rtk在鐵路測(cè)量中的應(yīng)用探討

1、<p>　　RTK在鐵路測(cè)量中的應(yīng)用探討</p><p>　　摘要：隨著測(cè)量技術(shù)的不斷發(fā)展,GPS—RTK已基本上取代了傳統(tǒng)的測(cè)量手段,廣泛用于公路、鐵路、工程等方面。在鐵路方面的測(cè)量技術(shù)也逐漸發(fā)展成熟，在新建鐵路的勘測(cè)、設(shè)計(jì)、施工以及既有鐵路復(fù)測(cè)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(cè)量中的幾種應(yīng)用類型，并具體分析了RTK在鐵路測(cè)量中應(yīng)用的技術(shù)要點(diǎn)。

2、 </p><p>　　關(guān)鍵詞：RTK；鐵路測(cè)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(hào)：P204文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：2095-2104(2013) </p><p>　　一、RTK技術(shù)的工作原理 </p><p>　　1、GPS實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)(RTK)測(cè)量技術(shù) </p><p>　　該技術(shù)是以載波相位觀測(cè)量為依據(jù)的實(shí)時(shí)差分GPS測(cè)量技術(shù)，它能夠?qū)崟r(shí)地獲得測(cè)站點(diǎn)在指定坐標(biāo)系中的三維定位結(jié)果,能達(dá)到厘米級(jí)精度。RTK系統(tǒng)主要由一個(gè)參考站(即基準(zhǔn)站)

6、、若干個(gè)流動(dòng)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(cè)值和測(cè)站坐標(biāo)信息一起傳送給流動(dòng)站。流動(dòng)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(cè)數(shù)據(jù)，并在系統(tǒng)內(nèi)組成差分觀測(cè)值進(jìn)行實(shí)時(shí)處理，同時(shí)給出厘米級(jí)定位結(jié)果，歷時(shí)不到1s。流動(dòng)站可處于靜止?fàn)顟B(tài)，也可處于運(yùn)動(dòng)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(gè)歷元的實(shí)時(shí)處理，只要能保持4顆以上衛(wèi)星相位觀測(cè)值的跟蹤和必要的幾何圖形，則流動(dòng)站

7、可隨時(shí)給出厘米級(jí)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(yùn)動(dòng)中快速求解整周模糊度的算法OTF已能在1min內(nèi)實(shí)現(xiàn)整周模糊度快速準(zhǔn)確求解，較好地解決GPS信號(hào)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(shí)要求基準(zhǔn)站接收機(jī)實(shí)時(shí)地把觀測(cè)數(shù)據(jù)（偽距觀

8、測(cè)值，相位觀測(cè)值）及已知數(shù)據(jù)傳輸給流動(dòng)站接收機(jī)，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(shí)現(xiàn)。 </p><p>　　二、RTK技術(shù)的應(yīng)用情況 </p><p>　　實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)(RTK)定位有快速靜態(tài)定位和動(dòng)態(tài)定位兩種測(cè)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(cè)、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(jī)在每一流動(dòng)站上，靜止的進(jìn)行觀測(cè)。在觀測(cè)過程中，同時(shí)接收基準(zhǔn)站和衛(wèi)星的同步觀測(cè)數(shù)據(jù)，實(shí)時(shí)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(jì)要求，便可以結(jié)束實(shí)時(shí)觀測(cè)。一般應(yīng)用在控制測(cè)量中，如控制網(wǎng)加密；若采用常規(guī)測(cè)量方法(如全站儀測(cè)量)，受客觀因素影響較大，在自然條件比較惡劣的地區(qū)實(shí)施比較困難，而采用RTK技術(shù)可起到事半功倍的效果。單點(diǎn)定位只需要5-10min，隨著技術(shù)的不斷發(fā)展，定位時(shí)間還會(huì)

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

11、、橫斷面測(cè)量、縱斷面地面線測(cè)量等工作。測(cè)量2～4s，精度就可以達(dá)到1～3cm，且整個(gè)測(cè)量過程不需通視，有著常規(guī)測(cè)量?jī)x器不可比擬的優(yōu)點(diǎn)。 </p><p>　　三、RTK在鐵路測(cè)量中的應(yīng)用探討 </p><p>　　1、線路中線、邊坡放樣 </p><p>　　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)如線路起點(diǎn)終點(diǎn)坐標(biāo)、曲線長(zhǎng)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(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。由于每個(gè)點(diǎn)位的測(cè)量都是獨(dú)立完成的,不會(huì)產(chǎn)生累積誤差,各點(diǎn)放樣精度趨于一致。同時(shí),GPS接收機(jī)只需在小范圍內(nèi)無遮擋,保證信號(hào)接收,就能滿足中線測(cè)設(shè)要求,特別在山區(qū)中線測(cè)設(shè)中可大量減少轉(zhuǎn)點(diǎn)和砍伐樹木工作,節(jié)省大量的人力,提高測(cè)量進(jìn)度。放樣時(shí)為了減少誤

