GPS—RTK技術(shù)在鐵路專用線工程勘測測量中的應(yīng)用研究

史秦波

摘 要：當(dāng)前我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展速度較快，相應(yīng)的鐵路運(yùn)輸建設(shè)也在加快，這也對鐵路專用線建設(shè)提出了更高的要求。在當(dāng)前鐵路專用線建設(shè)工程中，GPS-RTK技術(shù)在勘測測量中廣泛應(yīng)用，并取得了較好的測量效果。本文從GPS-RTK技術(shù)概述入手，分析了GPS-RTK技術(shù)的優(yōu)勢，并進(jìn)一步對GPS-RTK技術(shù)在鐵路專用線測量中的應(yīng)用進(jìn)行了闡述。

關(guān)鍵詞：GPS-RTK技術(shù)；鐵路專用線；勘測測量；應(yīng)用

中圖分類號：P228 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

0 前言

在鐵路勘測過程中，需要獲取一些關(guān)鍵性的測量數(shù)據(jù)，以此為設(shè)計(jì)提供必要的依據(jù)。雖然常規(guī)的測量方法也能夠?yàn)殍F路專用線勘測提供相應(yīng)的數(shù)據(jù)支持，但由于測量數(shù)據(jù)缺乏實(shí)效性，因此在當(dāng)前鐵路專用線測量中GPS-RTK技術(shù)應(yīng)用十分廣泛，通過應(yīng)用實(shí)時動態(tài)載波相位差分技術(shù)，不僅能實(shí)現(xiàn)快速測量，而且能夠獲取到準(zhǔn)確的測量結(jié)果，無論是野外實(shí)地測量的便捷性還是野外勘測測量的效率都有了大幅度的提升。

1 GPS-RTK技術(shù)概述

GPS作為全球定位系統(tǒng)，其主要是運(yùn)用衛(wèi)星導(dǎo)航技術(shù)來進(jìn)行定位。RTK是GPS技術(shù)的升級和拓展，也稱為載波相位動態(tài)實(shí)時差分技術(shù)，其在野外勘測測量時，能夠?qū)崟r得到厘米級的定位精度，有效地將GPS測量技術(shù)與數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)進(jìn)行結(jié)合，是GPS測量技術(shù)的一個全新突破。在勘測測量過程中，主要是基準(zhǔn)站和流動站組合，將基準(zhǔn)站設(shè)置在地勢較高的位置，利用基準(zhǔn)站中的GPS接收機(jī)來連續(xù)觀測所有可見的GPS衛(wèi)星，并利用無線電傳輸設(shè)備來將觀測到的數(shù)據(jù)實(shí)時發(fā)送給用戶觀測站，并針對接收到的觀測數(shù)據(jù)，依據(jù)相對定位原理，實(shí)時對整周模糊度、三維坐標(biāo)和精度進(jìn)行計(jì)算，并得到厘米級的定位結(jié)果。利用GPS-RTK技術(shù)在野外實(shí)時測量過程中，其獲取到厘米級的測量結(jié)果所需要的時間較短，而且系統(tǒng)能夠自行對數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，因此將其應(yīng)用在鐵路專用線勘測測量中，可以實(shí)現(xiàn)測量信息的及時傳遞，并大幅度提高測量的精度。

2 GPS-RTK技術(shù)的優(yōu)勢

2.1 測站間無需通視

利用GPS-RTK進(jìn)行實(shí)時定位時，基準(zhǔn)站和流動站之間只需要上空開闊即可，不需要滿足通視條件。而且利用流動站接收機(jī)的測量控制器能夠直接對測量過程進(jìn)行有效控制。

2.2 定位精度高，沒有誤差積累

在實(shí)踐測量中應(yīng)用GPS-RTK技術(shù)時，在滿足RTK作業(yè)條件的基礎(chǔ)上，實(shí)時定位的平面精度可以達(dá)到厘米級。在實(shí)際測量過程中，由于流動站和基準(zhǔn)站之間實(shí)現(xiàn)了有效地聯(lián)結(jié)，流動站的放樣點(diǎn)就相當(dāng)于基準(zhǔn)站的放樣，有效地減少累計(jì)誤差的產(chǎn)生，規(guī)避了在全站儀測量時存在的弊端。

2.3 操作簡便，測量范圍廣

當(dāng)前GPS接收機(jī)在不斷改進(jìn)過程中，不僅體積不斷縮小，重量不斷減輕，而且自動化程度也大幅度提高，有效地減輕了測量人員的工作強(qiáng)度。而且在實(shí)際測量過程中不需要頻繁輸入數(shù)據(jù)，只需將放樣的點(diǎn)位坐標(biāo)一次性導(dǎo)入GPS手簿中即可，在外業(yè)作業(yè)時在基準(zhǔn)站和流動站設(shè)站時通過簡單的連接，就可以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的采集和坐標(biāo)放樣，有效地提高了野外作業(yè)的工作效率，進(jìn)一步拓展了測量的范圍。

