位，适用于各类工程施工。
二、GPS定位技术在工程施工中的优势1. 提高测量效率：GPS定位技术具有较高的测量速度，可大大缩短测量时间，提高工作效率。
2. 降低测量成本：GPS定位技术减少了传统测量方法中的人工、仪器设备等成本，降低了工程测量成本。
3. 提高施工安全性：GPS定位技术可实时监测施工过程中的安全风险，及时采取措施，确保施工安全。
4. 优化施工管理：GPS定位技术为施工管理提供了精确的数据支持，有助于优化施工方案，提高施工质量。
三、GPS定位技术在工程施工中的应用实例1. 道路工程施工：GPS定位技术在道路工程施工中可以用于线路测量、路基填挖测量、路面铺设测量等，提高道路工程的质量。
2. 桥梁工程施工：GPS定位技术在桥梁工程施工中可以用于桥墩、桥梁定位测量，确保桥梁工程的准确性。
3. 隧道工程施工：GPS定位技术在隧道工程施工中可以用于隧道轴线测量、高程控制测量等，提高隧道工程的精度。
4. 水利工程施工：GPS定位技术在水利工程施工中可以用于地形测量、水位监测等，为水利工程提供准确的数据支持。
GPS在施工过程中的运用
– 卫星必须同时被跟踪
• 差分定位
– 削减卫星及接收仪钟
的误差影响
A
B
– 大气影响削减至最小
– 精 度 达 0.5 cm - 5 m
差分定位技术
伪 距 差 分 测 量 精 度 可 达 0.5m 5m
此 种 测 量 形 式 一 般 称 为 DGPS
A
B
差分定位技术
GPS测量的优势（二）
7 、全天候作业 目前GPS观测可在一天24小时内的任
何时间进行,不受阴天黑夜、起雾刮风、下雨下雪 等天气的影响。
GPS的特点：
精度更高的定位系统 由美国国防部发展与维护 基于卫星的空间定位 使用时某些精度受到美国国会相关法规限制 信号开放 使用不受限制
其他卫星定位系统
接收地面注入站发送到卫星的导航电文和 其它信息，并通过GPS信号发送给用户
接收地面主控站发送到卫星的调度指令。 其他（监测核试验L3和军事用途L4)
2、地面控制系统
地面监控部分主要由1个 主控站（Master Control Station ，简称MCS）、4 个地面天线站（Ground Antenna）和6个监测站 （Monitor Station）组成。
注入站同时也是监测站，另外还有位于夏威夷和 卡纳维拉尔角2处监测站，故监测站目前有6个。 监测站的主要作用是采集GPS卫星数据和当地的 环境数据，然后发送给主控站。
3、用户部分
• GPS 的用户部分由GPS 接收机、数据处 理软件及相应的用户设备如计算机等组成。 作用是接收GPS 卫星所发出的信号，利用 这些信号进行导航定位等工作。
静态相对定位技术解决方案
1、准备工作 文件整理：包括收集规范、设计文件等资料，用GPS接收 机测量测区概略的地理坐标（经纬度），并接收最新的星 历文件，检查接收机状态。 人员及设备配置：桥隧工程施工GPS控制网一般应由三角 形或四边形构成，因此，接收机的数量一般为3～6台套， 且采用双频接收机；根据仪器配置，安排足够的技术人员 及通勤车辆。一般每台套接收机配置1名技术人员，地形
GPS平面控制网在高铁施工中的控制测量运用
GPS平面控制网在高铁施工中的控制测量运用为了满足社会经济和生态环境双重发展需求，提升经济发展水平，在新常态建设中，高铁的建设和使用占据重要的地位。
高铁也就是高速运行的铁路，通常时速会超过250 km/h。
高铁建设具有工期短、精度高、任务重等特点，需要适应自然环境。
为了提升高铁运行的安全性和舒适性，在施工阶段要加强控制测量。
以往铁路建设中应用的测量仪器已经无法满足现代化高铁建设的测量精度和施工效率，而GPS平面控制网的出现，应用于高铁施工中进行控制测量，提升了施工作业的效率和准确性。
