余志興

摘要：簡(jiǎn)要介紹了RTK技術(shù)的含義、系統(tǒng)的組成，結(jié)合在沙特南北鐵路測(cè)量實(shí)踐中的應(yīng)用，闡述了RTK在鐵路測(cè)量中的使用方法和應(yīng)用效果，以期RTK在鐵路工程施工測(cè)量中能更好地推廣應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：RTKtGPS測(cè)量；

中圖分類號(hào)：TU198文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1672-3198(2009)14-0269-01

1CTW200標(biāo)段工程概況

沙特南北鐵路CTW200標(biāo)段，位于沙特阿拉伯北部Hail和A1－Jour地區(qū)。其中土建部分總長(zhǎng)337.43 km，軌道部分總長(zhǎng)509.84 km。主要工程任務(wù)：路基土石方3391萬(wàn)方，橋梁21座，圓涵132座，箱涵359座，駱駝通道12座，車站1座，共需混凝土11萬(wàn)方。

2RTK技術(shù)概述

實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)(RTK)測(cè)量系統(tǒng)，是全球定位系統(tǒng)(GPS)測(cè)量技術(shù)與數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)的結(jié)合。是GPS測(cè)量技術(shù)中的一個(gè)新突破。RTK測(cè)量技術(shù)是以載波相位觀測(cè)量為根據(jù)的實(shí)時(shí)差分GPS測(cè)量技術(shù)。其基本思想是；在基準(zhǔn)站上設(shè)置1臺(tái)GPS接收機(jī)，對(duì)所有可見(jiàn)GPS衛(wèi)星進(jìn)行連續(xù)地觀測(cè)。并將其觀測(cè)數(shù)據(jù)通過(guò)無(wú)線電傳輸設(shè)備，實(shí)時(shí)地發(fā)送給用戶觀測(cè)站。在用戶站上，GPS接收機(jī)在接收GPS衛(wèi)星信號(hào)的同時(shí)，通過(guò)無(wú)線電接收設(shè)備，接收基準(zhǔn)站傳輸?shù)挠^測(cè)數(shù)據(jù)，然后根據(jù)相對(duì)定位原理，實(shí)時(shí)地解算整周模糊度未知數(shù)并計(jì)算顯示用戶站的三維坐標(biāo)及其精度。通過(guò)實(shí)時(shí)計(jì)算的定位結(jié)果，便可監(jiān)測(cè)基準(zhǔn)站與用戶站觀測(cè)成果的質(zhì)量和解算結(jié)果的收斂情況。實(shí)時(shí)地判定解算結(jié)果是否成功，從而減少冗余觀測(cè)量，縮短觀測(cè)時(shí)間。RTK測(cè)量系統(tǒng)一般由以下三部分組成：GPS接收設(shè)備、數(shù)據(jù)傳輸設(shè)備、軟件系統(tǒng)。數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)由基準(zhǔn)站的發(fā)射電臺(tái)與流動(dòng)站的接收電臺(tái)組成，它是實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)測(cè)量的關(guān)鍵設(shè)備。軟件系統(tǒng)具有能夠?qū)崟r(shí)解算出流動(dòng)站的三維坐標(biāo)的功能。RTK測(cè)量技術(shù)除具有GPS測(cè)量的優(yōu)點(diǎn)外，同時(shí)具有觀測(cè)時(shí)間短，能實(shí)現(xiàn)坐標(biāo)實(shí)時(shí)解算的優(yōu)點(diǎn)，因此可以提高生產(chǎn)效率。RTK測(cè)量系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)成功。為GPS測(cè)量工作的可靠性和高效率提供了保障，這對(duì)GPS測(cè)量技術(shù)的發(fā)展和普及，具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

3RTK技術(shù)的應(yīng)用

3.1控制點(diǎn)復(fù)測(cè)