3 RTK技術(shù)在鐵路專用線工程測量中的應(yīng)用

3.1 用于數(shù)字地形圖測量

當(dāng)前鐵路專用線工程建設(shè)過程中，通常會在帶狀地形圖上進(jìn)行選線，這就需要為設(shè)計(jì)人員提供具有較強(qiáng)的現(xiàn)勢性、較高準(zhǔn)確性和可靠性的地形圖，這樣才能保證設(shè)計(jì)出來的鐵路專用線路線的經(jīng)濟(jì)性和合理性。在地形圖測量時，如果采用傳統(tǒng)的方法進(jìn)行測量，則需要先進(jìn)行控制點(diǎn)布置，然后進(jìn)行碎部點(diǎn)數(shù)據(jù)采集，最后成圖。不僅存在工作量大及花費(fèi)時間長的問題，在測量過程中還容易出錯。通過應(yīng)用GPS-RTK技術(shù)測量可以有效地規(guī)避傳統(tǒng)測量工作的缺點(diǎn)，在具體測量過程中，只需要在沿線每個碎部點(diǎn)位置停留一會，即能夠獲取到該碎部點(diǎn)的三維數(shù)據(jù)，并與輸入點(diǎn)的屬性信息和特征編碼有效結(jié)合，利用外業(yè)測量草圖，在室內(nèi)運(yùn)用專業(yè)繪圖軟件即可以成圖。

3.2 工程控制測量

在鐵路專用線工程測量時，通過利用GPS系統(tǒng)來構(gòu)建控制網(wǎng)，并對控制點(diǎn)進(jìn)行定位，對于大型的建筑物則使用動態(tài)的控制網(wǎng)，如針對鐵路專用線中隧道和立交橋這些大型建筑物設(shè)施，則要利用RTK系統(tǒng)來對整個工程測量進(jìn)行有效控制，實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)定位，全面提高鐵路測量工作的效率，降低測量人員的勞動強(qiáng)度。

3.3 繪制大比例地形圖

通常情況下在高等級鐵路檢測圖繪制工作中，多會選擇1∶2000的比例尺，然后建立控制網(wǎng)，這種測量方式較為煩瑣，而且所需要的時間較長，工作量較大，測量精度相對較差。但采用GPS-RTK技術(shù)來進(jìn)行大比例地形圖測量則較為容易，不僅能夠?qū)崿F(xiàn)數(shù)據(jù)的快速采集，而且在室內(nèi)即可以完成，有效地降低了測圖繪圖的難度，測量的數(shù)據(jù)相對精確。

3.4 用于控制加密測量

鐵路專用線工程的控制點(diǎn)大多位于線路中線兩側(cè)附近，隨著項(xiàng)目的開展，控制點(diǎn)不但需要加密以滿足測量需要而且還常常會遭到破壞，常規(guī)的控制測量，要求點(diǎn)與點(diǎn)間相互通視，費(fèi)工又費(fèi)時，且精度不均勻。GPS靜態(tài)測量，雖然精度高又不需要點(diǎn)間的通視，但需要先外業(yè)測量后內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)處理，不能實(shí)時知道定位結(jié)果，如若內(nèi)業(yè)平差計(jì)算發(fā)現(xiàn)精度不符合規(guī)范要求還要返工，這樣效率太低。應(yīng)用GPS-RTK技術(shù)無論在測量精度上，還是作業(yè)效率上都具有明顯的優(yōu)勢，針對精度要求不是很高的高速鐵路工程，在同一個點(diǎn)位由于靜態(tài)觀測值與動態(tài)觀測值基本上一致。因此，GPS-RTK技術(shù)可用于高速鐵路工程中的控制加密測量。

3.5 用于界址點(diǎn)放樣

在鐵路專用線工程測量過程中，針對界址點(diǎn)放樣測量時，GPS-RTK技術(shù)應(yīng)用時，可以將一臺接收機(jī)布設(shè)在已知控制點(diǎn)上，并以此作為固定站，使用RTK移動站來進(jìn)行界址點(diǎn)放樣的具體操作過程中，需要建立項(xiàng)目名稱和坐標(biāo)系統(tǒng)，同時進(jìn)行移動站電臺頻率的選擇設(shè)置，直接輸入傳輸放樣點(diǎn)坐標(biāo)值，并從測量菜單中選取RTK測量模式，進(jìn)行具體的定位放樣。

結(jié)語

在當(dāng)前鐵路專用線工程勘測測量中引入GPS-RTK技術(shù)，可以在復(fù)雜地形條件下高效地完成鐵路專用線工程的測繪工作，而且在實(shí)際應(yīng)用過程中，能夠有效地提高測量結(jié)果的準(zhǔn)確度和測量工作效率。在GPS-RTK技術(shù)具體測量過程中，整個過程中由微電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)進(jìn)行控制，實(shí)現(xiàn)了自動記錄，整個測量過程中人為因素影響較小，有效地保證了測量結(jié)果的精準(zhǔn)度，實(shí)現(xiàn)了對測量質(zhì)量的有效控制，為高速鐵路工程測量效率的提升奠定了良好的基礎(chǔ)。

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