GPS－RTK技術(shù)在蘭新鐵路勘測(cè)定界中的應(yīng)用

汪永紅

（甘肅省國(guó)土資源規(guī)劃研究院，甘肅 蘭州 730000）

土地勘測(cè)定界（簡(jiǎn)稱(chēng)勘測(cè)定界），是根據(jù)土地征收、征用、劃撥、出讓、農(nóng)用地轉(zhuǎn)用、土地利用規(guī)劃及土地開(kāi)發(fā)、整理、復(fù)墾等工作需要，實(shí)地界定土地使用范圍、測(cè)定界址位置、調(diào)繪土地利用現(xiàn)狀，計(jì)算用地面積，為國(guó)土資源行政主管部門(mén)用地審批和地籍管理等提供科學(xué)、準(zhǔn)確的基礎(chǔ)資料而進(jìn)行的技術(shù)服務(wù)性工作。［1］

1 GPS－RTK測(cè)量技術(shù)概況

GPS－RTK（Real Time kinematic）［2～3］實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)定位技術(shù)是一項(xiàng)以載波相位觀測(cè)為基礎(chǔ)的實(shí)時(shí)差分GPS測(cè)量技術(shù)，它的基本形式是：以一臺(tái)輸入已知WGS－84坐標(biāo)的GPS接收機(jī)作為基準(zhǔn)站，對(duì)所有可見(jiàn)GPS衛(wèi)星進(jìn)行不間斷觀測(cè)，將其觀測(cè)數(shù)據(jù)（已知WGS－84坐標(biāo)及載波相位），通過(guò)無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸設(shè)備發(fā)送給流動(dòng)站（用戶(hù)觀測(cè)站），在流動(dòng)站上，另一臺(tái) GPS接收機(jī)在接收GPS衛(wèi)星（與基準(zhǔn)站所觀測(cè)的衛(wèi)星為同一組衛(wèi)星）信號(hào)的同時(shí)，通過(guò)無(wú)線數(shù)據(jù)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、實(shí)時(shí)差分的原理，通過(guò)特定軟件，實(shí)時(shí)地求差并計(jì)算出流動(dòng)站所在點(diǎn)的 WGS－84一維坐標(biāo)，通過(guò)地方坐標(biāo)轉(zhuǎn)換參數(shù)，換算得出流動(dòng)站逐點(diǎn)的平面坐標(biāo)x、y和h，并在電子手簿上實(shí)時(shí)顯示其坐標(biāo)及其精度。目前厘米級(jí)的RTK技術(shù)在控制測(cè)量、地形測(cè)量、放樣測(cè)量中已經(jīng)被廣泛接受。

2 GPS－RTK測(cè)量系統(tǒng)的構(gòu)成

2.1 衛(wèi)星信號(hào)接收系統(tǒng)

在實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)定位測(cè)量系統(tǒng)中，應(yīng)至少包含兩臺(tái)GPS接收機(jī)，分別安置在基準(zhǔn)站和流動(dòng)站上，當(dāng)基準(zhǔn)站同時(shí)為多用戶(hù)服務(wù)時(shí)，應(yīng)采用雙頻GPS接收機(jī)，其采樣率與流動(dòng)站采樣率最高的相一致。

2.2 數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)

數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)（數(shù)據(jù)鏈），由基準(zhǔn)站的數(shù)據(jù)發(fā)射裝置與流動(dòng)站數(shù)據(jù)接收裝置組成，它是實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)測(cè)量的關(guān)鍵性設(shè)備。其穩(wěn)定性依賴(lài)于高頻數(shù)據(jù)傳輸設(shè)備的可靠性與抗干擾性，為了保證足夠的數(shù)據(jù)傳輸距離及信號(hào)強(qiáng)度，一般在基準(zhǔn)站還需要附加功率放大設(shè)備。

2.3 軟件解算系統(tǒng)

實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)定位測(cè)量的軟件解算系統(tǒng)對(duì)于保障實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)測(cè)量結(jié)果的精確性與可靠性具有決定性的作用，以載波相位為觀測(cè)量的實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)測(cè)量，為實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)測(cè)量的實(shí)施奠定了基礎(chǔ)。

