rtk在鐵路測量中的應(yīng)用探討

1、<p>　　RTK在鐵路測量中的應(yīng)用探討</p><p>　　摘要：隨著測量技術(shù)的不斷發(fā)展,GPS—RTK已基本上取代了傳統(tǒng)的測量手段,廣泛用于公路、鐵路、工程等方面。在鐵路方面的測量技術(shù)也逐漸發(fā)展成熟，在新建鐵路的勘測、設(shè)計、施工以及既有鐵路復(fù)測方面取得了不菲成果。本文介紹了RTK技術(shù)的工作原理和技術(shù)的應(yīng)用情況，具體探討了RTK在鐵路測量中的幾種應(yīng)用類型，并具體分析了RTK在鐵路測量中應(yīng)用的技術(shù)要點。

2、 </p><p>　　關(guān)鍵詞：RTK；鐵路測量；應(yīng)用 </p><p>　　Abstract: with the continuous development of measurement technology, GPS - RTK has largely replaced the traditional measurement method, is widely used in hig

3、hway, railway, engineering, etc. Measurement in railway technology mature gradually, also in a newly built railway survey, design, construction and existing railway reiteration made a lot of achievements. This paper intr

4、oduces the work principle of RTK technology and technology, the application of concrete in RTK measurement on the railway d</p><p>　　Key words: RTK; Railway measurement; application. </p><p>　　中

5、圖分類號：P204文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A文章編號：2095-2104(2013) </p><p>　　一、RTK技術(shù)的工作原理 </p><p>　　1、GPS實時動態(tài)(RTK)測量技術(shù) </p><p>　　該技術(shù)是以載波相位觀測量為依據(jù)的實時差分GPS測量技術(shù)，它能夠?qū)崟r地獲得測站點在指定坐標(biāo)系中的三維定位結(jié)果,能達(dá)到厘米級精度。RTK系統(tǒng)主要由一個參考站(即基準(zhǔn)站)

6、、若干個流動站、數(shù)據(jù)通訊系統(tǒng)三大部分組成。在RTK作業(yè)模式下，基準(zhǔn)站通過數(shù)據(jù)鏈將其觀測值和測站坐標(biāo)信息一起傳送給流動站。流動站不僅通過數(shù)據(jù)鏈接收來自基準(zhǔn)站的數(shù)據(jù)，還要采集GPS觀測數(shù)據(jù)，并在系統(tǒng)內(nèi)組成差分觀測值進(jìn)行實時處理，同時給出厘米級定位結(jié)果，歷時不到1s。流動站可處于靜止?fàn)顟B(tài)，也可處于運動狀態(tài)，完成周模糊度的搜索求解。在整周未知數(shù)解固定后,即可進(jìn)行每個歷元的實時處理，只要能保持4顆以上衛(wèi)星相位觀測值的跟蹤和必要的幾何圖形，則流動站

7、可隨時給出厘米級定位結(jié)果。 </p><p>　　2、RTK技術(shù)的關(guān)鍵在于數(shù)據(jù)處理技術(shù)和數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)： </p><p>　　①數(shù)據(jù)處理技術(shù)：目前采用運動中快速求解整周模糊度的算法OTF已能在1min內(nèi)實現(xiàn)整周模糊度快速準(zhǔn)確求解，較好地解決GPS信號失鎖狀態(tài)下快速重新初始化。 </p><p>　?、跀?shù)據(jù)傳輸技術(shù):RTK定位時要求基準(zhǔn)站接收機實時地把觀測數(shù)據(jù)（偽距觀

8、測值，相位觀測值）及已知數(shù)據(jù)傳輸給流動站接收機，數(shù)據(jù)量比較大，一般都要求9600的波特率，這在無線電上不難實現(xiàn)。 </p><p>　　二、RTK技術(shù)的應(yīng)用情況 </p><p>　　實時動態(tài)(RTK)定位有快速靜態(tài)定位和動態(tài)定位兩種測量模式，兩種定位模式相結(jié)合，在公路工程中的應(yīng)用可以覆蓋公路勘測、施工放樣等前端數(shù)據(jù)采集。 </p><p>　　1、快速靜態(tài)定位模式

9、。要求GPS接收機在每一流動站上，靜止的進(jìn)行觀測。在觀測過程中，同時接收基準(zhǔn)站和衛(wèi)星的同步觀測數(shù)據(jù)，實時解算整周未知數(shù)和用戶站的三維坐標(biāo)，如果解算結(jié)果的變化趨于穩(wěn)定，且其精度已滿足設(shè)計要求，便可以結(jié)束實時觀測。一般應(yīng)用在控制測量中，如控制網(wǎng)加密；若采用常規(guī)測量方法(如全站儀測量)，受客觀因素影響較大，在自然條件比較惡劣的地區(qū)實施比較困難，而采用RTK技術(shù)可起到事半功倍的效果。單點定位只需要5-10min，隨著技術(shù)的不斷發(fā)展，定位時間還會