1 GPS平面控制网设计1.1 GPS平面控制网基准设计通常应用GPS接收机直接对高铁施工控制测量获取的数据为坐标系形式，目前我国应用的和高铁施工工程相关的坐标系为2000国家大地坐标系，在进行GPS平面控制网设计的过程中，需要明确控制网的坐标系统，了解原始数据属于哪个坐标系统的哪个坐标，进而明确控制网基准，完成基准设计。
1.2 GPS平面控制网图形设计对于GPS平面控制网设计而言，图形设计至关重要，会直接决定高铁施工控制测量的精度，根据GPS控制网的灵活布置、不需要控制点通视的特点，可以选择多种控制网图形设计，比如点连式，尽管工作效率较高，但是精度不够，无法满足高铁施工的精度需求。
再比如网连式，尽管精度较高，但是工作量较多，费用消耗高，也不使用。
因此，具体图形设计方式需要结合具体高铁施工情况进行选择[2]。
2 GPS平面控制网观测2.1 GPS接收机安置第一，针对普通控制点，需要将GPS接收机固定在专用测量基座上，再将其固定在三脚架上，实现接收机和基座中心对齐，进而将基座目镜和控制点中心对齐，将基座上的圆水准气泡调平。
第二，针对强制对中点位，GPS接收机安装就较为简单，在安装之前需要将控制点周围的杂物清理干净，将其固定在专用基座上，在基座两侧用螺纹连接杆和强制对中点位链接起来，并通过圆水准气泡整平基座。
第三，考虑到天线相位中心容易存在误差，可以将接收机的定向装置指向北部，并考虑当地是否存在磁场，保证接收机指向准确无误，控制在3°～5°范围内。
GPS定位技术在工程施工测量中的应用
浅谈GPS定位技术在工程施工测量中的应用摘要：本文简要论述了gps定位技术在工程施工测量中应用的基本原理，应用于工程测量的优缺点及相关处理措施，在工程测量中的具体操作方法，在实践中误差来源分析及改进措施，为今后gps 定位技术应用与工程测量提供了一定的参考。
关键词：gps定位技术；工程施工测量；基本原理；优缺点；操作方法；误差分析1引言gps英文全名是“global position system”，意为“全球定位系统”，简称gps系统。
该系统是以卫星为基础的无线电导航定位系统。
gps空间部分使用了二十四颗卫星组成的星座，卫星高度约20200公里，分布在六条升交点互隔60度的轨道面上，每条轨道上均匀分布四颗卫星，相邻两轨道上的卫星相隔40度，使得地球任何地方至少同时可看到四颗卫星。
gps测量通过接收卫星发射的信号并进行数据处理，从而求定测量点的空间位置，它具有全球性、全天侯、连续性、实时性导航定位和定时功能，能提供精密的三维坐标、速度和时间，而且具有良好的抗干扰性和保密性。
目前，在工程测量中，为了保证控制测量和施工放样的精度，满足工程质量要求，gps定位技术被广泛应用于工程施工测量中。
2工程测量中应用gps定位技术的基本原理gps 定位系统主要由空间卫星星座、地面监控站及用户设备三部分构成。
⑴空间卫星星座由24 颗卫星均匀分布在6个轨道平面内，gps 卫星用l 波段的两个无线电载波向使用者连续不断地发送导航定位信号，信号中含有卫星的位置坐标信息，使卫星成为一个动态的已知点。
在地球的任何地点、任何时刻，在高度角15°以上，平均可同时观测到6 颗卫星，最多可达到9 颗。
⑵地面监控站主要由分布在全球的一个主控站、三个注入站和五个监测站组成。
主控站收集各监测站的观测数据，计算各卫星的轨道参数、钟差参数等，并将这些数据传送到注入站，再由注入站将主控站发来的导航信息数据注人到相应卫星的存储器中。
⑶用户设备由gps 接收机、数据处理软件及终端设备（如计算机）等组成。
GPS在工程施工控制测量中的应用
GPS在工程施工控制测量中的应用摘要：随着国家基础设施的大力建设，对工程的施工质量也提出了更高的要求，而工程测量是工程施工的前期基础工作，它对工程施工的准确定位起到关键性的作用。
GPS测量技术以其全天候、实时性、高精度的优势在工程施工测量中得到了越来越多的应用。
