李 斌

中鐵二十一局第四工程有限公司

RTK技術(shù)在鐵路工程測(cè)量中的應(yīng)用探析

李 斌

中鐵二十一局第四工程有限公司

現(xiàn)如今，我國(guó)鐵路測(cè)量廣泛運(yùn)用電子全站儀等先進(jìn)設(shè)備，但是，橫向通視和作業(yè)條件大大制約了電子全站儀的作用。RTK技術(shù)是一種全新的、高效的動(dòng)態(tài)測(cè)量模式，有著作業(yè)方法便捷、工作效率高、定位精準(zhǔn)且誤差累積少的特點(diǎn)。它還能全天候測(cè)量，可以大幅度減少測(cè)量工作量與工作人員，已被廣泛運(yùn)用到鐵路工程測(cè)量中。論文從RTK定位與作業(yè)流程、技術(shù)特點(diǎn)以及該項(xiàng)技術(shù)在鐵路工程測(cè)量中的具體應(yīng)用等幾個(gè)方面進(jìn)行闡述，以期為此項(xiàng)技術(shù)的進(jìn)一步推廣運(yùn)用提出參考建議。

RTK技術(shù)；鐵路工程；測(cè)量；應(yīng)用；探析

1 RTK定位與作業(yè)流程

1.1 RTK定位

1)選擇基準(zhǔn)站。為確保鐵路工程測(cè)量的準(zhǔn)確性，首要工作是依據(jù)工程實(shí)際情況，收集掌握工程場(chǎng)地周圍高等級(jí)的已知控制點(diǎn)及控制點(diǎn)投影參數(shù)——參考橢球、基準(zhǔn)面、中央子午線以及投影面大地高，并核準(zhǔn)這些控制點(diǎn)，以保證這些控制點(diǎn)的精準(zhǔn)性達(dá)到工程施工的要求。通常情況下，收集到的控制點(diǎn)密度是不足以滿足施工需要。所以，需要根據(jù)工程的實(shí)際情況，在測(cè)區(qū)內(nèi)增設(shè)控制點(diǎn)，聯(lián)測(cè)坐標(biāo)和高程。使用RTK技術(shù)測(cè)量前，依據(jù)工程的實(shí)際情況，挑選合適的基準(zhǔn)站設(shè)置點(diǎn)，并在上面安裝接收機(jī)，設(shè)置好相關(guān)參數(shù)并建立數(shù)據(jù)通訊。

2)轉(zhuǎn)換坐標(biāo)系統(tǒng)。一般來(lái)說(shuō)，工程項(xiàng)目建設(shè)基于對(duì)參考橢球的大地坐標(biāo)進(jìn)行高斯投影得到的地方獨(dú)立坐標(biāo)體系，RKT得到是基于WGS-84橢球的大地坐標(biāo)。所以，運(yùn)用RTK測(cè)量時(shí)，需要求取轉(zhuǎn)換坐標(biāo)基準(zhǔn)參數(shù)。修正RKT參數(shù)時(shí)，因?yàn)樽鴺?biāo)轉(zhuǎn)換通?；诓紶柹邊?shù)模型，為求取七參數(shù)需要至少3個(gè)控制點(diǎn)，為計(jì)算殘差需聯(lián)測(cè)4個(gè)已知點(diǎn)。求解后得到轉(zhuǎn)換坐標(biāo)的參數(shù)，再利用參數(shù)，以測(cè)量控制器所確定的定位點(diǎn)工程獨(dú)立坐標(biāo)為基礎(chǔ)，進(jìn)行實(shí)時(shí)計(jì)算。

2 RTK測(cè)量技術(shù)的特點(diǎn)

與GPS相比，RTK具有的獨(dú)特特點(diǎn)體現(xiàn)在測(cè)量精度高、實(shí)時(shí)傳輸三維坐標(biāo)、操作簡(jiǎn)單，質(zhì)量更好上。PTK的高程測(cè)量精度一般是2cm+1ppm，在平面上一般是1cm+1ppm，大大提高了測(cè)量精度。實(shí)時(shí)性是RTK技術(shù)在水利工程中廣泛使用的另一個(gè)原因，RTK技術(shù)在2s內(nèi)就可以實(shí)現(xiàn)三維坐標(biāo)，進(jìn)行傳輸。此外，RTK技術(shù)的測(cè)量范圍比較廣，作業(yè)距離較遠(yuǎn)，可以涉及更多的區(qū)域，但是RTK技術(shù)形成了高度自動(dòng)化工程，工人們只需要在設(shè)備工作的時(shí)候加以監(jiān)督，儀器自動(dòng)的就會(huì)完成衛(wèi)星的實(shí)時(shí)跟蹤。所以各個(gè)移動(dòng)站之間就不需要通視，只需要通過(guò)數(shù)據(jù)的變化就可以知道，而且它們互相獨(dú)立，這樣就很大程度上減少了工人們的勞動(dòng)時(shí)間，提高了工作效率，節(jié)省了成本。