實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)測(cè)量的軟件系統(tǒng)，應(yīng)具有的基本功能是：①快速解算/動(dòng)態(tài)快速解算；②根據(jù)相對(duì)定位原理，采用一定的數(shù)據(jù)處理方法（如序貫平差法），實(shí)時(shí)解算流動(dòng)站的“WGS－84”坐標(biāo)；③根據(jù)已知的地方坐標(biāo)轉(zhuǎn)換參數(shù)，進(jìn)行應(yīng)用坐標(biāo)系統(tǒng)的轉(zhuǎn)換；④解算結(jié)果質(zhì)量與精度評(píng)價(jià)；⑤測(cè)量結(jié)果的顯示與繪圖、放樣功能。

3 實(shí)證分析

3.1 項(xiàng)目簡(jiǎn)介

新建蘭新鐵路以客運(yùn)為主，兼顧貨運(yùn)；而現(xiàn)有的蘭新鐵路將改為貨運(yùn)專(zhuān)線。兩條鐵路相輔相成，既能滿(mǎn)足人們的出行需要，又可拓寬新疆、甘肅、青海以及中亞等地煤炭、棉花等優(yōu)勢(shì)資源運(yùn)輸通道，使三省區(qū)資源優(yōu)勢(shì)盡快轉(zhuǎn)化為經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢(shì)，實(shí)現(xiàn)造福各族人民的目的。第二雙線作為亞歐大陸橋鐵路通道的重要組成部分，建成運(yùn)營(yíng)后將提升我國(guó)和中亞、歐洲等地的鐵路運(yùn)輸能力，有利于完善我國(guó)向西開(kāi)放格局。這一項(xiàng)目投資估算總額為1 435億元，由鐵道部與新疆、甘肅、青海三省區(qū)共同籌資建設(shè)，設(shè)計(jì)時(shí)速為200 km/h，蘭州至西寧段、哈密至烏魯木齊段線下預(yù)留提速為250 km/h，建設(shè)工期5 a。［4～5］

3.2 技術(shù)實(shí)施

采用RTK線路坐標(biāo)控制測(cè)量模式進(jìn)行勘測(cè)定界，在各控制點(diǎn)處進(jìn)行坐標(biāo)轉(zhuǎn)換；以第四個(gè)已知點(diǎn)進(jìn)行檢核，符合精度要求后馬上開(kāi)始界址點(diǎn)的放樣和施測(cè)。作業(yè)組采用“1＋4”的作業(yè)方式，基準(zhǔn)站1人，流動(dòng)站3人，其中1人操作儀器，1人打樁，1人記錄，具體采用兩個(gè)流動(dòng)站同時(shí)對(duì)鐵路左右線進(jìn)行界址點(diǎn)的放樣和復(fù)測(cè)。作業(yè)過(guò)程感覺(jué)速度大約是傳統(tǒng)測(cè)量的 8～12倍，明顯快于傳統(tǒng)的全站儀測(cè)量。

3.3 精度分析

為了驗(yàn)證其測(cè)量精度，將GPS－RTK測(cè)量部分結(jié)果與全站儀測(cè)量結(jié)果進(jìn)行對(duì)比，由表1可知，兩者的誤差在控制范圍之內(nèi)。

表1 GPS－RTK與全站儀測(cè)量結(jié)果精度對(duì)比

4 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，GPS－RTK測(cè)量技術(shù)在蘭新鐵路土地勘測(cè)定界中得到很好的應(yīng)用，測(cè)量精度達(dá)到規(guī)范要求。其優(yōu)勢(shì)在各測(cè)量點(diǎn)間不需要通視，不僅快速、方便、不受地形限制，而且還省時(shí)、省力、提高了工作效率；另一方面由于基站和移動(dòng)站間作用距離可達(dá)到10 km左右，保證了移動(dòng)站所測(cè)各點(diǎn)幾乎具有同等的精度，避免了全站儀測(cè)量中因不通視而頻繁轉(zhuǎn)站帶來(lái)的誤差積累。

1 《土地勘測(cè)定界規(guī)程》（TD/T1008－2007）

2 張正祿.工程測(cè)量學(xué)［M］.武漢：武漢大學(xué)出版社，2005

3 周立.GPS－RTK流動(dòng)站誤差影響分析與對(duì)策［J］.測(cè)繪通報(bào)，2006（4）：65～66

4 賀占軍.蘭新鐵路第二雙線開(kāi)建設(shè)計(jì)時(shí)速200公里.新華網(wǎng)，2009

5 楊鐵利.GPS－RTK在高速公路定線測(cè)量中的不確定性研究［J］.內(nèi)蒙古師范大學(xué)學(xué)報(bào)，2007（1）：25～26