论文部分内容阅读
摘要：传统的铁路曲线测量方法不能全面、快速、精确的为铁路工作人员提供确切、详细的线路维修数据。伴随着科学技术的进步，全站仪和GPS RTK技术也取得了前所未有的发展，本课题皆在通过研究全站仪和GPS RTK既有曲线坐标算法，通过本算法计算出铁路线路的拨道量，进而为改善线路状态提供科学可靠的依据。
关键字：全站仪；GPS；拨道量；坐标法
1．引言
伴随着科学技术的进步，全站仪和GPS RTK技术也取得了前所未有的发展，并且已经被广泛的应用在各种行业中，常规的铁路测量方法正在被全新技术的、现代的全站仪和GPS RTK测绘技术所代替。
2．既有曲线坐标计算
既有曲线各点的测量方法比较多，通常使用的有：经纬仪偏角法、全站仪极坐标法和GPS坐标转换法。不同的测量方法其既有曲线的坐标计算也不同，本课题主要研究全站仪和GPS测量既有曲线坐标计算。
2．1全站仪测量既有曲线坐标计算
全站仪在铁路中测量曲线，主要是将全站仪放置于铁路线路的目标测量位置，全站仪主要用于测量铁路上各个目标测量点的水平视角以及视距，然后利用测绘的实时数据以及全站仪的置镜点构成一定的几何关系，采用数学函数中的三角函数去计算目标测量点的平面坐标。
任意点置镜测量既有曲线极坐标法计算，特别适用于光电测距仪(全站仪) 的曲线坐标计算。任意点置镜极坐标法测量曲线的特点是：灵活，效率高，宜广泛推广使用。
2．2GPS测量既有曲线坐标计算
GPS测量既有曲线坐标计算，主要是采用全球坐标定位仪对测量点进行坐标定位，接着通过三角函数中的直角坐标转换计算出坐标系的坐标值。图1是GPS坐标转曲线切线坐标计算，为向量AB即坐标轴在平面坐标系中的方向角度：
公式中是平面坐标与切线坐标轴之间的夹角，通过三角函数中的反正切函数求得，方向角通过计算会出现下面的六种情况：
(1)如果和：；
(2)如果和：；
(3)如果和：；
(4)如果和：；
(5)如果和：；
(6)如果和：。
图1 GPS坐标转曲线切线坐标
此外，与平面坐标夹角为：
将大地坐标系坐标原点平移至 B点， 并逆时针旋即可求得BI的值：
3铁路曲线测点拨量计算
拨量计算将目标点的测量曲线以第二曲线的ZH点为界，通过这个界点便可以分成两段单曲线，进而将复杂的双曲线拨量计算转换为单曲线的拨量计算。平面坐标法的曲线拨量计算，主要分为曲线以及缓拨量计算和圆曲线部分拨量计算。主要计算方法如下：
（1）前缓和曲线部分
公式中的为设计曲线Y坐标，为实测曲线Y坐标，为设计曲线计算点处切线角。
（2）圆曲线部分
-R
式中为设计曲线圆心坐标，为测点坐标，而H为曲线起点至坐标原点距离。
（3）后缓和曲线部分
式中为设计曲线计算点至终切线的距离，为实测曲线计算点至终切线的距离，为设计曲线计算点处切线角。
3. 结束语
本课题皆在通过研究全站仪和GPS测量铁路既有曲线坐标计算出既有线路的中心线坐标，并用测得的平面坐标通过测点拨量计算算法计算铁路线路的拨道量，从而校正既有线的曲线要素及其平面位置，达到改善线路状态的目的，目前，现代的全站仪和GPS测绘技术已经被投入铁路测量中，采用全站仪和GPS坐标法计算出的拨道量可用于大机维修作业或线路工区拨道作业。
参考文献
[1]祝建聪. 全站仪和GPS在铁路测量中的联合应用[J]，铁道勘测与设计，2009(02).
[2]徐绍权，张華海等. GPS测量原理及应用[M]，武汉大学出版社，2003，1.
注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。
关键字：全站仪；GPS；拨道量；坐标法
1．引言
伴随着科学技术的进步，全站仪和GPS RTK技术也取得了前所未有的发展，并且已经被广泛的应用在各种行业中，常规的铁路测量方法正在被全新技术的、现代的全站仪和GPS RTK测绘技术所代替。
2．既有曲线坐标计算
既有曲线各点的测量方法比较多，通常使用的有：经纬仪偏角法、全站仪极坐标法和GPS坐标转换法。不同的测量方法其既有曲线的坐标计算也不同，本课题主要研究全站仪和GPS测量既有曲线坐标计算。
2．1全站仪测量既有曲线坐标计算
全站仪在铁路中测量曲线，主要是将全站仪放置于铁路线路的目标测量位置，全站仪主要用于测量铁路上各个目标测量点的水平视角以及视距，然后利用测绘的实时数据以及全站仪的置镜点构成一定的几何关系，采用数学函数中的三角函数去计算目标测量点的平面坐标。
任意点置镜测量既有曲线极坐标法计算，特别适用于光电测距仪(全站仪) 的曲线坐标计算。任意点置镜极坐标法测量曲线的特点是：灵活，效率高，宜广泛推广使用。
2．2GPS测量既有曲线坐标计算
GPS测量既有曲线坐标计算，主要是采用全球坐标定位仪对测量点进行坐标定位，接着通过三角函数中的直角坐标转换计算出坐标系的坐标值。图1是GPS坐标转曲线切线坐标计算，为向量AB即坐标轴在平面坐标系中的方向角度：
公式中是平面坐标与切线坐标轴之间的夹角，通过三角函数中的反正切函数求得，方向角通过计算会出现下面的六种情况：
(1)如果和：；
(2)如果和：；
(3)如果和：；
(4)如果和：；
(5)如果和：；
(6)如果和：。
图1 GPS坐标转曲线切线坐标
此外，与平面坐标夹角为：
将大地坐标系坐标原点平移至 B点， 并逆时针旋即可求得BI的值：
3铁路曲线测点拨量计算
拨量计算将目标点的测量曲线以第二曲线的ZH点为界，通过这个界点便可以分成两段单曲线，进而将复杂的双曲线拨量计算转换为单曲线的拨量计算。平面坐标法的曲线拨量计算，主要分为曲线以及缓拨量计算和圆曲线部分拨量计算。主要计算方法如下：
（1）前缓和曲线部分
公式中的为设计曲线Y坐标，为实测曲线Y坐标，为设计曲线计算点处切线角。
（2）圆曲线部分
-R
式中为设计曲线圆心坐标，为测点坐标，而H为曲线起点至坐标原点距离。
（3）后缓和曲线部分
式中为设计曲线计算点至终切线的距离，为实测曲线计算点至终切线的距离，为设计曲线计算点处切线角。
3. 结束语
本课题皆在通过研究全站仪和GPS测量铁路既有曲线坐标计算出既有线路的中心线坐标，并用测得的平面坐标通过测点拨量计算算法计算铁路线路的拨道量，从而校正既有线的曲线要素及其平面位置，达到改善线路状态的目的，目前，现代的全站仪和GPS测绘技术已经被投入铁路测量中，采用全站仪和GPS坐标法计算出的拨道量可用于大机维修作业或线路工区拨道作业。
参考文献
[1]祝建聪. 全站仪和GPS在铁路测量中的联合应用[J]，铁道勘测与设计，2009(02).
[2]徐绍权，张華海等. GPS测量原理及应用[M]，武汉大学出版社，2003，1.
注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。