GPS―RTK技术在铁路测量中的应用研究

摘要：在铁路测量中一种新的技术逐渐被应用，GPS-RTK这种新技术的作业模式没有太多的内容。本文会结合一些笔者的工作事例进行分析，详述GPS-RTK在工程中的作业模式以及工作原理。

关键词：GPS-RTK技术 铁路测量 应用

1.前言

近几年我国经济在与国际接轨后得到了飞速的发展，同时我国基建投资也逐年加大尤其是铁路方面的建设更呈现出了普通铁路与高铁共同建设的繁荣阶段。铁路的客运和货运专线的任务一般要求在短时间内完成，铁路建设同时设计到国家建设的发展速度与旅客人身安全。因此保质保量的在短时间内完成任务成了首要因素，而以往常规的测量方式是无法完成这种要求的勘测任务。GPS-RTK技术在速度与质量上的完美标完全可以承担这种高要求的任务。某国土测绘机构在建设一条运煤的铁路时就全面的应用了GPS-RTK技术，其中以1：2000的比例进行地形图的测量。它又很快的测量速度和高精确度，它的优越性还有在测量过程中不需要通视，这是常规测量方法所不能实现的。因此，在未来的铁路勘察中，GPS-RTK技术一定会有更好的表现。

GPS-RTK技术，既实时动态定位技术是以载波方式实时差分的GPS技术。GPS-RIK技术是GPS技术中的重大突破。在交通测绘中有着重要的应用与发展前景。实时动态定位系统分为基准站、流动站和数据链三部分构成，这三部分的作业模式构成了系统的工作流程。首先基站把它观测的信息通过数据链都传递给流动站，流动站在通过传递来的信息进行分析处理并结合其自身的GPS观测数据信息计算出本身的测量精度及三维坐标。通过这种方式施工人员便可实时监测检测点的相关数据信息，提高数据观测质量。在铁路勘测中对实时动态定位技术的应用则更为广泛。

2. 铁路定测中GPS-RTK的作业模式

2.1在测区中建立平面控制网

铁路定测在铁路的勘察设计阶段是一项十分重要的内容。在此项工作流程当中，主要进行交切线、中线、中桩高度、断面、跨线、桥涵的测量工作等。在定测时，我们首先采用常规的GPS静态测量方法，按照放线布设平面控制网并且经过详细的计算求解出各个控制点坐标与高程等相关信息。铁路线路一般在十公里至上千公里的范围内浮动。由于线路跨越范围比较大，地形与线路情况的差异也比较大。在投影有角度的情况下，长度会发生变形而导致不满足放样要求。为了减轻测量结果受到的影响，要通过改变中央子午线等方式。

2.2选择最佳作业时间

在铁路沿线复杂多变的地貌影响下保证测量数据的完整性，要选择好最佳的观测时段。在卫星可见性高和天气情况良好的情况下，卫星的几何分布相对来说会比较好，卫星的定位精度得到提高。Planning软件可对卫星分布情况进行分析得出多项预测指标，并通过这些指标合理的对工作进行安排。

2.3采用合理的方法测量高程

GPS测出的并不是实际采用的正常高。而是大地的高度。通常高程异常的变化情况都比较复杂，在山区中精度非常差。在的士不平坦地区和半丘陵地区得出正常高的方法是应用高程拟合法。由于铁路新线测定时每隔两千米就好设置水准点，无法满足GPS观测条件的地形环境是用高程拟合则不能保证高程的精确度。所以在高程测量时应该根据测区情况的不同而选择测量方法。

2.4合理确定控制点求取转换参数

在求解坐标的转换参数时应该合理的选择高程以及坐标的公共点，这是动态测量的前提条件。在选择转换参数时要选择均匀分布的控制点，选取3个以上控制点也可以提高转化精度。

2.5基准站的选定

在基站的确定时，尽量保证基站地势比较高、视野比较开阔的地方。选择这样的地方便于电台的发射。

2.6内业工作流程

计算工作要依托测量内外业的一体化程序来完成。只要将线路的坐标、方位、直线及曲线等要素输入到程序中，改程序就会根据这些要素得出样点坐标。数据转换工具会将相关数据导入到外业中以供外界的调用。

2.7外业工作流程

基准站的接收机要放置在基准点上，流动站的接收机应该在开机后进行必要的设置及相关的操作才能进行使用。公布的坐标和实际坐标有一些差别，我们一般通过对其校对而得到精确的网格坐标。

3实时动态技术的优点

3.1RTK提高了测量的速度与定位的高度，减少了误差积累

RTK技术测量速度的决定因素跟仪器、数据传输质量以及其他一些相关技术有关。高性能的主板可以提高接收机的初始化速度，同时它也能接受到更多的卫星信号及高质量的信息。在相同高度角下，RTK的数据链传输质量由接收机对卫星的接受能力决定的。环境良好的条件下，接收机的初始化时间一般能被提高到10秒左右。相反，在条件不好的情况下，即使接收机的性能很高业难以确保在短时间内完成初始化，而性能差的接收机则需要更长的时间。只要RTK的基本条件得到满足，RTK的平面精度以及高程精度都能非常高，甚至能达到厘米级。而且能够在误差积累的消除的情况下满足规范要求。

3.2作业时间不受限制

RTK技术由于采用了全自动化的办公方式，所以只要满足其进行日常操作的基本要求，它就能全天不停歇的工作。

3.3实现了高度自动化和集成

专业的内置软件和外置设备可以进行几乎所有勘测任务，能够对多项任务如：中线、横断面、地质放孔等进行自动测量。

4实时动态技术存在的缺点

GPS-RTK在测量中虽然有着优秀的表现，但它仍然存在着些许的不足。

4.1卫星分布的影响

GPS系统的布局没有做到无盲区，在某一时间内某些地区出现盲区。这段时间内，在这片区域RTK的测量的精准度很低。

4.2电离层的影响

在每天13～15点这两个小时内电离层会使公用卫星数量减少，导致接收机不能进行初始化，RTK很难在这个时候工作。

4.3数据链传输的影响

由于障碍物的阻碍，数据链电台或网络的信号扰，信号强度会严重的衰减。同时距离也是影响数据链传输的因素之一。

4.4多路径效应的影响

在大面积的积水区域，RTK设备仪器难以固定，因此测量精准收到影响。

4.5高程异常的影响

在山区一般出现高程异常，存在着较大误差。在高海拔地区作业时RTK的高程精度也会受到影响。

5结束语

GPS定位如今应用于各类生活活动中，并得到了飞速的发展。尤其在交通运输及公路、铁路的修建当中。实时动态定位系统相较于其它传统的方式更能高质高量的完成铁路测量。

参考文献：

[1]韩峰，李斌，王保成.GPS-RTK技术在铁路测量中的应用[J].兰州铁道学院学报，2003（6）.

[2]张玉生.GPS-RTK 技术在铁路测量中的应用[J].铁道勘察，2008（6）.

[3]袁作波.GPS-RTK技术在铁路测量中的应用[J].科技资讯，2010（5）.

[4]孟宪淮.论在铁路测量GPS-RTK技术的应用[J].城市建设理论研究（电子版），2012（18）.