RTK 技術(shù)在鐵路工程測量中的應(yīng)用

李 研

（中鐵十九局集團(tuán)第五工程有限公司，遼寧大連 116100）

0 引言

過去的鐵路測量工作中，需要大量測量人員的參與并且用到大量的測量設(shè)備，工作效率比較低。同時(shí)，在測量過程中，不可避免地會(huì)有誤差的出現(xiàn)，誤差的出現(xiàn)及誤差的累積會(huì)影響測量的準(zhǔn)確性，降低測量的精度。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，RTK（Real Time Kinematic，實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)）技術(shù)的出現(xiàn)彌補(bǔ)了傳統(tǒng)測量方法的不足，它以一種全新的測量方式，實(shí)現(xiàn)了高精度、快速的工作方式，為鐵路測量工作提供了新的途徑。

1 RTK 在鐵路測量中的具體作用

1.1 工程控制測量

鐵路測量工作是較為復(fù)雜的工作之一，同時(shí)也是鐵路建設(shè)所必須的環(huán)節(jié)。在當(dāng)前測量工作中，誤差減小有著重要的意義，對于測量誤差來說，控制誤差最好的方法即是靜態(tài)測量方法。不過，靜態(tài)測量使用起來較為不便，因此在當(dāng)前的信息技術(shù)廣泛應(yīng)用下，使用的主要方式為GPS（Global Positioning System，全球定位系統(tǒng)）動(dòng)態(tài)測量。這種方式在測量過程中作用較為重要，能有效地避免誤差，減少相關(guān)人員的工作量，最為主要的是，通過使用RTK 技術(shù)進(jìn)行全面的信息接受與采集，讓測量工作更簡單、更方便。

1.2 大比例地形圖的繪制

在鐵路的建設(shè)過程中，如需要建設(shè)等級(jí)較高同時(shí)線路較長的道路，在進(jìn)行選線時(shí)應(yīng)該使用大比例帶狀地形圖，所以在當(dāng)前的施工過程中，如果使用傳統(tǒng)的方法進(jìn)行測量與檢測，會(huì)存在許多較為麻煩的問題，首先要建立相關(guān)的控制網(wǎng)絡(luò)，完成控制網(wǎng)絡(luò)建立后，進(jìn)行相關(guān)的碎片化測量，最后將完成的碎片化測量工具數(shù)據(jù)進(jìn)行對接，在繪制相關(guān)的大地圖。但是如此操作會(huì)降低相關(guān)的工作效率，同時(shí)使用大量的人力和物力。因此在目前通過使用GPS-RTK技術(shù)，可以對于相關(guān)環(huán)境進(jìn)行動(dòng)測量，并且工作人員在室內(nèi)就可以完成工作、采集相關(guān)的數(shù)據(jù)，通過收集的數(shù)據(jù)完成相關(guān)大地圖的繪制。在這一過程中，不但減少了人員的工作量，同時(shí)提高了人員的工作效率，對于目前的工作有著較大優(yōu)勢。

1.3 鐵路測量中的中線或邊坡放樣

對于鐵路建設(shè)來說，中線和邊坡放樣都有著重要作用，在當(dāng)前使用RTK 技術(shù)的階段，可以使用RTK 技術(shù)進(jìn)行相關(guān)的中線工作和邊坡放樣工作，對于放樣工作來說，其可以由個(gè)人獨(dú)立完成相關(guān)操作，同時(shí)工作人員可以將相關(guān)數(shù)據(jù)參數(shù)輸入到系統(tǒng)當(dāng)中，如此通過RTK 外部工作系統(tǒng)，既可以完成相關(guān)的放樣工作，又使用RTK 技術(shù)進(jìn)行相關(guān)的放樣工作。首先可以保證操作和工作上的靈活性，一方面放樣工作可以按照樁號(hào)進(jìn)行準(zhǔn)確放樣，其次也可以按照不同的坐標(biāo)來完成相關(guān)的放樣，最重要的是，可以實(shí)現(xiàn)兩者的相互轉(zhuǎn)化，靈活地使用防線方法。在整個(gè)放樣過程中，顯示屏幕上會(huì)有相應(yīng)的箭頭圖標(biāo)，箭頭會(huì)對放置的情況進(jìn)行相關(guān)顯示，幫助正確放置相關(guān)的坡樣。精確相關(guān)的數(shù)據(jù)，不會(huì)產(chǎn)生誤差。對于RTK 技術(shù)來說，其相關(guān)設(shè)備有著較強(qiáng)的信號(hào)，所以再使用過程中只要有信號(hào)就可以滿足目前的發(fā)展要求，進(jìn)行相關(guān)的信息傳輸，避免了當(dāng)前周邊環(huán)境進(jìn)行破壞的情況出現(xiàn)，同時(shí)也加快了測量工作。

