铁路工程测量中RTK技术的应用研究

郭泽 聂振钢 魏向辉

摘要：传统铁路测量工程以常规光电测量仪器为主，辅以其它测量工具，光电测量仪器包括电子全站仪、水准仪等。这种传统大地测绘技术要求有大量的测量人员和仪器设备投入其中，还需要进行大量的野外作业施工，工作效率低下。近年来，出现了一种高效、全新的测量手段，即RTK技术，该技术拥有实时快速、精度高、野外工作量少、控制点少且自动化程度高的优点。它打破了传统测量技术的局限性，为铁路测量开辟出一条全新的测绘模式。基于此，本文就铁路工程测量中RTK技术的应用展开了研究。

关键词：铁路工程测量；RTK技术；应用

1、RTK的工作原理

实时动态差分RTK测量系统，是GPS测量技术与数据通讯传输技术相结合而构成的系统。RTK差分技术目前有3种方法：坐标差分、伪距差分及载波相位差分。而采用载波相位为基本观测量的差分定位方法是目前GPS定位中精度最高的一种方法，其相对定位精度可达l0～lppm以上。RTK系统的最低配置可包括三部分：基准站接收机：流动站接收机，包括支持RTK的软件系统：数据链，包括基准站的发射电台及流动站的接收电台。RTK的作用距离很大程度上取决于数据链，一般可达10km～40km左右，当使用GSM通信网络作为数据链时，其作用距离更长，日前最大可达70km。作业时基准站接收机设在有已知坐标的参考点上，连续不断接收GPS卫星信号，并将测站坐标观测值（伪距和相位的原始测量值）、卫星跟踪状态及接收机工作状态等通过发射电台发送出去，流动站在跟踪GPS卫星信号的同时接收来自基准站的数据，通过最小二乘搜索法OTF解求载波相位整周模糊度，再通过相对定位模型获取所在点相对基准站的坐标和精度指标。

2、铁路工程测量中RTK技术的应用

以某铁路工程为例，该工程施工地的地形情况和工程本身比较复杂，所以，本工程的测量工程将会面临很大困难，难度系数较高。因此，本铁路工程测量中应用RTK技术进行测量。

2.1基站设备

对已掌握收集的高等级已知控制点分析后，发现这些控制点与本工程的路线距离相差很远。根据规范的标准，需要在工程路线周围布设18个平面控制点。这18个控制点还将作为高程控制点，作为GPS基准站。在工程周围布测平面控制点时，要以C级GPS静态相对测量精度为标准进行测量，GPS接收机可通过模式切换实现动静态GPS切换，以三等精度为标准，联测水准的高程。与此同时，相邻控制点之间的平均距离要控制在1km左右的范围之内，这其中最大的间距允许达到3km左右的范围。

2.2确定坐标转换参数

借助RTK测量技术，并使用相应的仪器进行测量。在确定坐标转换参数的过程中，可以通过以下两种方法来实现。（1）可以在铁路工程的测量现场直接使用RTK测量控制器进行测算。在实际的测算工作中，需从原有的平面控制点中选取三个具有高程的控制点。并将相应点的坐标输入到测量控制器内，然后在对每一个点进行五分钟以上的定位测量，待全部完成后，便可使用控制器内的软件自动生成坐标转换参数。使用这种方法的确可以保证参数确定的准确性，但是花费时间较长，在实际的铁路工程测量中難以保证测量进度，实用性不强。（2）使用点校正的方法对转换参数进行保留。在实际的测量工作中，务必要注意，不要每次都对同一测区的控制点进行校正。从测量结果来看，该方法不仅能够确保参数计算的精准度，计算速度也很快，能够满足铁路工程测量对测量速度与精准度方面的基本要求。

2.3使用RTK技术进行分项测量

（1）测量普通控制。利用RTK测量技术持续观测收集到的已知控制点以及通过相对静态技术进行加密的GPS控制点。观测时间需在3～5min之间。要对部分测设控制点进行加密，以保证对局部区域实施分项工程测量时，全站仪可以达到工程的要求。（2）放样与定线。首先把输入线路的线曲线要素录入测量控制器内，以便控制器可以自动生成线路图。在放样与定线的作业中，控制器可以实时显示测点里程和偏移距。这样，有利于高效指导放线作业。（3）对地形进行测绘。在使用RTK测量技术进行地形测绘的过程中，可以使用多小组同时测量的方式来提高地形测绘工作的效率。然而，由于部分地形的复杂性会对GPS的信号造成一定的干扰，影响地形测绘的效果。因此，可以使用全站仪与RTK技术相结合的方式来解决复杂地形条件下的地形测绘问题。此次工程地形复杂，在地形测绘的过程中使用这种技术十分适合。（4）断面与纵面的测量。铁路中线确定后，利用中线桩点坐标，通过绘图软件，即可给出路线纵断面和各桩点的横断面。由于所用数据都是测绘地形图时采集来的，因此不需要再到现场进行纵、横断面测量，从而大大减少了外业工作。如果需要进行现场断面测量时，也可采用实时GPS测量。与传统方法相比，在精度、经济、实用性各方面都有明显的优势。

3、RTK测量技术在铁路工程测量中的注意事项

（1）要注意RTK测量技术的实时性以及动态化特点，在确保各观测值独立性的同时，又要确保RTK与卫星分布、数据链的性能进行密切的联系。在实际的测量工作开始前，要确保测量仪器能够正常工作，确保数据链能够正常通讯。一旦在工作中仪器发生故障，应及时采取有效措施对故障进行排除后，才可继续使用，从而确保观测结果的准确性。（2）为提高观测成果的精度，流动站宜采用带支架的对中杆，这样流动站天线稳定性好、对中整平误差小，同时在采集数据时应等待数据跳动变化在设计要求实时采集。（3）RTK作业时，有时会出现数据链不稳定的现象。可能是由于流动站附近存在与电台频率相同的外界无线电，干扰了数据的传输。这时应通知基准站测量人员重新选择电台发射频率，流动站也重新选择接收频率；也可能是电台的电量不足，应及时充电。

4、结束语

随着科技的不断发展，RTK测量技术因其实时、高效与快速的优势被广泛运用到铁路测量工程中。与传统测绘技术相比，它省时、省工且高精度，运用数据处理程序大大降低了测量人员的劳动强度，给铁路建设带来诸多便利。因此，RTK测量技术在铁路测量领域的应用前景将无限广阔。

参考文献：

[1]浅谈RTK技术在工程测量中的运用[J].陆世文.中华民居（下旬刊）.2013（02）.

[2]RTK与全站仪配合在工程测量中的应用[J].杨志军.低碳世界.2016（22）.

[3]浅析RTK技术概念及其在地质工程测量中的应用[J].黄聚改等.建材与装饰.2016（35）.

（作者单位：石家庄铁路职业技术学院）