本文主要以GPS测量技术在工程施工中的应用、以及测量工作的不足做简要的阐述。
关键词：GPS测量；误差；精度控制1 GPS测绘技术概述GPS（Global Positioning System）是全球定位系统的简称，它是一个由空间星座、地面监控以及用户设备组成的中距离圆型轨道卫星导航系统，这种系统最初是由美国为了军方应用而发明的，它的主要作用就是提供时间、导航以及准确的三维坐标等功能。
后来，随着科学技术的发展进步，GPS技术得到更加充分的发展，在很多领域得到广泛应用。
在工程测绘中，GPS定位测量技术的应用是一次技术革新，使工程测绘工作进入到一个新的发展阶段。
在工程测绘中，GPS定位测量技术之所以被称为是一次革命性的变革，是因为它具有以下特点。
第一，定位精度高。
与传统的工程测绘技术相比，GPS定位测量技术的最大特点就是定位精度高，从而为工程建设工作提供更为精确的数据信息，在很大程度上保证了工程测量的质量。
第二，测量速度快。
在过去，传统的手工工程测量技术工作效率低下，浪费了大量的人力和物力资源。
而GPS定位测量技术的测量速度很快，只需要几分钟甚至几秒就可以完成定位作业，测量速度非常快。
2 GPS技术的特点2.1 实时定位全球定位系统的最大特点就是能够对地球上的任意静止或者运动的目标进行定位，显示其精确的经纬度和运动的速度，所以运用GPS进行导航，就能够更好的保证运动载体依据设计好的路线进行运动。
这种全天候精确定位系统的应用对于目标导航来说是最恰当不过的了。
2.2 观测时间短就观测20km以内基线需要的时间来看，在没有应用GPS测量技术进行观测的情况下，使用传统的静态相对定位模式来测量，至少需要十五分钟的时间，但是采取实时动态定位模式之后，观测所需的时间最多不超过五分钟，有时候几秒钟就能完成。
GPS-RTK技术在铁路定测中的应用
GPS-RTK技术在铁路定测中的应用摘要：随着我国城市建设规模的扩大，经济的迅速发展，交通运输的经营管理和铁路建设工程将是一个重要问题。
过去，铁路建设的测量任务主要靠经纬仪、全站仪等来完成，随着GPS技术发展，GPS在铁路建设工程中的应用越来越广泛。
本文详细的介绍了GPS在铁路定测应用的过程、工作方法及精度要求，阐述了RTK技术的高精度和可靠性，并通过作业分析，总结了RTK技术在铁路定测中的应用价值。
关键字：RTK;铁路;定测;应用Abstract: This paper describes the GPS application process, working methods and accuracy requirements in railway location survey, described the accuracy and reliability of RTK technology, and through job analysis, summed up the value of RTK technology in the railway location survey.Key words: RTK; railway; location survey; application中图分类号：F530.33 文献标识码：A文章编号：2095-2104（2012）0引言Rtk技术又称载波相位差分技术，是实时处理两个测站载波相位观测值的差分方法，是以空间大地坐标（WGS-84）为实时观测数据源，利用实时数据处理技术和数据传输技术，在RTK的作业模式下通过数据链在系统内组成差分观测值，实时处理流动站观测值及由基准站发射电台传送给流动站的指定坐标系统下的高精度定位结果的一个测绘系统。
RTK系统的组成：基准站、流动站、观测手簿等三部分组成。
本文以铁路定测项目为例，深入RTK在中线测量、断面测量中是如何展开工作，以及达到的精度标准、误差影响进行分析，他对进一步加强RTK在铁路定测中的应用具有很大的意义。
