劉 振

(湖南高速鐵路職業(yè)技術(shù)學(xué)院,湖南 衡陽(yáng) 421002)

伴隨著科學(xué)技術(shù)的持續(xù)發(fā)展以及各大交通工程的需要，實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)技術(shù)(RTK技術(shù))應(yīng)運(yùn)而生，該技術(shù)的出現(xiàn)使得工程測(cè)量中的傳統(tǒng)技術(shù)不足得到了有效改善，而且鐵路測(cè)量工作途徑也得到了有效地拓展。以下本文主要就鐵路工程測(cè)量中RTK技術(shù)的應(yīng)用進(jìn)行探索，為后續(xù)RTK技術(shù)更廣泛地應(yīng)用奠定良好的基礎(chǔ)。

1 GPS-RTK概念、原理及優(yōu)勢(shì)分析

GPS簡(jiǎn)單來(lái)講就是全球定位系統(tǒng)，RTK即載波相位動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)差分，可以將坐標(biāo)導(dǎo)航上三維坐標(biāo)體系精確提供出來(lái)。GPS-RTK技術(shù)是定位技術(shù)和數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)整合而成的一種新型技術(shù)，用于測(cè)量工作當(dāng)中。

RTK是GPS測(cè)量技術(shù)與數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)相結(jié)合的一個(gè)系統(tǒng)，由流動(dòng)站與基準(zhǔn)站構(gòu)成，其工作原理如下：將GPS接收機(jī)安裝在基準(zhǔn)站與流動(dòng)站上，然后設(shè)定好接收相同衛(wèi)星發(fā)出的信號(hào)，基準(zhǔn)站通過(guò)無(wú)線電報(bào)將采集到的數(shù)據(jù)信息傳送給流動(dòng)站，流動(dòng)站采集、接收的數(shù)據(jù)在系統(tǒng)中進(jìn)行處理轉(zhuǎn)換得出移動(dòng)站每個(gè)點(diǎn)的坐標(biāo)及海拔高程，這就可以得到精確定位了。并且只要基準(zhǔn)站與流動(dòng)站接收信號(hào)的衛(wèi)星數(shù)量大于4，那最后的定位結(jié)果誤差就可以控制到厘米級(jí)(見(jiàn)圖1)。

GPS-RTK技術(shù)具有以下優(yōu)勢(shì)：1)能夠保證24 h測(cè)量的持續(xù)性；2)借助GPS-RTK技術(shù)予以測(cè)量時(shí)，其過(guò)程直觀性和操作性更強(qiáng)；3)GPS-RTK測(cè)量過(guò)程中控制點(diǎn)數(shù)量較傳統(tǒng)測(cè)量相比相對(duì)較少，同時(shí)，也大大提升了效率，節(jié)省了人力、物力、財(cái)力[1]；4)應(yīng)用GPS-RTK開(kāi)展測(cè)量工作時(shí)可以結(jié)合實(shí)際情況機(jī)械能實(shí)時(shí)的調(diào)整與優(yōu)化，可以大大提高測(cè)量工程的測(cè)量精準(zhǔn)度；5)GPS-RTK技術(shù)規(guī)避了常規(guī)技術(shù)在大型工程中應(yīng)用的弊端，特別是在自然環(huán)境狀況惡劣，地勢(shì)比較復(fù)雜的鐵路工程來(lái)講，此技術(shù)存在的優(yōu)勢(shì)更加突出。

2 精度探討

利用RTK技術(shù)與全站儀分別對(duì)不同線路與樁位上的50多個(gè)點(diǎn)位進(jìn)行測(cè)量，并對(duì)測(cè)得的坐標(biāo)和高程對(duì)比可知差別不大。表1為誤差較大的點(diǎn)位坐標(biāo)與高程，可以看出,兩種方式測(cè)定結(jié)果比較接近,而且測(cè)量點(diǎn)位相對(duì)獨(dú)立,沒(méi)有誤差累計(jì)傳遞的問(wèn)題,可以完美的迎合鐵路測(cè)量的要求。

表1 全站儀與RTK測(cè)量的坐標(biāo)差 cm

3 RTK技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用

1)工程概況。以某鐵路工程為例，其全長(zhǎng)15 km，工程地形復(fù)雜，且高低落差大，同時(shí)還被茂密的森林所覆蓋。對(duì)其工程整體結(jié)構(gòu)予以分析可知，路基、橋梁和隧道是其重要部分。其中涉及到的隧道數(shù)量共15座，總長(zhǎng)度可達(dá)8 km以上，橋梁與隧道間的管穿線接近2 km。通過(guò)對(duì)此工程分析可知，其難度較大，且受測(cè)量工程工期短影響，這些都使測(cè)量難度大大增加。

