gps-rtk技術(shù)在鐵路地質(zhì)鉆孔放線測量中的應(yīng)用

1、<p>　　GPS-RTK技術(shù)在鐵路地質(zhì)鉆孔放線測量中的應(yīng)用</p><p>　　摘要：RTK技術(shù)的出現(xiàn)，使得野外實時測量精度達厘米級，它具有實時性好，精度高，速度快等優(yōu)點，是常規(guī)測量所無法比擬的，但要實現(xiàn)RTK的應(yīng)用，至少需要2臺以上的主機，況且GPS設(shè)備價格都不菲。但隨著我國對高速鐵路投資越來越大，資金問題已影響不大。因此，GPS-RTK在高鐵工程中從線路的測設(shè)，數(shù)據(jù)采集，線路放樣，應(yīng)用越來越廣。主

2、要從RTK技術(shù)在鐵路測量中的工作模式、數(shù)據(jù)鏈結(jié)構(gòu)、技術(shù)特點、RTK作業(yè)步驟、RTK成果精度影響因素等方面，進一步討論其在實際鐵路測量中的控制測量，線路勘探，中線測量，施工放樣等方面的應(yīng)用。 </p><p>　　關(guān)鍵詞：GPS-RTK；基準站；流動站；放樣 </p><p>　　中圖分類號：U231 文獻標識碼： A </p><p><b>　　引言 &

3、lt;/b></p><p>　　在工程施工中，越來越多的時候需要在野外快速得到一些測量數(shù)據(jù)，如快速測量并得到面積、快速測量原地面高程進而修改邊坡的坡度、快速放樣施工邊界保證施工進度等。盡管常規(guī)測量也可以滿足需要，但常規(guī)測量在實效性方面有著先天性的不足，而RTK技術(shù)的出現(xiàn)，可以很容易的到達這一點。 </p><p>　　RTK利用載波相位動態(tài)實時差分的技術(shù)，是GPS應(yīng)用的重大突破，它

4、的出現(xiàn)給控制測量、工程放樣、地形測量、及各種測量帶來了便捷，有效的提高了野外工作效率。在修建鐵路前都要進行地質(zhì)勘探測量，地質(zhì)鉆孔位置的放樣是地質(zhì)勘探的基礎(chǔ)，由于GPS-RTK是以載波相位觀測量實時差分為依據(jù)的動態(tài)定位技術(shù)，它能在施測的過程中實時得到三維坐標(平面坐標及高程)，且測量精度可達到厘米級，這就使其應(yīng)用在鐵路鉆孔放樣測量中成為可能。 </p><p>　　一、GPS-RTK技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀 </p>

5、;<p>　　GPS全球定位系統(tǒng)科技領(lǐng)先，覆蓋全球，功能強大，具有全天候連續(xù)性的定位功能，提供三維坐標精密無誤，能為各類用戶服務(wù)，周全快速；GPS分為常規(guī)測量和相對測量兩種，根據(jù)載波相位測量局域差方法原理，依照差分計算得出數(shù)據(jù)，根據(jù)算法模型，作業(yè)模型分為幾大種類，其中就有RTK、靜態(tài)、快速靜態(tài)等等；地殼變形觀測使用靜態(tài)作業(yè)模式，用于精度較高的測量，普通的工程測量使用快速靜態(tài)方法，碎部測量如數(shù)據(jù)采集，一般使用RTK測量，其特

6、點省時高效精度高；GPS定位主流中，非RTK技術(shù)莫屬。GPS性能強大，不受時空所限，精度高，服務(wù)完善，設(shè)備先進。 </p><p>　　二、RTK技術(shù)特點 </p><p>　?。ㄒ唬?、RTK的軟件環(huán)境 </p><p>　　目前應(yīng)用最為廣泛的GPS數(shù)據(jù)處理軟件有天寶公司的TrimbleGeomaticsOffice、徠卡公司的LGO等。一般要求軟件可以實時對載波相