沙特的夏季，天氣炎熱，光照強(qiáng)烈，早上9點(diǎn)到下午4點(diǎn)大氣溫度在40度以上，氣流極不穩(wěn)定，目標(biāo)成像不清晰，用全站儀很難看清楚觀測(cè)目標(biāo)，測(cè)量精度就得不到保證。另外標(biāo)段內(nèi)也沒(méi)有大的植被，地勢(shì)相對(duì)較平坦，視野開(kāi)闊，利于GPS外業(yè)測(cè)量。鑒于氣候和地形條件，復(fù)測(cè)決定采用GPS接收機(jī)進(jìn)行。

沙特南北鐵路工程CTW200標(biāo)殷全線共有控制點(diǎn)655個(gè)，首級(jí)控制點(diǎn)平均間距10公里，簡(jiǎn)稱10公里控制點(diǎn)。次級(jí)控制點(diǎn)平均間距5百米，簡(jiǎn)稱5百米控制點(diǎn)。由于控制點(diǎn)數(shù)量很多，線路長(zhǎng)。復(fù)測(cè)前應(yīng)借助導(dǎo)航GPS進(jìn)行全線控制點(diǎn)的踏勘，檢查控制點(diǎn)的布設(shè)情況，并確定復(fù)測(cè)時(shí)的線路，避免找控制點(diǎn)時(shí)浪費(fèi)時(shí)間，以提高復(fù)測(cè)時(shí)的工作效率。根據(jù)控制點(diǎn)的布設(shè)情況，首級(jí)控制點(diǎn)復(fù)測(cè)分兩組進(jìn)行，每組用四臺(tái)雙頻GPS接收機(jī)，用靜態(tài)定位模式觀測(cè)。分別從線路起點(diǎn)和終點(diǎn)開(kāi)始復(fù)測(cè)。測(cè)量作業(yè)方式采用邊連式復(fù)測(cè)線路首級(jí)控制網(wǎng)，等級(jí)為E級(jí)。運(yùn)用隨機(jī)數(shù)據(jù)處理軟件解算時(shí)，線路坐標(biāo)系采用WGS-1984坐標(biāo)系。投影方式為UTM投影，中央子午線經(jīng)度為39°或45°，投影面為參考橢球面。

首級(jí)控制點(diǎn)復(fù)測(cè)結(jié)束后進(jìn)行次級(jí)控制點(diǎn)復(fù)測(cè)，用RTK模式測(cè)量，分三組進(jìn)行，一組用兩臺(tái)GPS接收機(jī)，用1+1模式進(jìn)行觀測(cè)，另外兩組分別用三臺(tái)接收機(jī)，用1+2模式觀測(cè)。測(cè)量時(shí)把首級(jí)控制點(diǎn)作為基準(zhǔn)站，轉(zhuǎn)換參數(shù)采用靜態(tài)測(cè)量時(shí)算出的七參數(shù)，移動(dòng)站和基準(zhǔn)站距離控制在6公里以內(nèi)。因?yàn)镽TK測(cè)量誤差與流動(dòng)站至基準(zhǔn)站的距離成正比。為了提高測(cè)量精度，測(cè)量時(shí)采用了一些方法。如延長(zhǎng)測(cè)量時(shí)間、移動(dòng)站使用對(duì)中器、選擇最佳觀測(cè)時(shí)段、增加觀測(cè)次數(shù)或者改變基準(zhǔn)站等。

根據(jù)復(fù)測(cè)的結(jié)果，首級(jí)控制點(diǎn)位相差平均6mm，最小2mm，最大13mmt次級(jí)控制點(diǎn)點(diǎn)位相差平均14cm，最小3mm，最大26mm。從復(fù)測(cè)結(jié)果看，控制點(diǎn)是可靠的，能用于鐵路工程施工。