3 RTK在鐵路測(cè)量中的具體應(yīng)用

3.1 大比例地形圖的繪制

在鐵路的選線過(guò)程中，若道路的等級(jí)較高，或線路較長(zhǎng)，在選線時(shí)使用的地形圖都應(yīng)該是大比例尺的帶狀地形圖。若采用最為傳統(tǒng)的方法對(duì)其進(jìn)行檢測(cè)，首先要?jiǎng)?chuàng)建控制網(wǎng)，之后還要采取碎部測(cè)量的方式，之后還要根據(jù)實(shí)際的標(biāo)準(zhǔn)和要求來(lái)繪制大比例尺地形圖，人工勞動(dòng)強(qiáng)度較大，同時(shí)效率也比較低。如果使用RTK技術(shù)，在室內(nèi)就可以使用繪圖軟件制成設(shè)計(jì)圖。在制圖中只要能夠準(zhǔn)確的采集到坐標(biāo)和屬性信息，就可以完成制圖過(guò)程，此外，這種方法簡(jiǎn)單易行，采集的速度相對(duì)較快，在這一過(guò)程中可以節(jié)省很多的時(shí)間和人力，在物資投入上也占據(jù)著非常強(qiáng)的優(yōu)勢(shì)。

3.2 鐵路測(cè)量中的中線或邊坡放樣

在實(shí)際的鐵路工程測(cè)量中，RTK測(cè)量技術(shù)一般多用在線路中線或邊坡的放樣中。放樣工作中只需要一個(gè)人就可以完成所有的操作，此外還要將線路的一些重要的參數(shù)輸入到系統(tǒng)當(dāng)中。RTK的外業(yè)控制器就你可以實(shí)現(xiàn)放樣的功能，采用這種設(shè)備放樣具有非常明顯的優(yōu)勢(shì)，這種方法靈活性更高，一方面能夠按照樁號(hào)放樣，一方面也可以按照坐標(biāo)完成放樣工作，同時(shí)還能實(shí)現(xiàn)二者的互相轉(zhuǎn)化，放樣的過(guò)程中，屏幕上還有箭頭，箭頭會(huì)顯示出偏移量的大小和偏移的具體方向。這樣一來(lái)就可以為放樣工作中隨時(shí)移動(dòng)提供更有利的條件，這樣也有利于控制放樣的誤差，使其保證在允許誤差范圍內(nèi)。另外，基于每個(gè)點(diǎn)位在測(cè)量中都具有非常強(qiáng)的獨(dú)立性，所以在這一過(guò)程中也不會(huì)產(chǎn)生較大的誤差，每個(gè)點(diǎn)之間的精度都會(huì)保持較高的統(tǒng)一水平。另外，在測(cè)量中，GPS的接收機(jī)的信號(hào)接收能力較強(qiáng)，只要稍微有一點(diǎn)信號(hào)就可以保證信號(hào)接受的質(zhì)量和水平。在山區(qū)的測(cè)量中可以減少對(duì)山區(qū)林木的破壞，還可以減輕測(cè)量人員的工作量，加快測(cè)量速度，減少測(cè)量誤差。需要注意的是，測(cè)到一定距離的時(shí)候要和鄰近的控制點(diǎn)進(jìn)行坐標(biāo)的核對(duì)，同時(shí)如果出現(xiàn)了問(wèn)題，一定要及時(shí)采取有效的措施加以處理和改進(jìn)。

3.3 鐵路縱、橫斷面測(cè)量

當(dāng)鐵路工程的中線位置被確定以后，鐵路的縱斷面和橫斷面就可以直接由中線樁點(diǎn)的坐標(biāo)來(lái)確定，而無(wú)需再次進(jìn)行測(cè)量。這樣也就使得野外的工作量大大的減少，和傳統(tǒng)的方法相比，這種方法具有非常好的精度，此外，在實(shí)用性和經(jīng)濟(jì)性上也有著非常好的表現(xiàn)。

3.4 變形觀測(cè)

使用實(shí)時(shí)GPS動(dòng)態(tài)變形監(jiān)測(cè)網(wǎng)進(jìn)行變形監(jiān)測(cè)的過(guò)程中，其精度要比其他的控制工程更高，從相關(guān)的實(shí)踐活動(dòng)中我們可以看到，如果采用比較長(zhǎng)的時(shí)間去觀測(cè)，可以分成若干個(gè)時(shí)段對(duì)其進(jìn)行觀測(cè)處理，同時(shí)還要采用強(qiáng)制對(duì)中的方式對(duì)其加以控制，長(zhǎng)度在4千米以內(nèi)的基線向量其精度可以達(dá)到2-3mm。

總而言之，隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，RTK測(cè)量技術(shù)利用其實(shí)時(shí)、快速、精度高等優(yōu)勢(shì)，在鐵路工程中的應(yīng)用開(kāi)辟出了一種全新高效的測(cè)量模式。基于此，文章通過(guò)結(jié)合實(shí)踐分析了RTK在鐵路工程測(cè)量中的實(shí)施流程，同時(shí)結(jié)合工程實(shí)例，系統(tǒng)地探討其在工程中的具體應(yīng)用過(guò)程，為同類工程提供參考借鑒。

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[4]鄭嘉立.GPS-RTK技術(shù)在工程測(cè)量中的應(yīng)用——以某工程線路放樣測(cè)量為例[J].福建建材，2016，08：71-72.