论RTK技术在沙特南北铁路工程中的应用

摘要：简要介绍了RTK技术的含义、系统的组成，结合在沙特南北铁路测量实践中的应用，阐述了RTK在铁路测量中的使用方法和应用效果，以期RTK在铁路工程施工测量中能更好地推广应用。

关键词：RTKtGPS测量；

中图分类号：TU198　文献标识码：A　文章编号：1672-3198(2009)14-0269-01

1　CTW200标段工程概况

沙特南北铁路CTW200标段，位于沙特阿拉伯北部Hail和A1－Jour地区。其中土建部分总长337.43 km，轨道部分总长509.84 km。主要工程任务：路基土石方3391万方，桥梁21座，圆涵132座，箱涵359座，骆驼通道12座，车站1座，共需混凝土11万方。

2　RTK技术概述

实时动态(RTK)测量系统，是全球定位系统(GPS)测量技术与数据传输技术的结合。是GPS测量技术中的一个新突破。RTK测量技术是以载波相位观测量为根据的实时差分GPS测量技术。其基本思想是；在基准站上设置1台GPS接收机，对所有可见GPS卫星进行连续地观测。并将其观测数据通过无线电传输设备，实时地发送给用户观测站。在用户站上，GPS接收机在接收GPS卫星信号的同时，通过无线电接收设备，接收基准站传输的观测数据，然后根据相对定位原理，实时地解算整周模糊度未知数并计算显示用户站的三维坐标及其精度。通过实时计算的定位结果，便可监测基准站与用户站观测成果的质量和解算结果的收敛情况。实时地判定解算结果是否成功，从而减少冗余观测量，缩短观测时间。RTK测量系统一般由以下三部分组成：GPS接收设备、数据传输设备、软件系统。数据传输系统由基准站的发射电台与流动站的接收电台组成，它是实现实时动态测量的关键设备。软件系统具有能够实时解算出流动站的三维坐标的功能。RTK测量技术除具有GPS测量的优点外，同时具有观测时间短，能实现坐标实时解算的优点，因此可以提高生产效率。RTK测量系统的开发成功。为GPS测量工作的可靠性和高效率提供了保障，这对GPS测量技术的发展和普及，具有重要的现实意义。

3　RTK技术的应用

3.1　控制点复测

沙特的夏季，天气炎热，光照强烈，早上9点到下午4点大气温度在40度以上，气流极不稳定，目标成像不清晰，用全站仪很难看清楚观测目标，测量精度就得不到保证。另外标段内也没有大的植被，地势相对较平坦，视野开阔，利于GPS外业测量。鉴于气候和地形条件，复测决定采用GPS接收机进行。

沙特南北铁路工程CTW200标殷全线共有控制点655个，首级控制点平均间距10公里，简称10公里控制点。次级控制点平均间距5百米，简称5百米控制点。由于控制点数量很多，线路长。复测前应借助导航GPS进行全线控制点的踏勘，检查控制点的布设情况，并确定复测时的线路，避免找控制点时浪费时间，以提高复测时的工作效率。根据控制点的布设情况，首级控制点复测分两组进行，每组用四台双频GPS接收机，用静态定位模式观测。分别从线路起点和终点开始复测。测量作业方式采用边连式复测线路首级控制网，等级为E级。运用随机数据处理软件解算时，线路坐标系采用WGS-1984坐标系。投影方式为UTM投影，中央子午线经度为39°或45°，投影面为参考椭球面。

首级控制点复测结束后进行次级控制点复测，用RTK模式测量，分三组进行，一组用两台GPS接收机，用1+1模式进行观测，另外两组分别用三台接收机，用1+2模式观测。测量时把首级控制点作为基准站，转换参数采用静态测量时算出的七参数，移动站和基准站距离控制在6公里以内。因为RTK测量误差与流动站至基准站的距离成正比。为了提高测量精度，测量时采用了一些方法。如延长测量时间、移动站使用对中器、选择最佳观测时段、增加观测次数或者改变基准站等。

根据复测的结果，首级控制点位相差平均6mm，最小2mm，最大13mmt次级控制点点位相差平均14cm，最小3mm，最大26mm。从复测结果看，控制点是可靠的，能用于铁路工程施工。

3.2　线路中线、边坡放样

RTK测量技术用于铁路中线放样，放样工作一人也可完成。将线路参数如线路起终点坐标、曲线转角、半径。线路断面数据，边坡坡度等输入RTK的外业控制器，即可放样。放样方法灵活，即能按桩号也可按坐标放样，并可以随时互换。放样时屏幕上有箭头指示偏移量和偏移方位，便于前后左右移动，直到误差小于设定的为止。放样时为了减少误差，测到一定距离时与邻近的控制点校合坐标数据。

3.3　路基横断面数据的测量

中线和边坡放样完成后。就可进行路基横断面数据复测。路基断面每隔25米一个。全线共有13500个断面。根据路基的开工顺序，分阶段进行复测。把采集的断面数据输入电脑，利用土石方计算软件。就可算出土石方数置。

3.4　桥涵位置确定及原地面标高潮量

全线涵洞共有491个。数量较多，如果用全站仪和水准仪测量，势必影响涵洞原始测量数据的提交进度，影响桥涵图纸的设计。把桥涵定位数据输入RTK的外业控制器，即可放样。放样的同时就可以完成原地面标高测量。

4　RTK应用于工程测量中的优点

相对于常规测量来说。RTK用于工程测量主要有以下特点；

(1)测站间无需通视。RTK测量不需要测站间相互通视，可根据实际需要确定基准站，使得现场测量工作更加灵活方便。

(2)工作效率极大地提高。在进行RTK测量时，动态相对定位仅需几秒钟。极大地提高了观测效率。

(3)RTK是能提供厘米级精度实时解决方案的测量方法。在路基施工测量中有着良好的应用效果。

(4)RTK技术的测量误差分布均匀，相互独立。不存在误差积累，精度可靠度较高。

(5)仪器操作简便，目前RTK作业自动化程度越来趣高，把相应设计数据输入RTK的外业控制器，就可以准确放出现场所需要的点位。

5　总结

RTK在铁路工程施工中有着广泛的运用。比传统的测量仪器的测量，它有着省时省工且精度高等特点，在进行测量时，主要注意事项是基准站选择要在比较中心，位置空旷开阔的至高点上，且周围无磁场的影响，这样流动站接收的信号好。近年来空间技术的迅速发展和应用，给测量手段带来了日新月异的变化，工程测量点位精度及测量手段的更新和提高会给铁路工程建设带来许多方便，节约大量人力、物力、时间及成本，RTK作为一种全新的测量手段，在铁路工程测量中已突显其优势，其技术的先进性，优越性在铁路工程施工领域中将有广阔的前景。