10、縮短，不及靜態(tài)測量所需時間的五分之一，在公路測量中可以代替全站儀完成導(dǎo)線測量等控制點加密工作。 </p><p>　　2、動態(tài)定位。測量前需要在一控制點上靜止觀測數(shù)分鐘(有的儀器只需2～10s)進(jìn)行初始化工作，之后流動站就可以按預(yù)定的采樣間隔自動進(jìn)行觀測，并連同基準(zhǔn)站的同步觀測數(shù)據(jù)，實時確定采樣點的空間位置。目前，其定位精度可以達(dá)到厘米級。動態(tài)定位模式在公路勘測階段有著廣闊的應(yīng)用前景，可以完成地形圖測繪、中樁測量

11、、橫斷面測量、縱斷面地面線測量等工作。測量2～4s，精度就可以達(dá)到1～3cm，且整個測量過程不需通視，有著常規(guī)測量儀器不可比擬的優(yōu)點。 </p><p>　　三、RTK在鐵路測量中的應(yīng)用探討 </p><p>　　1、線路中線、邊坡放樣 </p><p>　　RTK測量技術(shù)用于鐵路中線放樣,放樣工作一人也可完成。將線路參數(shù)如線路起點終點坐標(biāo)、曲線長度,轉(zhuǎn)角、半徑。線

12、路斷面數(shù)據(jù),邊坡坡度等輸入RTK的外業(yè)控制器,即可放樣。放樣方法靈活,既能按樁號也可按坐標(biāo)放樣,并可以隨時互換。放樣時屏幕上有箭頭指示偏移量和偏移方位,便于前后左右移動,直到誤差小于設(shè)定的為止。由于每個點位的測量都是獨立完成的,不會產(chǎn)生累積誤差,各點放樣精度趨于一致。同時,GPS接收機只需在小范圍內(nèi)無遮擋,保證信號接收,就能滿足中線測設(shè)要求,特別在山區(qū)中線測設(shè)中可大量減少轉(zhuǎn)點和砍伐樹木工作,節(jié)省大量的人力,提高測量進(jìn)度。放樣時為了減少誤

13、差,測到一定距離時與鄰近的控制點校合坐標(biāo)數(shù)據(jù)。做到及時檢查,如有問題能夠及時發(fā)現(xiàn)并改正 </p><p>　　2、鐵路縱、橫斷面測量 </p><p>　　鐵路中線確定后，利用中線樁點坐標(biāo)，通過繪圖軟件，即可給出路線縱斷面和各樁點的橫斷面。由于所用數(shù)據(jù)都是測繪地形圖時采集來的，因此不需要再到現(xiàn)場進(jìn)行縱、橫斷面測量，從而大大減少了外業(yè)工作。如果需要進(jìn)行現(xiàn)場斷面測量時，也可采用實時ＧＰＳ測量。

14、與傳統(tǒng)方法相比，在精度、經(jīng)濟、實用性各方面都有明顯的優(yōu)勢。 </p><p><b>　　3、變形觀測 </b></p><p>　　利用實時ＧＰＳ動態(tài)變形監(jiān)測網(wǎng)具有毫米級的精度，比一般工程控制網(wǎng)高一個數(shù)量級。實踐表明，如果用較長的觀測時間，分幾個時段進(jìn)行觀測，并采取強制對中，觀測時天線指北等措施，長度不超過4km的基線向量可達(dá)到２～３mm的精度。 </p>

15、;<p><b>　　4、施工測量 </b></p><p>　　GPS-RTK應(yīng)用于施工測量在鐵路施工過程中,要經(jīng)常實時恢復(fù)中線和顯示線路位置,只要輸入線路中線的三維坐標(biāo)(高程為設(shè)計值),就可以在確定中樁位置的同時顯示中樁的填挖高度,測量精度為厘米級,RTK技術(shù)應(yīng)用于恢復(fù)中線和其它被破壞樁位,以及實時顯示線路的三維動態(tài)施工狀態(tài),具有其它儀器不可比擬的優(yōu)點。 </p>

16、;<p><b>　　5、既有線測量 </b></p><p>　　既有線測量目的主要是為再現(xiàn)鐵路的既有線形,為鐵路養(yǎng)護(hù)、維修及二線建設(shè)提供基礎(chǔ)資料其數(shù)據(jù)處理方法和精度評定也不同于其它測量工作。既有線測量以鐵路的線路中線為基本控制線,沿線路方向進(jìn)行測量,因不能在道床部位設(shè)置固定標(biāo)志,且軌道受行車和養(yǎng)護(hù)的擾動不能保持原位,所以必須在道床以外設(shè)置外移樁或護(hù)樁,以外移樁為基準(zhǔn)點標(biāo)定線

