浅谈GPS―RTK技术在高速铁路工程测量中的应用.doc

1、浅谈 GPSRTK 技术在高速铁路工程测量中的应用摘 要随着 GPS-RTK 技术应用的不断推广，研究其在高速铁路工程测量中的应用凸显出重要意义。本文首先对该项技术做了概述，分析了、GPSKTK 测量的作业流程。在探讨该项技术的多方面优势基础上，研究了其在高速铁路工程测量中的应用。 关键词GPS-RTK 技术；高速铁路；工程测量；应用 中图分类号：TUl92+2 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）22-0227-01 一、前言 作为一项实际应用效果良好的技术，GPS-RTK 技术在近期得到了广泛的应用。研究其在高速铁路工程测量中的应用，能够更好地提升该项技术的实践水平，从

2、而有效优化铁路工程测量的整体效果。本文从概述其相关内容着手本课题的研究。 二、GPS-RTK 概述 1.GPS-RTK 的原理 RTK 是指实时动态载波相位差分技术。这是一种新的常用的 GPS 测量方法，以前的静态、快速静态、动态测量都需要事后进行解算才能获得厘米级的精度，而 RTK 是能够在野外实时得到厘米级定位精度的测量方法，它采用了载波相位动态实时差分方法，是 GPS 应用的重大里程碑。实时动态（RTK）测量系统，是 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

3、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。 2.GPS-RTK 技术的设备组成 （一）基准站 基准站由 GPS 接收机和电台组成，GPS 接收机一般采用双频接收机，通过观测 GPS 卫星，将观测的伪距和载波相位观测值通过串口发射。电台由电源和

4、发射天线组成，其作用为将基准站 GPS 接收机观测的伪距和载波相位观测值发射出去，以便流动站的长距离接收。基准站一般架设在等级控制点上，也可选择在测区固定点上。为便于电台的数据传输，基准站宜选择在相对较高的位置，远离无线电干扰。 （二）流动站 流动站由 GPS 接收机和无线电系统组成，GPS 接收机采用双频接收机。流动站所用 GPS 接收机内置无线电接受系统。流动站 GPS 接收机通过观测伪距和载波相位观测值并通过串口接收基准站的坐标、伪距、载波相位观测值，通过差分处理流动站和基准站的载波相位观测值计算出流动站的实时坐标。为保证 GPS-RTK 观测精度，流动站与基准站距离一般不宜超过 5km

5、。 （三）测量控制器 测量控制器一般由电子手簿组成，电子手簿通过蓝牙与流动站 GPS接收机连接，实时显示各类测量内容。 三、GPSKTK 测量的作业流程 GPS-RTK 测量作业流程：接受任务接收控制资料参考站设置流动站设置转换参数求解实时测量。 1.基准站的设置。按工程设计的相关要求，对当地高等级已知控制点进行收集和检测，确保相关数据的准确性。在 RTK 定位测量的过程中，将接收机装设在基准站上，并准确设置配置参数。 2.坐标系统转换。正常情况下，都在地方独立坐标系中开展工程建设，这就需要对坐标转换参数进行计算。通过控制点来调整 RTK 参数，计算出坐标转换参数后，定位点工程独立坐标的计算工

6、作就能通过测量控制器来完成。 3.流动站测量定位。确定坐标转换参数后，再按工程要求进行具体的测量定位放样及相关测绘工作。 四、技术优势 1.测站间无需通视 GPS 这一特性是所有传统的测量仪器都无法相比的。应用 RTK 技术进行实时定位，基准站跟流动站之间根本无需通视，只需基准站和流动站上空开阔即可，并且流动站测量时使用对中杆支架精密对中，待水准气泡稳定后即可采集数据，实时地得到了高精度的测量结果。 2.定位精度高，没有误差积累 应用实践证明，只要满足 RTK 的作业条件，RTK 技术实时定位的平面精度可达到 1cm，高程精度可达到 23cm。且 RTK 所有流动站放样都只跟基准站相联，相当于

