基于GPS RTK技術(shù)的鐵路工程測量研究

郭曉亮

摘? ? 要：隨著當(dāng)前我國科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展，我國在管道線路工程測量中通過應(yīng)用GPS RTK技術(shù)改善了我國傳統(tǒng)管道線路測量過程中的相關(guān)問題和不足之處，本文中便具體研究了基于GPS RTK技術(shù)在鐵路工程測量中的應(yīng)用，文中首先分析了鐵路工程測量中GPS RTK技術(shù)技術(shù)的應(yīng)用原理，然后對GPS RTK技術(shù)在鐵路工程測量中選線測量、定線定位測量中的應(yīng)用進(jìn)行分析，之后再介紹了GPS RTK技術(shù)如何在鐵路工程測量中防止錯誤初始化的發(fā)生。

關(guān)鍵詞：GPS RTK技術(shù);鐵路工程測量;技術(shù)研究;參考意見

1? 引言

測量工作是我國鐵路工程建設(shè)前期最重要的一個環(huán)節(jié)，在鐵路工程測量過程中需要對鐵路工程前期的線路設(shè)計進(jìn)行測量、土地征用進(jìn)行測量、基礎(chǔ)開挖進(jìn)行測量、施工安裝進(jìn)行測量，以及在鐵路工程后期的維護(hù)檢測過程中測量工作都發(fā)揮了重大的作用。當(dāng)前在我國鐵路工程測量中已經(jīng)應(yīng)用了GPS RTK技術(shù)，通過GPS RTK技術(shù)在鐵路工程中的應(yīng)用，使我國當(dāng)前的鐵路工程測量工作發(fā)生了巨大的改變?，F(xiàn)階段GPS RTK技術(shù)主要應(yīng)用于我國鐵路工程測量中的選線階段、定線階段、定位管理等相關(guān)環(huán)節(jié)中，從而促進(jìn)了我國鐵路工程的健康發(fā)展。

2? 鐵路工程測量研究中GPS RTK技術(shù)的應(yīng)用原理

GPS RTK技術(shù)是美國在上個世紀(jì)80年代，美國政府為了更方便其軍事活動從而研制出的一款全球定位導(dǎo)航測試系統(tǒng)，通過應(yīng)用GPS RTK技術(shù)便可以在全球的任何地方、任何時間內(nèi)為系統(tǒng)操作者提供準(zhǔn)確的三維坐標(biāo)和時間信息。GPS RTK技術(shù)與傳統(tǒng)的Gps定位技術(shù)一樣，主要通過該系統(tǒng)中的參考站和流動站提供相應(yīng)的Gps傳感器從而實(shí)現(xiàn)測繪過程中的同步觀測功能。

在GPS RTK技術(shù)在應(yīng)用過程中必須要通過相應(yīng)參考站上的傳感器，才可以對使用者傳回精準(zhǔn)的定位目標(biāo)，此外通過參考站還可以將使用者自己的已知目標(biāo)與原始的參考數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合分析，然后再通過相應(yīng)的數(shù)據(jù)反饋就可以計算出流動站的準(zhǔn)確位置。在這項(xiàng)技術(shù)的應(yīng)用過程中需要通過無線電調(diào)制解調(diào)器進(jìn)行參考站流動站之間的數(shù)據(jù)傳輸，此外流動站在接收無線數(shù)據(jù)的過程中也需要通過無線電調(diào)制解調(diào)器對數(shù)據(jù)信號進(jìn)行解調(diào)。在測量中所使用的GPS RTK技術(shù)，可以將流動站的坐標(biāo)進(jìn)行及時的顯示和記錄，然后將該坐標(biāo)建立在參考站已知的坐標(biāo)上，通過這種方式進(jìn)行測量的基線基準(zhǔn)度可以達(dá)到1～2毫米誤差之內(nèi)。

3? GPS RTK技術(shù)可應(yīng)用于選線測量

通過在鐵路工程測量中應(yīng)用GPS RTK技術(shù)，可以對鐵路工程線路的走向進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計，這樣就可以最經(jīng)濟(jì)的線路路徑方案來為鐵路施工方創(chuàng)造巨大的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。對鐵路線路進(jìn)行路徑優(yōu)化的過程中傳統(tǒng)的測量方式是通過高分辨率的衛(wèi)星圖片和相應(yīng)的行測資料進(jìn)行實(shí)現(xiàn)，但是在一般的鐵路工程測量過程中是無法應(yīng)用到這些相關(guān)的資料?，F(xiàn)階段鐵路工程測量過程中便可以通過GPS RTK技術(shù)來收集相應(yīng)的地形圖，從而實(shí)現(xiàn)鐵路工程線路的優(yōu)化設(shè)計。

在鐵路工程線路的優(yōu)化設(shè)計過程中，影響鐵路工程優(yōu)化施工的因素有多種多樣，例如：地質(zhì)不好的內(nèi)澇區(qū)、礦產(chǎn)區(qū)、居民區(qū)等，而通過GPS RTK技術(shù)便可以對鐵路路徑有影響的區(qū)域進(jìn)行準(zhǔn)確的識別和測量，并在地形圖上標(biāo)出這些地點(diǎn)的坐標(biāo)，然后通過計算機(jī)軟件便可以形成相應(yīng)的CAD圖，設(shè)計人員并可以在計算機(jī)上對鐵路工程的路徑進(jìn)行調(diào)整，從而合理的確定鐵路工程路徑的走向及各個轉(zhuǎn)角的坐標(biāo)。

