論ＲＴＫ技術在沙特南北鐵路工程中的應用

余志興

摘要：簡要介紹了RTK技術的含義、系統(tǒng)的組成，結合在沙特南北鐵路測量實踐中的應用，闡述了RTK在鐵路測量中的使用方法和應用效果，以期RTK在鐵路工程施工測量中能更好地推廣應用。

關鍵詞：RTKtGPS測量；

中圖分類號：TU198文獻標識碼：A文章編號：1672-3198(2009)14-0269-01

1CTW200標段工程概況

沙特南北鐵路CTW200標段，位于沙特阿拉伯北部Hail和A1－Jour地區(qū)。其中土建部分總長337.43 km，軌道部分總長509.84 km。主要工程任務：路基土石方3391萬方，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11萬方。

2RTK技術概述

實時動態(tài)(RTK)測量系統(tǒng)，是全球定位系統(tǒng)(GPS)測量技術與數(shù)據(jù)傳輸技術的結合。是GPS測量技術中的一個新突破。RTK測量技術是以載波相位觀測量為根據(jù)的實時差分GPS測量技術。其基本思想是；在基準站上設置1臺GPS接收機，對所有可見GPS衛(wèi)星進行連續(xù)地觀測。并將其觀測數(shù)據(jù)通過無線電傳輸設備，實時地發(fā)送給用戶觀測站。在用戶站上，GPS接收機在接收GPS衛(wèi)星信號的同時，通過無線電接收設備，接收基準站傳輸?shù)挠^測數(shù)據(jù)，然后根據(jù)相對定位原理，實時地解算整周模糊度未知數(shù)并計算顯示用戶站的三維坐標及其精度。通過實時計算的定位結果，便可監(jiān)測基準站與用戶站觀測成果的質量和解算結果的收斂情況。實時地判定解算結果是否成功，從而減少冗余觀測量，縮短觀測時間。RTK測量系統(tǒng)一般由以下三部分組成：GPS接收設備、數(shù)據(jù)傳輸設備、軟件系統(tǒng)。數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)由基準站的發(fā)射電臺與流動站的接收電臺組成，它是實現(xiàn)實時動態(tài)測量的關鍵設備。軟件系統(tǒng)具有能夠實時解算出流動站的三維坐標的功能。RTK測量技術除具有GPS測量的優(yōu)點外，同時具有觀測時間短，能實現(xiàn)坐標實時解算的優(yōu)點，因此可以提高生產效率。RTK測量系統(tǒng)的開發(fā)成功。為GPS測量工作的可靠性和高效率提供了保障，這對GPS測量技術的發(fā)展和普及，具有重要的現(xiàn)實意義。

3RTK技術的應用

3.1控制點復測

沙特的夏季，天氣炎熱，光照強烈，早上9點到下午4點大氣溫度在40度以上，氣流極不穩(wěn)定，目標成像不清晰，用全站儀很難看清楚觀測目標，測量精度就得不到保證。另外標段內也沒有大的植被，地勢相對較平坦，視野開闊，利于GPS外業(yè)測量。鑒于氣候和地形條件，復測決定采用GPS接收機進行。

沙特南北鐵路工程CTW200標殷全線共有控制點655個，首級控制點平均間距10公里，簡稱10公里控制點。次級控制點平均間距5百米，簡稱5百米控制點。由于控制點數(shù)量很多，線路長。復測前應借助導航GPS進行全線控制點的踏勘，檢查控制點的布設情況，并確定復測時的線路，避免找控制點時浪費時間，以提高復測時的工作效率。根據(jù)控制點的布設情況，首級控制點復測分兩組進行，每組用四臺雙頻GPS接收機，用靜態(tài)定位模式觀測。分別從線路起點和終點開始復測。測量作業(yè)方式采用邊連式復測線路首級控制網，等級為E級。運用隨機數(shù)據(jù)處理軟件解算時，線路坐標系采用WGS-1984坐標系。投影方式為UTM投影，中央子午線經度為39°或45°，投影面為參考橢球面。

首級控制點復測結束后進行次級控制點復測，用RTK模式測量，分三組進行，一組用兩臺GPS接收機，用1+1模式進行觀測，另外兩組分別用三臺接收機，用1+2模式觀測。測量時把首級控制點作為基準站，轉換參數(shù)采用靜態(tài)測量時算出的七參數(shù)，移動站和基準站距離控制在6公里以內。因為RTK測量誤差與流動站至基準站的距離成正比。為了提高測量精度，測量時采用了一些方法。如延長測量時間、移動站使用對中器、選擇最佳觀測時段、增加觀測次數(shù)或者改變基準站等。

根據(jù)復測的結果，首級控制點位相差平均6mm，最小2mm，最大13mmt次級控制點點位相差平均14cm，最小3mm，最大26mm。從復測結果看，控制點是可靠的，能用于鐵路工程施工。

3.2線路中線、邊坡放樣

RTK測量技術用于鐵路中線放樣，放樣工作一人也可完成。將線路參數(shù)如線路起終點坐標、曲線轉角、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，即能按樁號也可按坐標放樣，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，直到誤差小于設定的為止。放樣時為了減少誤差，測到一定距離時與鄰近的控制點校合坐標數(shù)據(jù)。

3.3路基橫斷面數(shù)據(jù)的測量

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

3.4橋涵位置確定及原地面標高潮量

全線涵洞共有491個。數(shù)量較多，如果用全站儀和水準儀測量，勢必影響涵洞原始測量數(shù)據(jù)的提交進度，影響橋涵圖紙的設計。把橋涵定位數(shù)據(jù)輸入RTK的外業(yè)控制器，即可放樣。放樣的同時就可以完成原地面標高測量。

4RTK應用于工程測量中的優(yōu)點

相對于常規(guī)測量來說。RTK用于工程測量主要有以下特點；

(1)測站間無需通視。RTK測量不需要測站間相互通視，可根據(jù)實際需要確定基準站，使得現(xiàn)場測量工作更加靈活方便。

(2)工作效率極大地提高。在進行RTK測量時，動態(tài)相對定位僅需幾秒鐘。極大地提高了觀測效率。

(3)RTK是能提供厘米級精度實時解決方案的測量方法。在路基施工測量中有著良好的應用效果。

(4)RTK技術的測量誤差分布均勻，相互獨立。不存在誤差積累，精度可靠度較高。

(5)儀器操作簡便，目前RTK作業(yè)自動化程度越來趣高，把相應設計數(shù)據(jù)輸入RTK的外業(yè)控制器，就可以準確放出現(xiàn)場所需要的點位。

5總結

RTK在鐵路工程施工中有著廣泛的運用。比傳統(tǒng)的測量儀器的測量，它有著省時省工且精度高等特點，在進行測量時，主要注意事項是基準站選擇要在比較中心，位置空曠開闊的至高點上，且周圍無磁場的影響，這樣流動站接收的信號好。近年來空間技術的迅速發(fā)展和應用，給測量手段帶來了日新月異的變化，工程測量點位精度及測量手段的更新和提高會給鐵路工程建設帶來許多方便，節(jié)約大量人力、物力、時間及成本，RTK作為一種全新的測量手段，在鐵路工程測量中已突顯其優(yōu)勢，其技術的先進性，優(yōu)越性在鐵路工程施工領域中將有廣闊的前景。