7、每个放样点都是以基准站放样的，没有误差累计，完全改变了全站仪由于距离远和不通视而转站所带来的误差累计。 3.操作简便，测量范围广 随着 GPS 接收机不断的改进，其自动化程度越来越高、体积越来越小、重量越来越轻，极大地减轻了测量人员的工作强度。测量时不用频繁地输入输出数据以免出错，只要在办公室将要放样的点位坐标一次性导入 GPS 手簿中，外业工作时在基准站和流动站设站时进行简单的连接，就可以以步行的速度采集数据或坐标放样，使野外工作变得轻松愉快。 五、RTK 技术在高速铁路工程测量中的应用 1.用于数字地形图测量 由于高速铁路工程的选线大多都在带状地形图上进行，所以需给设计人员提供现势性强、准

8、确性高、可靠性大的地形图，以便能更好的设计出最经济最合理的路线。用传统方法测地形图时，首先要布置控制点，然后进行碎部点的数据采集，最后成图。这种方法不但工作量大、而且花费时间长还容易出错。用 GPSRTK 技术测量可以完全避免这些缺点，只需在沿线每个碎部点上停留一会，即可获得该碎部点的三维数据，然后结合输入点的属性信息与特征编码，利用外业测量草图，在室内就可用专业绘图软件成图。 2.用于中线放样 设计人员在地形图上设计出线路的中心线后，需要在实在把中线标定出来，GPS 电子手簿中的程序会根据中线数据自动计算出放样点位。GPS-RTK 技术能保证放样的中线点误差不会积累，高速铁路工程的中线主要是

9、由直线、圆曲线、缓和曲线构成，放样时，我们只要先输入各主控点桩号，然后输入起终点的方位角 a1、a2，直线距离 D1、D2，缓和曲线距离 LS1、LS2，圆曲线半径 R，这样就可以很轻松放样了，GPS 电子手簿就会自动来完成相关的工作。这种方法简单实用，比起传统的测量方法要快得多。另外，在各线段间若需要加桩，只需要把相应的桩号输入就可以了，剩下工作由 GPS 自动来完成。 3.用于控制加密测量 高速铁路工程的控制点大多位于线路中线两侧附近，随着项目的开展，控制点不但需要加密以满足测量需要而且还常常会遭到破坏，常规的控制测量，要求点与点间相互通视，费工又费时，且精度不均匀。GPS静态测量，虽然精

10、度高又不需要点间的通视，但需要先外业测量后内业数据处理，不能实时知道定位结果，如若内业平差计算发现精度不符合规范要求还要返工，这样效率太低。应用 GPS-RTK 技术无论在测量精度上，还是作业效率上都具有明显的优势，针对精度要求不是很高的高速铁路工程，在同一个点位由于静态观测值与动态观测值基本上一致。因此，GPS-RTK 技术可用于高速铁路工程中的控制加密测量。 4.用于界址点放样 GPS-RTK 技术用于在界址点放样的测量方法，采用在已知控制点上布设一台接收机用为固定站，界址点的放样使用 RTK 移动站，可按以下步骤进行：建立项目名称和坐标系统管理；选择设置移动站电台频率；放样点坐标值输入与

11、传输；从测量菜单中选取 RTK 测量模式；执行定位放样。 六、结束语 通过对 GPS-RTK 技术在高速铁路工程测量中应用的相关研究，我们可以发现，在当前各种条件下，GPS-RTK 技术的多项优势特点决定了其在实践中的地位，有关人员应该从高度铁路工程测量的客观实际需求出发，制定最为符合实际的该项技术的应用实施方案。 参考文献 1 安永强，王艳华，玉泽民.RTK 在工程测量中的应用J.城市勘测.2011（02）：88-89. 2 梁正军.GPSRTK 技术在工程测量中的应用J.科学之友.2010（33）：90-92. 3 宫国伟.GPSRTK 技术在工程测量中的应用J.价值工程.2010（04）：112-113.