鐵路工程測量中RTK技術的應用研究

郭澤 聶振鋼 魏向輝

摘要：傳統鐵路測量工程以常規光電測量儀器為主，輔以其它測量工具，光電測量儀器包括電子全站儀、水準儀等。這種傳統大地測繪技術要求有大量的測量人員和儀器設備投入其中，還需要進行大量的野外作業施工，工作效率低下。近年來，出現了一種高效、全新的測量手段，即RTK技術，該技術擁有實時快速、精度高、野外工作量少、控制點少且自動化程度高的優點。它打破了傳統測量技術的局限性，為鐵路測量開辟出一條全新的測繪模式。基于此，本文就鐵路工程測量中RTK技術的應用展開了研究。

關鍵詞：鐵路工程測量；RTK技術；應用

1、RTK的工作原理

實時動態差分RTK測量系統，是GPS測量技術與數據通訊傳輸技術相結合而構成的系統。RTK差分技術目前有3種方法：坐標差分、偽距差分及載波相位差分。而采用載波相位為基本觀測量的差分定位方法是目前GPS定位中精度最高的一種方法，其相對定位精度可達l0～lppm以上。RTK系統的最低配置可包括三部分：基準站接收機：流動站接收機，包括支持RTK的軟件系統：數據鏈，包括基準站的發射電臺及流動站的接收電臺。RTK的作用距離很大程度上取決于數據鏈，一般可達10km～40km左右，當使用GSM通信網絡作為數據鏈時，其作用距離更長，日前最大可達70km。作業時基準站接收機設在有已知坐標的參考點上，連續不斷接收GPS衛星信號，并將測站坐標觀測值（偽距和相位的原始測量值）、衛星跟蹤狀態及接收機工作狀態等通過發射電臺發送出去，流動站在跟蹤GPS衛星信號的同時接收來自基準站的數據，通過最小二乘搜索法OTF解求載波相位整周模糊度，再通過相對定位模型獲取所在點相對基準站的坐標和精度指標。

2、鐵路工程測量中RTK技術的應用

以某鐵路工程為例，該工程施工地的地形情況和工程本身比較復雜，所以，本工程的測量工程將會面臨很大困難，難度系數較高。因此，本鐵路工程測量中應用RTK技術進行測量。

2.1基站設備

對已掌握收集的高等級已知控制點分析后，發現這些控制點與本工程的路線距離相差很遠。根據規范的標準，需要在工程路線周圍布設18個平面控制點。這18個控制點還將作為高程控制點，作為GPS基準站。在工程周圍布測平面控制點時，要以C級GPS靜態相對測量精度為標準進行測量，GPS接收機可通過模式切換實現動靜態GPS切換，以三等精度為標準，聯測水準的高程。與此同時，相鄰控制點之間的平均距離要控制在1km左右的范圍之內，這其中最大的間距允許達到3km左右的范圍。

2.2確定坐標轉換參數

借助RTK測量技術，并使用相應的儀器進行測量。在確定坐標轉換參數的過程中，可以通過以下兩種方法來實現。（1）可以在鐵路工程的測量現場直接使用RTK測量控制器進行測算。在實際的測算工作中，需從原有的平面控制點中選取三個具有高程的控制點。并將相應點的坐標輸入到測量控制器內，然后在對每一個點進行五分鐘以上的定位測量，待全部完成后，便可使用控制器內的軟件自動生成坐標轉換參數。使用這種方法的確可以保證參數確定的準確性，但是花費時間較長，在實際的鐵路工程測量中難以保證測量進度，實用性不強。（2）使用點校正的方法對轉換參數進行保留。在實際的測量工作中，務必要注意，不要每次都對同一測區的控制點進行校正。從測量結果來看，該方法不僅能夠確保參數計算的精準度，計算速度也很快，能夠滿足鐵路工程測量對測量速度與精準度方面的基本要求。

2.3使用RTK技術進行分項測量

（1）測量普通控制。利用RTK測量技術持續觀測收集到的已知控制點以及通過相對靜態技術進行加密的GPS控制點。觀測時間需在3～5min之間。要對部分測設控制點進行加密，以保證對局部區域實施分項工程測量時，全站儀可以達到工程的要求。（2）放樣與定線。首先把輸入線路的線曲線要素錄入測量控制器內，以便控制器可以自動生成線路圖。在放樣與定線的作業中，控制器可以實時顯示測點里程和偏移距。這樣，有利于高效指導放線作業。（3）對地形進行測繪。在使用RTK測量技術進行地形測繪的過程中，可以使用多小組同時測量的方式來提高地形測繪工作的效率。然而，由于部分地形的復雜性會對GPS的信號造成一定的干擾，影響地形測繪的效果。因此，可以使用全站儀與RTK技術相結合的方式來解決復雜地形條件下的地形測繪問題。此次工程地形復雜，在地形測繪的過程中使用這種技術十分適合。（4）斷面與縱面的測量。鐵路中線確定后，利用中線樁點坐標，通過繪圖軟件，即可給出路線縱斷面和各樁點的橫斷面。由于所用數據都是測繪地形圖時采集來的，因此不需要再到現場進行縱、橫斷面測量，從而大大減少了外業工作。如果需要進行現場斷面測量時，也可采用實時GPS測量。與傳統方法相比，在精度、經濟、實用性各方面都有明顯的優勢。

3、RTK測量技術在鐵路工程測量中的注意事項

（1）要注意RTK測量技術的實時性以及動態化特點，在確保各觀測值獨立性的同時，又要確保RTK與衛星分布、數據鏈的性能進行密切的聯系。在實際的測量工作開始前，要確保測量儀器能夠正常工作，確保數據鏈能夠正常通訊。一旦在工作中儀器發生故障，應及時采取有效措施對故障進行排除后，才可繼續使用，從而確保觀測結果的準確性。（2）為提高觀測成果的精度，流動站宜采用帶支架的對中桿，這樣流動站天線穩定性好、對中整平誤差小，同時在采集數據時應等待數據跳動變化在設計要求實時采集。（3）RTK作業時，有時會出現數據鏈不穩定的現象。可能是由于流動站附近存在與電臺頻率相同的外界無線電，干擾了數據的傳輸。這時應通知基準站測量人員重新選擇電臺發射頻率，流動站也重新選擇接收頻率；也可能是電臺的電量不足，應及時充電。

4、結束語

隨著科技的不斷發展，RTK測量技術因其實時、高效與快速的優勢被廣泛運用到鐵路測量工程中。與傳統測繪技術相比，它省時、省工且高精度，運用數據處理程序大大降低了測量人員的勞動強度，給鐵路建設帶來諸多便利。因此，RTK測量技術在鐵路測量領域的應用前景將無限廣闊。

參考文獻：

[1]淺談RTK技術在工程測量中的運用[J].陸世文.中華民居（下旬刊）.2013（02）.

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[3]淺析RTK技術概念及其在地質工程測量中的應用[J].黃聚改等.建材與裝飾.2016（35）.

（作者單位：石家莊鐵路職業技術學院）