2)作業(yè)時(shí)間的選擇。該鐵路工程沿線自然條件復(fù)雜，必須通過(guò)衛(wèi)星可預(yù)見(jiàn)以及氣象報(bào)告來(lái)確定合適的時(shí)間進(jìn)行觀測(cè)作業(yè)[2]。為提高觀測(cè)精度，可以選擇好的衛(wèi)星分布，這就可以通過(guò)相關(guān)軟件查看預(yù)測(cè)指標(biāo)來(lái)合理安排計(jì)劃。

3)建立測(cè)區(qū)平面控制網(wǎng)。首先根據(jù)放樣資料建立測(cè)區(qū)控制網(wǎng)，將控制點(diǎn)之前的距離定為6 km～9 km，測(cè)量時(shí)要與附近的國(guó)家控制點(diǎn)進(jìn)行聯(lián)測(cè)，聯(lián)測(cè)點(diǎn)要多余3個(gè)，然后再通過(guò)計(jì)算得出施工放樣的各控制點(diǎn)的平面坐標(biāo)。

4)建立測(cè)區(qū)高程控制測(cè)網(wǎng)。由于GPS測(cè)得數(shù)據(jù)為大地高,而實(shí)際采用的是正常高，并且山區(qū)高程異常復(fù)雜多變，有些區(qū)域如果使用GPS，很難保證精度保持在較高水平，這種情況下將仍舊使用水準(zhǔn)儀進(jìn)行測(cè)量作業(yè)。

5)求取地方坐標(biāo)轉(zhuǎn)換參數(shù)。首先要在控制網(wǎng)中選取精確的WG8S4坐標(biāo)和地方坐標(biāo)以及高程的公共點(diǎn),求解轉(zhuǎn)換參數(shù)。在選擇轉(zhuǎn)換參數(shù)時(shí)要注意控制點(diǎn)范圍與分布的合理性，在測(cè)量區(qū)內(nèi)控制點(diǎn)選取分布均勻，控制點(diǎn)數(shù)要盡量選取多一些，這樣有利于提高精確度，采用最小二乘法求解轉(zhuǎn)換參數(shù)。

6)基準(zhǔn)站選定?；鶞?zhǔn)站的選址不僅要滿足GPS觀測(cè)條件，還應(yīng)選擇在海拔較高、地勢(shì)開(kāi)闊的位置,這樣能夠確保無(wú)線電臺(tái)能將信號(hào)發(fā)射出去。因此基準(zhǔn)站可以選在具有地方網(wǎng)格坐標(biāo)和WG8S4坐標(biāo)的已知點(diǎn)上。

7)放樣。RTK技術(shù)的應(yīng)用使得鐵路工程的放樣工作更加方便，只要將工程線路的主要數(shù)據(jù)輸入到外業(yè)控制器一個(gè)人就可以完成放樣作業(yè)了，而且這樣可以實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)轉(zhuǎn)換樁號(hào)與坐標(biāo)放樣，一旦作業(yè)中出現(xiàn)方位偏移，控制器就會(huì)發(fā)出提醒，并會(huì)標(biāo)識(shí)出來(lái)，從而方便施工人員更改。

8)外業(yè)操作?；鶞?zhǔn)點(diǎn)選擇好后將GPS接收機(jī)安裝好，再將接收機(jī)的設(shè)備參數(shù)設(shè)定好，流動(dòng)站接收機(jī)安裝設(shè)置好后進(jìn)行初始化[3]。外業(yè)作業(yè)尤其注意的是要通過(guò)點(diǎn)校正盡量減少當(dāng)?shù)仄?，從而確保作業(yè)區(qū)域在校正的點(diǎn)范圍內(nèi)。

9)內(nèi)業(yè)處理。將觀測(cè)資料分別用標(biāo)準(zhǔn)格式導(dǎo)出，并使用相應(yīng)軟件對(duì)觀察數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理?？刂泣c(diǎn)的資料則按照要求轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的格式整理儲(chǔ)存好即可。

4 結(jié)語(yǔ)

將RTK技術(shù)與傳統(tǒng)測(cè)量技術(shù)相比來(lái)講，從時(shí)效性與精準(zhǔn)性方面來(lái)說(shuō)，RTK技術(shù)都具有顯著的優(yōu)勢(shì)，該技術(shù)應(yīng)用于鐵路工程測(cè)量當(dāng)中，可以有效的節(jié)約人力、物力和財(cái)力，而且鐵路建設(shè)速度和效率也獲得了保障[4]。對(duì)此，我們要繼續(xù)加大對(duì)RTK技術(shù)在鐵路工程測(cè)量中應(yīng)用的探索力度，使其成為鐵路工程測(cè)量工作中必備的技術(shù)手段，為鐵路工程建設(shè)的順利進(jìn)行保駕護(hù)航，推動(dòng)國(guó)家鐵路工程建設(shè)事業(yè)的持續(xù)發(fā)展。