GPS-RTK技术在铁路定测中的应用

        摘要：RTK定位技术是以载波相位观测值为根据的实时差分GPS定位技术，实施动态测量。在RTK作业模式下。基准站通过数据链将其现测值和测站坐标信息一起传送给流动站。流动站不仅通过数据链接收采自基准站的数据。还要采集GPS观测数据，并在系统内组成差分观测值进行实时处理，同时通过输入的相应的坐标转换参数和投影参数，实时得到流动站的三维坐标及精度。

    1、RTK在铁路定测中的作业模式

    1．1选择作业时段

    铁路沿线地物地貌复杂多变．为获取完整的数据．必须根据卫星可见预报和天气预报选择最佳观测时段。卫星的几何分布越好．定位精度就越高。卫星的分布情况可用用Plann JrIg软件。）：}。>软件查看多项预测指标．根据预测结果合理安排工作计划。

    1．2建立测区平面控制网

    根据中线放样资料．用GPS静态测量方法建立测区控制网，相邻点间间距5—8公里，并与国家点联测．求出各控制点平面坐标．同时投影变形不得不考虑．变形的程度与测区地理位置和高释有关．铁路线路短则数十公里。长则上千公里，跨越范围广，线路走向、地形情况千差万别，长度变形各不相同。在30投影带的边缘．长度变形很大，导致中线桩由图上反算的放样长度与实地测量长度不一致．无法满足放样要求。因此必须采取相应的措施消弱长度变形。

    1．3高程控制测量

    GPS得到的高程是大地高．而实际采用的是正常高。需要将大地高转化为正常高。而测区的高程异常是未知数．且高程异常的变化较复杂，特别在山区精度较差。此外。新线定测要求约每隔2KM设置水准点。而有些地形环境不能满足GPS观测的条件．采用高程拟合的方法拟合的高程精度不能得到保证。完全用GPS替代等级水准难度大。因此等级水准仍采用水准仪作业模式。

    1．4求取地方坐标转换参数

    合理选择控制网中已知的WGS84和北京54坐标（或地方独立网格坐标J以及高稃的公共点，求解转换参数，为RTK动态测量做好准备。选择转换参数时要注意以下两个问题：1要选测区四周及中心的控制点．均匀分布；2为提高转化精度，最好选3个以上的点。利用最小二乘法求解转换参数。

    1 5基准站选定

    基准站设置除满足GPS静态观测的条件外．还应设在地势较高，四周开阔的位置．卫星信号较好，便于电台的发射。可设在具有地方网格坐标和WGS84坐标的已知点上，也可未知点设站。

    1，6放样内业数据准备

    利用测量内外业—体化程序完成全部计算工作。将线路的起点坐标、方位角、加直线长度及曲线要素输入，程序根据里程计算出全线待放样点的坐标。其中直线上每50米—个点．曲线上每10米一个点。按相应的数据格式将放样点坐标导出成Trimble DC文件．通过DataTransfer将DC文件导八到外业掌上电脑供外业调用。

    1．7外业操作

    将基准站接收机设在基准点上，开机后进行必要的系统设置、无线电设置及天线高等输入工作和记录。流动站接收机开机后首先进行系统设置．输入转换参数。再进行流动站的设置和初始化工作。通常公布的坐标系统和大地水准面模型不考虑投影中的当地偏差，因此要通过点校正来减少这些偏差．获得更精确的当地网格坐标．且确保作业区域在校正的点范围内。

    2、应用实例

    2006年我单位在对符夹线延长至新安煤矿铁路专用线进行定测。该专用线全长14．095公里，测区地势平坦．除几处外都较适合GPS—RTK测量。作业时将基准站设在大致全线中心处。距离最远待放样点7km多，满足作业要求。

    2．1劳动组织及作业进度

    利用RTK技术进行线路定测．将常规的沿线路中线测量模式改变为线路坐标控制测量模式，可以直接利用控制点测设中线。一次放出整桩和加桩．无需在做交点的贯通测量，进行中线、中平、断面的一次作业，这样可以大大节约作业时间。

    采用1+2作业模式：基准站1人；流动站4人，其中2人操作GPS．1人写桩号、打桩．1人背木桩，1人用流动站作断面：抄平组7人．其中2人记录，2人司镜，2人跑尺，1人拉链。作业时．由流动站放样中桩点，抄平组马上测其高程。另一流动站作断面，且根据地物地貌的属性可对观测点进行属性编码，以取代原有的中桩记录。实际作业进度．每天完成新线定测25公里以上。对于要观测的跨线高和不适合RTK放样的点。可以与全站仪相结合的方法解决；现场无法用GPS测量的断面可由抄平组完成。

    2．2精度情况

公司未配GPS时，均采用全站仪放样。多年实践表明，全站仪中线测量精度较高。为检验GPS—RTK测量的精度．我们事先用全站仪放样一段线路，并将结果作为参考值．两种作业模式的成果比较如下：

 根据统计结果分析，最大平面较差为7mm，因此．我们认为只TK测量成果质量可信。

  3、RTK动态测量的特点

  1）在能够接收GPS卫星信号的任何地方，可进行全天候作业。

  2）经典GPS测量不具备实时性．RTK动态测量弥补这一缺陷，放样精度可达到厘米级．误差不累积。

    3）流动站利用同一基准站信息可各自独立开展工作。

    4）实时提供测点三维坐标。现场及时对观测质量进行检查，避免外业出现返工。

  5）GPS误差不累积。

  4、结束语

  RTK技术不仅能达到较高的定位精度．而且大大提高了测量的工作效率．随着RTK技术的提高，这项技术已经逐步应用到测图工作中。通过相应的数据处理程序，可大大减轻了测量人员的内外业劳动强度。因此RTK技术在铁路勘测设计领域有广阔的应用前景。