13、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)。做到及時(shí)檢查,如有問題能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)并改正 </p><p>　　2、鐵路縱、橫斷面測(cè)量 </p><p>　　鐵路中線確定后，利用中線樁點(diǎn)坐標(biāo)，通過繪圖軟件，即可給出路線縱斷面和各樁點(diǎn)的橫斷面。由于所用數(shù)據(jù)都是測(cè)繪地形圖時(shí)采集來的，因此不需要再到現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行縱、橫斷面測(cè)量，從而大大減少了外業(yè)工作。如果需要進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)斷面測(cè)量時(shí)，也可采用實(shí)時(shí)ＧＰＳ測(cè)量。

14、與傳統(tǒng)方法相比，在精度、經(jīng)濟(jì)、實(shí)用性各方面都有明顯的優(yōu)勢(shì)。 </p><p><b>　　3、變形觀測(cè) </b></p><p>　　利用實(shí)時(shí)ＧＰＳ動(dòng)態(tài)變形監(jiān)測(cè)網(wǎng)具有毫米級(jí)的精度，比一般工程控制網(wǎng)高一個(gè)數(shù)量級(jí)。實(shí)踐表明，如果用較長(zhǎng)的觀測(cè)時(shí)間，分幾個(gè)時(shí)段進(jìn)行觀測(cè)，并采取強(qiáng)制對(duì)中，觀測(cè)時(shí)天線指北等措施，長(zhǎng)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(cè)量 </b></p><p>　　GPS-RTK應(yīng)用于施工測(cè)量在鐵路施工過程中,要經(jīng)常實(shí)時(shí)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(jì)值),就可以在確定中樁位置的同時(shí)顯示中樁的填挖高度,測(cè)量精度為厘米級(jí),RTK技術(shù)應(yīng)用于恢復(fù)中線和其它被破壞樁位,以及實(shí)時(shí)顯示線路的三維動(dòng)態(tài)施工狀態(tài),具有其它儀器不可比擬的優(yōu)點(diǎn)。 </p>

16、;<p><b>　　5、既有線測(cè)量 </b></p><p>　　既有線測(cè)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(píng)定也不同于其它測(cè)量工作。既有線測(cè)量以鐵路的線路中線為基本控制線,沿線路方向進(jìn)行測(cè)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(dòng)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(diǎn)標(biāo)定線

17、路中線的測(cè)定點(diǎn)。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(cè)量受行車影響很大,施測(cè)比較困難。在許多曲線地段,由于視線不良,為保證測(cè)量精度,同時(shí)保證人身、儀器和行車安全,往往需多人配合,是一項(xiàng)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(duì)既有線進(jìn)行測(cè)量有其自身的特點(diǎn),沿既有鐵路中線測(cè)量,受鐵路行車干擾。而且測(cè)量基準(zhǔn)點(diǎn)選取、測(cè)量數(shù)據(jù)的處理也不同于一般的測(cè)量工作。因此結(jié)合RTK技術(shù)作業(yè)原理和特點(diǎn),提出連續(xù)三

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

19、形變化不大，但是測(cè)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(cè)量 </b></p><p>　　控制測(cè)量包含平面控制和高程控制測(cè)量，RTK測(cè)量前首先對(duì)整個(gè)測(cè)區(qū)進(jìn)行平面控制和高程控制測(cè)量，這項(xiàng)工作在喀和鐵路初測(cè)中完成。2、坐標(biāo)轉(zhuǎn)換參數(shù)計(jì)算 </p><p>　　利用GPS靜

20、態(tài)測(cè)量方法建立的測(cè)區(qū)控制網(wǎng)，合理選擇控制網(wǎng)中已知的WGS—84和地方獨(dú)立網(wǎng)格坐標(biāo)以及高程的公共點(diǎn)，求解轉(zhuǎn)換參數(shù)，為RTK動(dòng)態(tài)測(cè)量做好預(yù)備。選擇轉(zhuǎn)換參數(shù)時(shí)要注重以下兩個(gè)問題：①要選測(cè)區(qū)四面及中心的控制點(diǎn)，均勻分布；②為提高轉(zhuǎn)化精度，最好選３個(gè)以上的平面和高程點(diǎn)，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(duì)初測(cè)GPS控制點(diǎn)解算，也可以現(xiàn)場(chǎng)重新采集GPS點(diǎn)WGS—84坐標(biāo)，實(shí)測(cè)計(jì)算。兩種方法根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況確定。 </p>&

21、lt;p><b>　　3、基準(zhǔn)站選定 </b></p><p>　　由于測(cè)量段村莊比較密集，對(duì)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(cè)的條件外，還應(yīng)設(shè)在地勢(shì)較高，四面開闊的位置，便于電臺(tái)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(diǎn)上，也可未知點(diǎn)設(shè)站。 </p><p><b

22、>　　4、外業(yè)操作 </b></p><p>　　將基準(zhǔn)站接收機(jī)設(shè)在基準(zhǔn)點(diǎn)上，開機(jī)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(dòng)站接收機(jī)開機(jī)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(dòng)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(diǎn)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(diǎn)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(cè)量規(guī)范 </p><p>　　[2]孔祥元，等．控制測(cè)量學(xué)[M].武漢：武漢測(cè)繪科技大學(xué)出版社，2008. </p><p>　　[3]何存見.RTK 在鐵路測(cè)量中的應(yīng)用[J].測(cè)繪與地理空間信息，2010（04）. </p>