GPS-RTK技术在铁路中线放样中的应用
GPS-RTK技术在铁路中线放样中的应用RTK定位技术是以载波相位观测值为根据的实时差分GPS定位技术，实施动态测量。
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。
流动站不仅通过数据链接收来自基准站的数据，还要采集GPS观测数据，并在系统内组成差分观测值进行实时处理，同时通过输入的相应的坐标转换参数和投影参数，实时得到流动站的三维坐标及精度。
1.RTK在铁路定测中的作业模式1.1选择作业时段铁路沿线地物地貌复杂多变，应根据地形、天气、交通情况结合卫星预报合理安排工作计划。
1.2求取平面和高程转换参数由于铁路线路都为条状且一般较长，北京54坐标投影变形大，通常采用施工坐标与WGS84坐标计算平面参数。
高程转换参数用WGS84高程与国家高程基准正常高计算。
选取计算参数控制点一般选择3对6个点，至少4个点，作业区域应在参数转换控制点范围内。
1.3 铁路要素输入GPS手簿根据设计铁路各要素输入道路的起点里程和坐标、直线、圆曲线、缓和曲线、终点等各要道路要素，输入过程中应边输入边通过道路的里程和坐标进行检查，癖免错误输入和造成的全面错误而全面返工。
1.4基准站选定基准站应设置测段中间、地面坚实稳定、交通便利、四周开阔高度角在15度以上没有高大建筑和遮挡物（也就是我们常说的与天通视）、没有大功率发射源影响GPS信号接收与电台的发射。
1.5基准站设置将基准站接收机设在基准点上，开机后进行必要的系统设置、无线电设置及天线高等输入工作。
流动站接收机开机后进行流动站的设置和初始化工作。
设置工作完成后应检测控制点的坐标和高程与静态GPS和水准成果比较，精度满足要求和才能开展下一步工作。
如精度不满足要求应分析原因。
1.6 野外道路放样道路放样精度应满足设计和下一步工作需要，放样点里程和坐标应与道路理论里程和坐标比较满足要求才能存储和下一里程放样。
各地形变发点、特征点都应放样中桩， 2.RTK动态测量的特点在能够接收GPS卫星信号的任何地方，可进行全天候作业。
浅议GPS技术在铁路施工测量中的优势
l i_一裂蹴YV A L L E J L 浅议G P S技术在铁路施工测量中的优势【摘要】G PS技术以其定位精度高，G PS测量的发展前途无黾。
【关键词】G PS控制测量精度中图分类号：TU l9文献标识码：姚育文(中铁十八局集团华南公司广西南宁630000)应用科学观测自动化，不需测站间通视及喇型与精度关系不大的优势，已成为控制测量的主要技术手段之一．而与常规测量相比，^文童编号：1671--7597(2008)1110125一01铁路工程一般由桥梁工程、路基工程、沟涵排水工程、隧道工程等附属T程组成，构造繁杂，线路线型多变．施工里程一般较长，施丁测量任务繁琐，因此在铁路施工过程中，施工测量是控制其-J二程质量的重要手段，也直接影响整个铁路施工T程的成本和进度。
G PS技术作为一种高精度的自动化控制测量技术。
在铁路施工测晕中大有町为：它不仪能够根据铁路施工特点，突出施工测量的主要任务和下作重点。
而且还能建立健全规范的施工检测程序和施上测量顺序，从而通过相关技术和管理措施进行有效的实施，对施工测量进行控制，优化了测量下作环节，节约了测量成本，取得了非常显著的效果，也为铁路施_L提供了强有力的依据。
以卜．试作具体分析：一、G P S的简介全球定位系统G PS是美国从卜世纪70年代开始研制，历时20年，耗资200亿美元，于1994年伞面建成的利用导航卫星进行测时和测距。
具有在海、陆、空进行全方位实时i维导航与定位能力的新一代卫星导航与定位系统。
它不仅具有良好的抗干扰性和保密性，而且具有全球性、全天候、连续性、实时性的精密三维导航与定位能力，能为各类用户提供精密的三维坐标、速度和时间。