17、路中線的測定點。當(dāng)列車行車速度大幅度提高后,車輛行車密度增大,在既有線上置鏡測量受行車影響很大,施測比較困難。在許多曲線地段,由于視線不良,為保證測量精度,同時保證人身、儀器和行車安全,往往需多人配合,是一項較為繁重的工作。112適于既有線的RTK技術(shù)作業(yè)模式如上所述,對既有線進(jìn)行測量有其自身的特點,沿既有鐵路中線測量,受鐵路行車干擾。而且測量基準(zhǔn)點選取、測量數(shù)據(jù)的處理也不同于一般的測量工作。因此結(jié)合RTK技術(shù)作業(yè)原理和特點,提出連續(xù)三

18、角網(wǎng)重復(fù)設(shè)站法測量既有線。其基本配置模式為1+2模式,即一個參考站,兩個流動站。一次作業(yè),參考站覆蓋范圍小于15km。當(dāng)一個參考站的覆蓋范圍不足以覆蓋所需測段時,應(yīng)根據(jù)情況,建立新的參考站,繼續(xù)測量。流動站測量結(jié)束后,要在現(xiàn)有已知點檢驗轉(zhuǎn)換參數(shù)的正</p><p>　　四、RTK在鐵路測量中應(yīng)用的技術(shù)要點 </p><p>　　以RTK在某鐵路測量中的作業(yè)模式為例，測量區(qū)間地勢比較平坦，地

19、形變化不大，但是測量區(qū)間，村莊及障礙物密集，通視條件很差，這樣，RTK技術(shù)就得到了充分的應(yīng)用。 </p><p><b>　　1、控制測量 </b></p><p>　　控制測量包含平面控制和高程控制測量，RTK測量前首先對整個測區(qū)進(jìn)行平面控制和高程控制測量，這項工作在喀和鐵路初測中完成。2、坐標(biāo)轉(zhuǎn)換參數(shù)計算 </p><p>　　利用GPS靜

20、態(tài)測量方法建立的測區(qū)控制網(wǎng)，合理選擇控制網(wǎng)中已知的WGS—84和地方獨立網(wǎng)格坐標(biāo)以及高程的公共點，求解轉(zhuǎn)換參數(shù)，為RTK動態(tài)測量做好預(yù)備。選擇轉(zhuǎn)換參數(shù)時要注重以下兩個問題：①要選測區(qū)四面及中心的控制點，均勻分布；②為提高轉(zhuǎn)化精度，最好選３個以上的平面和高程點，利用最小二乘法求解轉(zhuǎn)換參數(shù)。轉(zhuǎn)換參數(shù)可以通過室內(nèi)對初測GPS控制點解算，也可以現(xiàn)場重新采集GPS點WGS—84坐標(biāo)，實測計算。兩種方法根據(jù)現(xiàn)場情況確定。 </p>&

21、lt;p><b>　　3、基準(zhǔn)站選定 </b></p><p>　　由于測量段村莊比較密集，對鎖定衛(wèi)星帶來了困難，所以基準(zhǔn)站的選擇尤其重要?；鶞?zhǔn)站的設(shè)置除滿足GPS靜態(tài)觀測的條件外，還應(yīng)設(shè)在地勢較高，四面開闊的位置，便于電臺的發(fā)射以及遠(yuǎn)離大功率無線電和大片水域?；鶞?zhǔn)站設(shè)在具有地方網(wǎng)格坐標(biāo)和WGS—84坐標(biāo)的已知點上，也可未知點設(shè)站。 </p><p><b

22、>　　4、外業(yè)操作 </b></p><p>　　將基準(zhǔn)站接收機設(shè)在基準(zhǔn)點上，開機后進(jìn)行必要的系統(tǒng)設(shè)置、無線電設(shè)置及天線高等輸入工作。流動站接收機開機后首先進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)置，輸入轉(zhuǎn)換參數(shù)，再進(jìn)行流動站的設(shè)置和初始化工作。通常公布的坐標(biāo)系統(tǒng)和大地水準(zhǔn)面模型不考慮投影中的當(dāng)?shù)仄睿虼艘ㄟ^點校正來減少這些偏差，獲得更精確的當(dāng)?shù)鼐W(wǎng)格坐標(biāo)，且確保作業(yè)區(qū)域在校正的點范圍內(nèi)。 </p><

23、p><b>　　參考文獻(xiàn) </b></p><p>　　[1]TB10101-2009 新建鐵路工程測量規(guī)范 </p><p>　　[2]孔祥元，等．控制測量學(xué)[M].武漢：武漢測繪科技大學(xué)出版社，2008. </p><p>　　[3]何存見.RTK 在鐵路測量中的應(yīng)用[J].測繪與地理空間信息，2010（04）. </p>