3.2線路中線、邊坡放樣

RTK測(cè)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)如線路起終點(diǎn)坐標(biāo)、曲線轉(zhuǎn)角、半徑。線路斷面數(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，即能按樁號(hào)也可按坐標(biāo)放樣，并可以隨時(shí)互換。放樣時(shí)屏幕上有箭頭指示偏移量和偏移方位，便于前后左右移動(dòng)，直到誤差小于設(shè)定的為止。放樣時(shí)為了減少誤差，測(cè)到一定距離時(shí)與鄰近的控制點(diǎn)校合坐標(biāo)數(shù)據(jù)。

3.3路基橫斷面數(shù)據(jù)的測(cè)量

中線和邊坡放樣完成后。就可進(jìn)行路基橫斷面數(shù)據(jù)復(fù)測(cè)。路基斷面每隔25米一個(gè)。全線共有13500個(gè)斷面。根據(jù)路基的開(kāi)工順序，分階段進(jìn)行復(fù)測(cè)。把采集的斷面數(shù)據(jù)輸入電腦，利用土石方計(jì)算軟件。就可算出土石方數(shù)置。

3.4橋涵位置確定及原地面標(biāo)高潮量

全線涵洞共有491個(gè)。數(shù)量較多，如果用全站儀和水準(zhǔn)儀測(cè)量，勢(shì)必影響涵洞原始測(cè)量數(shù)據(jù)的提交進(jìn)度，影響橋涵圖紙的設(shè)計(jì)。把橋涵定位數(shù)據(jù)輸入RTK的外業(yè)控制器，即可放樣。放樣的同時(shí)就可以完成原地面標(biāo)高測(cè)量。

4RTK應(yīng)用于工程測(cè)量中的優(yōu)點(diǎn)

相對(duì)于常規(guī)測(cè)量來(lái)說(shuō)。RTK用于工程測(cè)量主要有以下特點(diǎn)；

(1)測(cè)站間無(wú)需通視。RTK測(cè)量不需要測(cè)站間相互通視，可根據(jù)實(shí)際需要確定基準(zhǔn)站，使得現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量工作更加靈活方便。

(2)工作效率極大地提高。在進(jìn)行RTK測(cè)量時(shí)，動(dòng)態(tài)相對(duì)定位僅需幾秒鐘。極大地提高了觀測(cè)效率。

(3)RTK是能提供厘米級(jí)精度實(shí)時(shí)解決方案的測(cè)量方法。在路基施工測(cè)量中有著良好的應(yīng)用效果。

(4)RTK技術(shù)的測(cè)量誤差分布均勻，相互獨(dú)立。不存在誤差積累，精度可靠度較高。

(5)儀器操作簡(jiǎn)便，目前RTK作業(yè)自動(dòng)化程度越來(lái)趣高，把相應(yīng)設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)輸入RTK的外業(yè)控制器，就可以準(zhǔn)確放出現(xiàn)場(chǎng)所需要的點(diǎn)位。

5總結(jié)

RTK在鐵路工程施工中有著廣泛的運(yùn)用。比傳統(tǒng)的測(cè)量?jī)x器的測(cè)量，它有著省時(shí)省工且精度高等特點(diǎn)，在進(jìn)行測(cè)量時(shí)，主要注意事項(xiàng)是基準(zhǔn)站選擇要在比較中心，位置空曠開(kāi)闊的至高點(diǎn)上，且周圍無(wú)磁場(chǎng)的影響，這樣流動(dòng)站接收的信號(hào)好。近年來(lái)空間技術(shù)的迅速發(fā)展和應(yīng)用，給測(cè)量手段帶來(lái)了日新月異的變化，工程測(cè)量點(diǎn)位精度及測(cè)量手段的更新和提高會(huì)給鐵路工程建設(shè)帶來(lái)許多方便，節(jié)約大量人力、物力、時(shí)間及成本，RTK作為一種全新的測(cè)量手段，在鐵路工程測(cè)量中已突顯其優(yōu)勢(shì)，其技術(shù)的先進(jìn)性，優(yōu)越性在鐵路工程施工領(lǐng)域中將有廣闊的前景。