7、位觀測值進行求解。并根據(jù)轉(zhuǎn)換參數(shù)、基準站的坐標，快速求解出實時相對于基準站的相對坐標值。另外軟件還應(yīng)該具有對靜態(tài)、快速靜態(tài)、基線解算、網(wǎng)平差、參數(shù)求解、大地水準面模型、放樣數(shù)據(jù)的編輯及上傳等功能。 </p><p>　?。ǘ?、整周未知數(shù)的搜索技術(shù) </p><p>　　RTK的數(shù)據(jù)處理時在實時狀態(tài)下在控制器（手簿）內(nèi)進行的，它基于線性無偏最小方差估計原理卡爾曼濾波技術(shù)來處理每一個歷元的觀

8、測值，一般說，RTK作業(yè)的數(shù)據(jù)處理的關(guān)鍵是對整周未知數(shù)的快速求解。實時的搜索并且唯一的判斷相對載波相位觀測量的初始化整周未知數(shù)。常用的搜索方法有：優(yōu)化Cholesky分解法；消去法；整周未知數(shù)快速逼近法（FARAf法）；模糊度函數(shù)法。一般說來，優(yōu)化Cholesky分解法采用的是當(dāng)前時刻為止的所有的歷元觀測值，同時會自動追加觀測值，與其他的搜索方法相比較。它的搜索效率是十分的顯著的。 </p><p>　　三、GP

9、S-RTK放樣測量流程 </p><p>　　1)收集測區(qū)控制點資料。作業(yè)前應(yīng)先收集測區(qū)的控制點資料，包括控制點的坐標、等級、中央子午線、坐標系，是常規(guī)網(wǎng)還是GPS控制網(wǎng)、控制點的地形和位置是否適合作動態(tài)GPS的參考站。如無可用控制點，尚需布設(shè)及測求GPS控制網(wǎng)。2)測區(qū)布置及參數(shù)設(shè)置。在實施放樣測量前，應(yīng)對整個測區(qū)進行合理布置，一般應(yīng)將測區(qū)分成若干個測段(測段長不超過10km)，且應(yīng)使每個測段的控制點較均勻的分

10、布在測段內(nèi)。同時，還應(yīng)設(shè)置相應(yīng)的系統(tǒng)參數(shù)，如定義要求的配置集、數(shù)據(jù)保存位置、坐標系統(tǒng)、天線類型、限差、衛(wèi)星高度角等。3)求出測區(qū)轉(zhuǎn)換參數(shù)。實際作業(yè)時，根據(jù)控制點的分布情況，選用每個測段內(nèi)至少3個以上分別有WGS-84地心坐標和北京54坐標或當(dāng)?shù)刈鴺说目刂泣c，由水準網(wǎng)資料可獲得選用點的高程，利用系統(tǒng)的相關(guān)軟件可求解出各測段的7個(或3個)轉(zhuǎn)換參數(shù)。為了得到RTK高程，還要求取測段比較準確的高程異常模型。4)基準站的選定和安置。根據(jù)各測段的

11、控制點情況，選擇堅實穩(wěn)定、地勢較高、臨空面廣闊、交通方便的位置作為基準站的架設(shè)點。為保證測量精度，基準站一般架設(shè)于各測段的中部，在基準站接收機上輸入WGS-84坐標，各相關(guān)參數(shù)、天線高、作業(yè)</p><p>　　四、中線測量與施工放樣 </p><p>　　利用RTK-GPS功能，我們可以實現(xiàn)： </p><p>　　1）在線路設(shè)計階段，利用RTK測量原地面高程、坐

12、標進而設(shè)計出合理的線路。2）在施工前期，把設(shè)計好的中線坐標上傳到GPS控制器內(nèi)，利用RTK的坐標放樣法，放樣出線路的邊界位置。3）利用RTK技術(shù)，在放樣緩和曲線時，在直緩點架設(shè)基準站，利用RTK的坐標幾何功能，放樣出緩和曲線的中線坐標及邊界位置。4）要在既有線旁邊修建一條復(fù)線，可以直接利用既有線的參數(shù)，通過RTK的坐標幾何中的偏移功能，很好的放樣出復(fù)線位置。5）由起點坐標與方位角或2端點坐標所定義的直線，由RTK的極坐標放樣法直接放樣。

