GPS-RTK在铁路中线中的应用

摘要：GPS-RTK新技术的出现，可以大范围、高精度、快速地测定各级控制点的坐标。本文将论述该项技术在铁路的中线测量以及在施工期间该项技术的应用。

关键词：GPS-RTK；网络版-RTK；基站模式-RTK；铁路中线；路线测量

Abstract: With the appearance of new technology GPS-RTK, can be used in a wide range, high precision, and rapid determination of levels of the control point coordinate. This paper discusses the technology in the midline measurement of railway and application of this technology in the construction period.

Key words: GPS-RTK; network version of the -RTK base station mode; -RTK; railway line; route survey

中图分类号：F407.61文献标识码A 文章编号

GPS-RTK概述：RTK（Real Time Kinematic, 实时动态差分法）技术是随着GPS的出现，这项技术才开始得到迅速的发展。RTK在的测量定位上的精度能够达到厘米。而且，该项技术可以不布设各级控制点，仅仅依据一定数量的基准控制点，便可高精度、快速地采集地形点、地物点的坐标，结合数字测图软件，可以高效地进行内外业一体化数字测图作业。因此RTK技术的应用越来越受到人们的重视。而在铁路中线放样测量中，放样测量工也无需大量的人力。要想实现放样只需要将铁路线路的参数，如铁路起终点坐标、输入RTK的外业手薄。放样方法容易操作，既可以按线路里程桩号放样，也可以按里程点的坐标来进行放样，并可以随时互换。在曲线测设中，只需要计算出线路上各个交点坐标、对应的曲线半径和缓和曲线长度，GPS流动站的手薄就能计算出线路上各大桩的坐标和放样的线路中线的任意点坐标和具体坐标的参数。如果在线路载入GPS，在GPS内部生成线路位置并现场参考站架设完毕后，可以有选择的按定距或者指定大桩进行中线放样。一般按桩号放样，当输入一个桩号后，GPS-RTK会自动提示你目前位置距离放样点桩号的距离、方向，据此找到放样点位置，完成中线测量。目前该方法已广泛应用于铁路、公路和各种管线的中线放样。

1、RTK在铁路定测中的作业模式

1.1作业时段的设定

由于天气原因和铁路沿线的复杂地貌，想要获取完整精度高的数据，就要根据卫星预报和天气预报选择最适合观测时段。一般来说，想要获得各方面的预测指标，可以使用Planning软件来获取卫星的几何分布情况，根据得到的信息和预测最佳作业时段，合理地安排作业计划。

1．2测区平面控制网

由于铁路的线路长短不一，工程人员在测量较长的线路中要考虑测量时因地形不同而产生长度变形不同。在进行中线放样期间，应充分利用初测时布设的GPS静态测量方法建立的测区控制网，检测GPS控制点每对控制点之间的间距应该控制在5-8公里，并要与国家点联测，检验每一个控制点相对应的平面坐标和高程是否正确，确保线路中线放样的精度和顺利进行。

1．3 高程控制测量

我们在测量时，是采用正常高作为实际参考数据，但是用GPS测量时得到的高程数据是大地高。因此，我们需要将大地高转化为实际高。但是，要做到在较长的铁路中精确地测量正常高是一件非常困难的事。而且，要求每个2公里就要设置水准点，有一些地形复杂的地区不能达到GPS观测的条件。如果完全运用GPS，采用高程拟合方法得到的高程精度不高，因此想要高精度地测量等级水准效果还是需要采用水准仪作业模式。

1．4基准站设置

基准站设置既要满足GPS静态观测的条件，还要设在地势较高，四周开阔的位置。这些地方的地理条件便于电台的发射。通常还可设在具有地方网格坐标和WGS84坐标的已知点上，也可在未知点设站。

1.5 放样内业数据准备

在进行放样内业数据是，我们可以利用测量内外业一体化程序完成全部计算工作。将线路的起点坐标、方位角、加直线长度及曲线要素输入计算机，程序将会根据里程计算出全线待放样点的坐标，直线上每50米一个点，曲线上每20米一个点。按相应的数据格式将放样点坐标导出成Trimble DC文件，通过Data Transfer将DC文件导入到外业掌上电脑供外业调用。

1.6外业操作

将基准站接收机设在基准点上，开机后进行必要的系统设置、无线电设置及天线高等输入工作。流动站接收机开机后首先进行系统设置，输入转换参数，再进行流动站的设置和初始化工作。通常公布的坐标系统和大地水准面模型不考虑投影中的当地偏差，因此要通过点校正来减少这些偏差，获得更精确的当地网格坐标，且确保作业区域在校正的点范围内。

2.GPS-RTK在应用实例

以下是RTK在广州—珠海城际铁路定测中的作业模式。由于广州至珠海城际铁路在地势比较平坦，地形变化不大，在高程控制上要求不用那么高，在广州南站至新会站段，虽然房屋和障碍物比较多，通视条件不优良等，但是大的植被较少，山头大都比较空况。而这些情况都满足RTK技术的应用，因此在此工程中就可以采用RTK技术，使RTK技术的优势得以充分发挥。

2.1 控制测量

控制测量需要进行平面控制和高程控制测量，RTK测量前，首先对整个测区进行平面控制和高程控制测量，这项工作在汉孝城际铁路初测中完成。

2.2 坐标转换参数计算

利用GPS静态测量方法建立的测区控制网，合理选择控制网中已知的WGS 84和北京54坐标(或地方独立网格坐标)以及高程的公共点，再求解转换参数，为RTK动态测量做好预备。在选择转换参数时要注意以下两个问题：（1）要选测区四面及中心的控制点，均匀分布；（2）为提高转化精度，最好选3个以上的平面和高程点，利用最小二乘法求解转换参数。转换参数可以通过室内对初测GPS控制点解算，也可以现场重新采集GPS点WGS84点坐标，实测计算，两种方法根据现场情况确定。

2.3 基准站选定

由于广州—珠海城际铁路沿线线市区房屋比较密集，锁定卫星在测量时遇到了困难，所以在基准站的选择尤其重要。基准站的设置除了要满足GPS静态观测的条件外 ，还应设在地势较高， 四面开阔的位置，便于电台的发射以及远离大功率无线电。基准站设在具有地方网格坐标和WGS84坐标的已知点上，也可在未知点设站。

2.4 外业操作

将基准站接收机设在基准点上， 开机后进行必要的系统设置、无线电设置及天线高等输入工作。流动站接收机开机后首先进行系统设置，输入转换参数， 再进行流动站的设置和初始化工作。通常公布的坐标系统和大地水准面模型不考虑投影中的，因此要通过点校正来减少这些偏差，才能获得更精确的当地网格坐标，并且确保作业区域在校正的点范围内。

2.5网络版-RTK