4? GPS RTK技術(shù)可應(yīng)用于定線定位測量

通過在鐵路工程測量中應(yīng)用GPS RTK技術(shù)，可以更好地對鐵路工程進(jìn)行定線定位測量。在鐵路工程定線定位測量過程中通過應(yīng)用GPS RTK技術(shù)便可以實(shí)現(xiàn)鐵路工程中動態(tài)測量的功能，操作人員只需要將鐵路工程各個轉(zhuǎn)角坐標(biāo)輸入到計算機(jī)系統(tǒng)中，然后便可以直接得到兩個轉(zhuǎn)點(diǎn)間的相應(yīng)直線，此時工作人員只需要在實(shí)地進(jìn)行放樣，并可以直接測得兩個轉(zhuǎn)點(diǎn)間直線樁、斷面點(diǎn)之間的里程。同時通過相應(yīng)的Gps數(shù)據(jù)處理軟件還可以將電線定位測量中的相應(yīng)數(shù)據(jù)生成一定格式的文件，如果將數(shù)據(jù)文件直接輸入到軟件中便可以形成繪制成功的平斷面圖。這樣鐵路工程電線定位測量過程中，測量人員只需要通過GPS RTK的操作手冊就可以自行的設(shè)定相應(yīng)的定位點(diǎn)，在減小測量過程中的誤差。同時在測量中可以對一個直線段上的相應(yīng)參考站進(jìn)行準(zhǔn)確的定位，這樣就可以在每次換參考站的過程中對參考站上已經(jīng)確定的直線樁進(jìn)行校對測量。

5? GPS RTK技術(shù)可防止錯誤初始化的發(fā)生

通過在鐵路工程測量中應(yīng)用GPS RTK技術(shù)，還可以在鐵路工程測量中防止出現(xiàn)錯誤初始化現(xiàn)象的發(fā)生。在鐵路工程的測量過程中，如果測量人員在同一條直線同一點(diǎn)進(jìn)行兩次初始化放樣的點(diǎn)不同，那么便會出現(xiàn)錯誤初始化的現(xiàn)象。

在測量過程中出現(xiàn)錯誤初始化的原因主要有以下2點(diǎn)：第1點(diǎn)，在鐵路測量中的流動站或參考站附近具有大量的樹木等障礙物，從而影響了鐵路測量中的無線電信號源傳播;第2點(diǎn)，鐵路工程測量中流動站的距離與參考站之間的距離太遠(yuǎn)，這樣就會造成衛(wèi)星的成圖效果是質(zhì)量較差，工作人員難以對衛(wèi)星成圖中的相應(yīng)數(shù)據(jù)量進(jìn)行準(zhǔn)確的識別。在鐵路工程測量過程中，通常如果出現(xiàn)錯誤初始化，那么一般初始化的時間都會超過6分鐘。而通過在鐵路工程中測量應(yīng)用GPS RTK技術(shù)并可以很好的防止錯誤初始化的發(fā)生，這只需要工作人員在測量過程中將流動站與參考站之間的距離縮減至無線電臺標(biāo)稱距離的1/2，同時還需要在鐵路工程方向測量中將整周值中的誤差RMS量小于8，便可以有效的提升鐵路工程測量過程中的工作質(zhì)量和工作效率。

6? GPS RTK技術(shù)可應(yīng)用于短邊加樁的處理

在鐵路工程測量中應(yīng)用GPS RTK技術(shù)，還可以對短邊加樁進(jìn)行有效的處理。這主要源于通過GPS RTK技術(shù)進(jìn)行定線定位的過程中，如果直線樁樁間的距離在300～400米之間，那么兩個直線樁之間便可以通視，可是在實(shí)際的鐵路工程測量過程中，由于受到地質(zhì)條件的影響，所以測量人員在測量過程中大部分直線樁之間的距離都會超過500米以上，這樣就導(dǎo)致了兩個直線樁之間無法進(jìn)行通視，從而給鐵路工程測量工作帶來一定的影響。

但是測量人員通過GPS RTK技術(shù)進(jìn)行定線，并可以將直線樁在任意的400米位置進(jìn)行布設(shè)。如果兩個直線樁之間無法進(jìn)行通視，那么測量人員只需要在兩個直線樁之間距離200米處再打上相應(yīng)的直線樁，然后通過坐標(biāo)來定義直線，這樣就可以通過反算方位角和坐標(biāo)法來確定線路的正確方向。

7? GPS RTK技術(shù)在鐵路工程測量中的應(yīng)用步驟

GPS RTK技術(shù)在鐵路工程測量中的應(yīng)用步驟首先需要測量人員在鐵路工程測量區(qū)域收集相應(yīng)的控制點(diǎn)資料，當(dāng)測量人員對測量區(qū)域中的控制點(diǎn)坐標(biāo)、中央子午線、坐標(biāo)系、地理地形等相應(yīng)的物理量進(jìn)行掌握后，便可以通過GPS RTK技術(shù)在WGS-84坐標(biāo)系中進(jìn)行工程測量和定位工作。在這個過程中測量人員首先需要選擇適合的參考點(diǎn)和定位點(diǎn)，然后再通過GPS布網(wǎng)的方法就可以直接對鐵路工程進(jìn)行測量，在測量過程中可以通過基準(zhǔn)站GPS設(shè)置原控制點(diǎn)，然后通過流動站將相應(yīng)的坐標(biāo)才送至參考站，就可以實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的測量工作。

8? 結(jié)束語

通過GPS RTK技術(shù)在我國鐵路工程測量中的應(yīng)用，便可以有效的提高當(dāng)前我國鐵路工程測量工作中的工作質(zhì)量和工作效率，從而促進(jìn)我國鐵路工程健康的發(fā)展。

參考文獻(xiàn)：

[1] 劉金先.GPS-RTK技術(shù)在高速鐵路工程測量中的應(yīng)用[J].中小企業(yè)管理與科技旬刊，2012（1）：209.