二、G P S测量原理G PS系统采用高轨测距体制，以观测站至G PS卫星之间的距离作为基本观测量。
为了获得距离观测量，主要采用两种方法：一4是测量G PS卫星发射的测距码信号到达用户接收机的传播时间，即伪距测量；二是测量具有载波多普勒频移的G PS卫星载波信号与接收机产生的参考载波信号之间的相位差，即载波相位测量。
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浅谈GPS在铁路施工中的应用
摘要：随着GPS定位技术的出现和不断发展完善, 使测绘定位技术发生了革命性的变革, 为工程测量提供了崭新的技术手段和方法。
尤其是长距离大范围的铁路工程，GPS有不可代替的优势，本位主要介绍GPS的组成、特点、原理以及GPS在铁路施工中的应用，对GPS为工程建设更好地服务具有一定的指导意义。
关键词：GPS；铁路施工；测量
铁路工程建设中，以往大多采用传统的测量方法进行控制网建立及施测，由于该类测量控制网大多以狭长形式布设，并且很多工程穿越山林，周围已知控制点很少，使得传统测量方法在网形式布设、误差控制等多方面带来很大问题。
同时传统方法作业时间也比较长，直接影响了工程建设的正常进展。
自从将GPS 技术引入该领域以来，使其测量效率及测量精度得到可喜的提高。
一、GPS的组成
1 空间部分
GPS的空间部分是由24颗卫星组成(21颗工作卫星；3颗备用卫星），它位于距地表20200km的上空，均匀分布在6 个轨道面上,轨道倾角为55°。
卫星的分布使得在全球任何地方、任何时间都可观测到 4 颗以上的卫星，并能在卫星中预存导航信息。
2 地面控制系统
地面控制系统由监测站、主控制站、地面天线所组成，主控制站位于美国科罗拉多州春田市。
地面控制站负责收集由卫星传回之讯息，并计算卫星星历、相对距离、大气校正等数据。
3 用户设备部分
其主要功能是能够捕获到按一定卫星截止角所选择的待测卫星，并跟踪这些卫星的运行。
当接收机捕获到跟踪的卫星信号后，就可测量出接收天线至卫星的伪距离和距离的变化率，解调出卫星轨道参数等数据。
根据这些数据，接收机中的微处理计算机就可按定位解算方法进行定位计算，计算出用户所在地理位置的经纬度、高度、速度、时间等信息。
二、GPS工作原理及特点
1 GPS卫星定位基本原理:卫星不间断地发送自身的星历参数和时间信息，用户接收到这些信息后，经过计算求出接收机的三维位置，三维方向以及运动速
度和时间信息。
实际上是将卫星作为动态空间已知点，利用距离交会的原理确定接收机的三维位置。
2 GPS测量的主要特点：
⑴测站之间无需通视
GPS测量不要求观测站之间相互通视，只许保持观测站上空开阔即可，因此可大量节省造标费用。
由于无需点位间通视，点位位置可根据需要灵活布设，这样就省去经典测量控制网中的传递点、过度点的测量工作。
⑵定位精度高
GPS定位技术的工程应用表明，其相对定位精度在50km以内时可达10-6，在100～500km时精度可达10-7，在300～1500m工程精密定位测量中，1h以上的观测的解其平均平面误差小于1mm。
目前，GPS在测量工程领域的各种应用足以满足工程实际对定位测量的精度要求。
⑶观测时间短
随着GPS系统的不断完善，软件与硬件的不断更新，目前，在20km以内的相对静态定位，观测时间仅需120min；快速静态相对定位测量时，当每个流动站与基准站相距在15km以内时，流动站观测时间只需1～2min，然后随即定位，每站观测时间仅需几秒钟。
⑷提供三维坐标
传统测量控制是将平面和高程采用不同的方法分别施测，而GPS测量在精确测定观测站的平面位置时，还可以精确测定观测站的大地高程。
⑸操作简便
GPS测量的自动化程度非常高，有的已达到“傻瓜化”的程度。
操作员只需安装并开关仪器、量取仪器高度和监视仪器的工作状态，其他工作则由GPS接收机自动完成。