1.4 鐵路縱、橫斷面測量

對于鐵路來說，在進(jìn)行建筑過程中，首先需要確定鐵路的中線，完成中線設(shè)計(jì)后，可以依照中線進(jìn)行相關(guān)的鐵路橫斷面和縱斷面建設(shè)。在使用RTK 技術(shù)以后，可以完成鐵路中線位置的確定，由中線坐標(biāo)來確定相關(guān)的縱橫切面，這樣一來不僅加快了施工的速度，同時(shí)也減少了工作來量，最主要的是提高了精確度，在實(shí)用性和經(jīng)濟(jì)性上也有了保障。在實(shí)際的工程測量過程中，分項(xiàng)較多，因此測量的工作量非常大，如果繼續(xù)采用傳統(tǒng)的測量方式，不僅會(huì)增加人員和資金的投入，也無法保障工作的質(zhì)量與效率以及測量結(jié)果的準(zhǔn)確性。因此，在進(jìn)行測量的過程中，還是需要運(yùn)用RTK 技術(shù)并輔助相應(yīng)的儀器。

2 RTK 實(shí)測中需要注意的問題

2.1 RTK 測量具有實(shí)時(shí)與動(dòng)態(tài)的特點(diǎn)

對于RTK 技術(shù)來說，其具有實(shí)時(shí)性與動(dòng)態(tài)性的特點(diǎn)，整個(gè)測量數(shù)據(jù)與衛(wèi)星和數(shù)據(jù)鏈相連接，各個(gè)觀察點(diǎn)是相互連接，但是也相互獨(dú)立，所以在每次的觀察過程中，需要與已經(jīng)知道的點(diǎn)進(jìn)行聯(lián)系和對比，保證基站和各流動(dòng)站的參數(shù)設(shè)置準(zhǔn)確，確保相互之間的數(shù)據(jù)鏈保持暢通，可以完成正常通信，同時(shí)在進(jìn)行工作的過程中，無論是停止觀察還是開始觀察，都應(yīng)對上述操作進(jìn)行實(shí)施，確保整個(gè)操作的穩(wěn)定性。

2.2 要把帶支架的對中桿運(yùn)用到流動(dòng)站

在RTK 技術(shù)的使用過程中，要保證其相關(guān)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，可以使用對中桿，通過帶支架對中桿的使用，保證流動(dòng)站天線的穩(wěn)定性，減少當(dāng)中存在的誤差。在數(shù)據(jù)采集的過程中，需要關(guān)注跳動(dòng)的變化進(jìn)行相關(guān)的設(shè)計(jì)，做到數(shù)據(jù)實(shí)施收集。

2.3 運(yùn)用RTK 測量技術(shù)測繪時(shí)可能會(huì)出現(xiàn)數(shù)據(jù)鏈動(dòng)蕩的情況

在使用RTK 技術(shù)的測量過程中，存在由于傳輸數(shù)據(jù)信號(hào)與部分電臺(tái)的頻率和波段相同，會(huì)導(dǎo)致部分信號(hào)出現(xiàn)干擾，影響到數(shù)據(jù)的傳輸，所以在此過程中，需要有工作人員對于基站進(jìn)行相關(guān)的調(diào)節(jié)，提升相關(guān)發(fā)射頻率和接受頻率，使其不要受到影響，并且時(shí)刻關(guān)注電臺(tái)的電量情況，及時(shí)充電。

2.4 受到相關(guān)環(huán)境問題的影響

在鐵路的測量過程中，其周邊的環(huán)境無法保證，所以在房屋的聚集區(qū)域和樹木較為茂盛的區(qū)域應(yīng)注意，因?yàn)槠淇赡軙?huì)影響到測量數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。在相關(guān)技術(shù)的使用過程中，需要提高GPS技術(shù)的相關(guān)使用，首先確定準(zhǔn)確的地點(diǎn)位置，其次擴(kuò)大相關(guān)的覆蓋范圍，保證完成的數(shù)據(jù)傳輸應(yīng)用，最后使用有效獨(dú)立的相關(guān)系統(tǒng)，提升整體的觀察測量質(zhì)量。

3 工程概況

錦承線朝陽至葉柏壽段鐵路擴(kuò)能改造工程朝葉1 標(biāo)全線長45.27 正線公里。其中，有4 座新建的雙向隧道，全長7224 延米；橋隧的長度占到了正線的18.2%；正線鋪軌135.82 km，站線鋪軌15.9 km；鋪岔53 組；鋪碴41.384 萬平方米；施工便線4 條，共2.98 km。

4 控制點(diǎn)加密

從目前掌握的資料與情況來看，許多已知的控制點(diǎn)距離路線的距離比較遠(yuǎn)。按照鐵路工程測量規(guī)范的規(guī)定，已有的控制點(diǎn)不能滿足現(xiàn)場施工測量的要求。因此，在控制點(diǎn)加密的過程中，應(yīng)按照GPSE 級(jí)網(wǎng)（指GPS 測量精度達(dá)到E 級(jí)的標(biāo)準(zhǔn)）的要求進(jìn)行靜態(tài)觀測，并聯(lián)測3 個(gè)以上的已知水準(zhǔn)點(diǎn)（四等）確定加密點(diǎn)的高程。