13、利用道路測設(shè)軟件，使設(shè)計-測設(shè)-施工一體化，首先由道路設(shè)計軟件計算出道路中關(guān)鍵的集合坐標，并定義它們的平面和高程基準值，把信息存放在專用信息卡上，在野外，根據(jù)設(shè)計基準給出的測站與偏差值完成有關(guān)的樁位測設(shè)與標定，在整個作業(yè)過程中，利用軟件進行點位坐標的計算，并引導(dǎo)放樣工作的全過程。 </p><p>　　五、GPS-RTK在鐵路鉆孔放線測量中的應(yīng)用 </p><p><b>　　（

14、一）、工程概況 </b></p><p>　　某鐵路段全長347.67km，投資300億元，平均每千米造價8700萬元，設(shè)計時速200km。線路所經(jīng)過的南段都為山區(qū)，且沿線居民點較多，通視條件較差，地質(zhì)鉆孔放樣測量工作量大，采用常規(guī)的測量方法難以在較短的時間內(nèi)完成放樣工作，采用了3臺中海達V8接收機進行放樣測量工作。 </p><p><b>　　（二）、精度分析 &

15、lt;/b></p><p>　　1、RTK測量精度與遮擋物影響關(guān)系 </p><p>　　受客觀測量條件所限，在實際測量過程中一般很難避開遮擋物，接收衛(wèi)星信號，數(shù)傳電臺發(fā)射無線電信號，都不可避免地受遮擋物的影響。參照張孝軍先生提出的測試方法，在BC段的茂密樹林里予以了測試。在無樹木遮擋地方初始化后，進入樹林中樹木相對稀疏的地方進行測量。此時測量中初始化信息無丟失，數(shù)據(jù)鏈通訊較穩(wěn)定，

16、點位移與高程較差都不大，地形吻合較好。但當(dāng)進入樹林中央茂密的地方，就出現(xiàn)測點位移大，初始化信息丟失，且很難重新初始化的現(xiàn)象，測量無法得到繼續(xù)。另在通訊信號發(fā)射塔及高壓線附近測量結(jié)果偏差明顯增大，無法正常測量，當(dāng)距離達到500m后基本正常，對于在這500m內(nèi)的測量可仍用常規(guī)方法予以施測。 </p><p>　　2、GPS-RTK測量精度與精度因子的關(guān)系 </p><p>　　對遵義市紅花崗區(qū)

17、段的220個RTK放樣點在1954年北京坐標系統(tǒng)下進行約束平差計算得各放樣點的點位中誤差，并按不同的PDOP(PDOP為幾何精度衰減因子，它是反映GPS衛(wèi)星空間幾何位置分布對GPS測量影響的指標)值進行分類統(tǒng)計誤差。 </p><p>　　由統(tǒng)計結(jié)果可以得出如下結(jié)論:1)在RTK完成初始化之后，其測高精度已達到了儀器標稱精度。2)受衛(wèi)星分布影響，隨著PDOP值的增大，標準差有增大的趨勢。當(dāng)PDOP5時，標準差明顯

18、增大，但仍優(yōu)于標稱精度。3)接收衛(wèi)星數(shù)目為6顆~9顆的情況下，標準差變化不顯著，當(dāng)接收衛(wèi)星數(shù)為5顆時，標準差明顯增大，但仍能達到標稱精度指標。 </p><p><b>　　結(jié)束語 </b></p><p>　　TK技術(shù)是GPS定位技術(shù)的一個新的里程碑，它不僅具有GPS技術(shù)的所有優(yōu)點，而且可以實時差分獲得觀測結(jié)果及精度，使野外工作效率得到了極大的提高。 </p&