⑹全天候作业
GPS定位观测可以在1天24小时内的任何时间、任何地点连续进行，且不受天气状况的影响。
三、GPS在铁路施工中的应用
1 静态GPS测量在铁路施工中的应用
⑴建立新的控制网
对于某工程区域内，由于常规测量方法受横向通视和作业条件的限制，作业强度大，且效率低，耗时费力而且需要大量的财力，难以满足铁路施工建设的需要。
因此应该考虑选用GPS技术来建网。
这样可以降低劳动作业强度，减少野外砍伐工作量，提高作业效率
⑵检核和改善已有控制网
对于现有的控制网由于经典观测手段的限制，精度指标和点位分布都不能满足施工的需要，但是考虑到原有的继承性，最经济、有效的方法就是利用高精度GPS技术对原有老网进行全面发行合理布设GPS网点，并昼与老网重合，再把GPS数据和经典控制网一并联合平差处理，从而达到对老的检核和改善的目的。
⑶对已有控制网进行加密
对于已有的控制网，除了本身点位密度不够以外，人为的破坏也相当严重，影响了工程测量的进度，常规控制测量如导线测量，要求点间通视，费工费时，且精度不均匀。
为了满足基本建设的急需，采用GPS技术对重点地区进行控制点加密是一种行之有效的手段。
布设加密网时要尽量和本区域的高等级控制点重合，以便较好地把新网同老网匹配好，从而避免控制点误差的传递。
⑷静态GPS 用于水准测量
利用GPS 和水准测量成果确定似大地水准面的方法为GPS 水准。
目前主要有GPS 水准高程(简称GPS 水准) 、GPS 重力高程和GPS 三角高程等方法。
在实际运用中主要采用GPS 水准高程方法来确定似大地水准面。
所谓GPS 水准就是在小区域的GPS 网中,用水准测量的方法联测网中若干GPS 点的正常高(这些联测点称为公共点) ,那么根据各GPS 点的大地高就可求得各公共点上的高程异常。
然后由公共点的平面坐标和高程异常采用数值拟合计算方法,拟合出区域的似大地水准面,即可求出各点高程异常值,并由此求出各GPS 点的正常高。
2 动态GPS测量在铁路施工中的应用
⑴用地测量
在建设用地勘测定界测量中，RTK技术可实时地测定界桩位置，确定土地使用界限范围，计算用地面积。
利用RTK技术进行勘测定界放样是坐标的直接放样，建设用地勘测定界中的面积量算，实际上由GPS软件包中的面积计算功能直接计算并进行检核。
避免了常规的解析法放样的复杂性，简化了建设用地勘测定界的工作程序。
⑵线路中线定线
利用GPS进行线路中线放样，放样工作一人也可完成。
将线路参数如线路起终点坐标、曲线转角、半径等输入RTK的外业控制器，即可放样。
放样方法灵活，即能按桩号也可按坐标放样，并可以随时互换。
放样时屏幕上有箭头指示偏移量和偏移方位，便于前后左右移动，直到误差小于设定的为止。
⑶桥梁结构物放样
利用GPS进行桥梁结构物放样时，点与点之间不要求必须通视，两三分钟测一个点，简捷方便，精度高，大大提高了作业效率。
它的平面坐标定位精度在5mm±1ppm左右，这完全满足施工要求。
⑷路基断面测量及土石方量计算
利用GPS进行数据采集，待所有数据通过校验后，将最终数据利用专业成图软件形成比较形象的数据，即我们所看到的成果——断面图，并根据断面图计算土石方量。
四、结语
GPS的出现，是测量史上的一次重大的革命，是测量技术进步的重要表现，它的出现，使得测量变得更加的简洁化，也为施工降低了人力、财力的消耗，为整个工程提供基础保证。
现在GPS在铁路施工中得到普及，逐步取代传统测量模式，成为铁路施工中控制测量的首选。
参考文献：
[1]黄声享，郭英起，易庆林. GPS在测量工程中的应用[M].北京：测绘出版社，2007.
[2]郝彦青. GPS-RTK技术在工程测量中的应用与注意事项[J]. 现代企业文化.2009（30）：30-0169-02
注：文章内所有公式及图表请用PDF形式查看。