5 坐標(biāo)系的轉(zhuǎn)換

鐵路測量的過程非常復(fù)雜，由于誤差的累計(jì)，傳統(tǒng)的測量方法在測量的過程中無法保證結(jié)果是否準(zhǔn)確。因此，在進(jìn)行鐵路施工測量前，應(yīng)該運(yùn)用RTK 技術(shù)，并配合相應(yīng)的儀器進(jìn)行測量的輔助工作，確定加密點(diǎn)的WGS84 坐標(biāo)來進(jìn)行參數(shù)的轉(zhuǎn)換，這項(xiàng)工作可以通過以下兩種方式之一進(jìn)行。

一是在現(xiàn)場直接運(yùn)用RTK 技術(shù)來進(jìn)行測量。在進(jìn)行測量的過程中，需要從原有的控制點(diǎn)中選取帶有高程控制點(diǎn)，然后確定加密點(diǎn)的WGS84 坐標(biāo)，并輸入到測量控制器內(nèi)，等這些工作全部完成后，就可以通過內(nèi)部的軟件來進(jìn)行參數(shù)的轉(zhuǎn)換。雖然這種方法的測量結(jié)果相對準(zhǔn)確，但是需要耗費(fèi)較長的時(shí)間。

二是使用靜態(tài)觀測時(shí)的WGS84 坐標(biāo)進(jìn)行加密點(diǎn)的參數(shù)轉(zhuǎn)換。在測量工作中要注意的是，同一測區(qū)不需要每次都反復(fù)地進(jìn)行參數(shù)轉(zhuǎn)換。這樣的方法在測量中可以有效提高測量工作的效率，并且測量的結(jié)果具有較高的準(zhǔn)確性。

6 運(yùn)用RTK 技術(shù)開進(jìn)行施工測量

在本項(xiàng)目除橋涵及隧道外的施工測量工作中，采用的測量方法是RTK 技術(shù)。

6.1 定線與放樣

在開展這一項(xiàng)工作之前，首先要將線路要素輸入到控制器內(nèi)，然后在施工測量的過程中，通過實(shí)測坐標(biāo)就可以實(shí)時(shí)地確定測點(diǎn)的里程以及偏距。

6.2 橫斷面與縱面的測量

在實(shí)際的工程測量過程中，分項(xiàng)較多，因此測量的工作量非常大。在測量工作中，如果繼續(xù)采用傳統(tǒng)的測量方式，不僅會(huì)增加人員以及資金的投入，也無法保證工作的質(zhì)量與效率，無法保證測量結(jié)果的準(zhǔn)確性。因此，在進(jìn)行測量的過程中，還是需要運(yùn)用RTK 技術(shù)并輔助相應(yīng)的儀器，不僅提高了測量結(jié)果的準(zhǔn)確度，同時(shí)提高了工作效率。

6.3 專業(yè)化的調(diào)查測繪

在進(jìn)行測量工作之前，相應(yīng)的測量人員就要針對整個(gè)工程的不同分項(xiàng)進(jìn)行調(diào)查工作，確保后期測量工作的順利開展。同時(shí)，還要對于周圍的建筑物進(jìn)行調(diào)查，確定在項(xiàng)目施工的過程中不會(huì)影響周圍的建筑物。

7 RTK 技術(shù)的優(yōu)缺點(diǎn)

首先，RTK 技術(shù)的應(yīng)用相對于傳統(tǒng)的測量方式來說，有效地提高了工作效率，并且在操作的過程中也不需要投入大量的人力，只需要少數(shù)工作人員就可以完成。其次，只要能夠滿足這一技術(shù)的工作條件，其定位的精確度也比較高，不會(huì)產(chǎn)生誤差的積累。最后，這項(xiàng)技術(shù)的運(yùn)用過程中受到限制的因素比較少，幾乎可以全天候地進(jìn)行作業(yè)，并且作業(yè)的自動(dòng)化程度較高，其內(nèi)部的軟件可以滿足多種測繪的功能，降低了因?yàn)槿斯げ僮鞫a(chǎn)生的誤差，保障作業(yè)操作的準(zhǔn)確性。

雖然這項(xiàng)技術(shù)相對于傳統(tǒng)的測量方式有很多優(yōu)勢，但是也存在一定的不足：其可靠性較高，但是與全站儀相比還有一些差距，不能達(dá)到完全可靠。這主要是因?yàn)樵谑褂玫倪^程中，RTK 還會(huì)受到衛(wèi)星狀況、電離層以及對空通視環(huán)境的影響，可靠性維持在95%～99%，無法達(dá)到100%。

8 結(jié)束語

通過以上的分析可以知道，在鐵路工程的測量工作中，RTK憑借自身的優(yōu)勢發(fā)揮了巨大的作用，能夠有效提高測量工作的準(zhǔn)確性以及測量工作的效率，減少了資金以及人力的投入，是傳統(tǒng)測量方式無法媲美的。由此可見，在鐵路測量的工作中，這項(xiàng)技術(shù)有著非常廣闊的發(fā)展前景。