實時動態差分法在鐵路工程中的應用

【摘 要】在高速鐵路工程施工測量中，由于工程量大，工期要求嚴，且受天氣的影響。如何找到一種精度高、實時性好、速度快的方法進行測量放樣工作，具有重要意義。文中主要從RTK技術特點及精度等方面，闡述了其在鐵路工程施工測量的可行性。

【關鍵詞】實時動態差分法；動態測量；靜態測量

1 RTK概述

1.1 RTK技術概述

實時動態差分法RTK（Real - time kinematic）。這是一種新的常用的GPS測量方法，以前的靜態、快速靜態、動態測量都需要事后進行解算才能獲得厘米級的精度，而RTK是能夠在野外實時得到厘米級定位精度的測量方法，它采用了載波相位動態實時差分方法，是GPS應用的重大里程碑，它的出現為工程測量提供了新的思路與方法。

1.2 RTK技術原理

RTK基本工作原理：在已知高等級點上(基準站)安置l臺接收機為參考站，對衛星進行連續觀測，并將其觀測數據和測站信息，通過無線電傳輸設備，實時地發送給流動站，流動站GPS接收機在接收GPS衛星信號的同時，通過無線接收設備，接收基準站傳輸的數據，然后根據相對定位的原理，實時解算出流動站的三維坐標及其精度(即基準站和流動站坐標差△X、△y、△Z，加上基準坐標得到的每個點的WGS一84坐標，通過坐標轉換參數得出流動站每個點的平面坐標X、y和高程H)。

1.3 RTK技術優點

1.3.1 定位精度高，數據安全可靠，沒有誤差積累。

只要滿足RTK基本作業條件，在一定的作業半徑范圍內，RTK的平面精度和高程精度都能達到厘米級。

1.3.2 測量速度快，作業效率高。

在一般地形條件下，RTK設站一次即可測完以5 km為半徑的測區，減少了傳統測量作業所需控制點數量和測量儀器的搬站次數，僅需一人操作，在一般電磁波環境下幾秒鐘即可測得一點坐標，測量速度快，勞動強度低。

1.3.3 自動化程度高，實時提供數據資料，無需數據后處理。

2 RTK技術在鐵路測量中的應用

2.1 工程概況

石武客運專線漯駐特大橋漯河段，全線20多公里，主要為平原地區，其設計線路大致為南北走向，整體外業測量環境條件較好。以這個工程的樁基放樣測量為例，由于其工作面多，工程量大，測量人員要求數量多，為了使現有測量人員滿足工程規模的要求，現采用Leica/瑞士GX1230 GPS作動態和Trimble/美國5800 GPS作靜態進行測設，并進行分析，以確定RTK測量技術要求是否滿足工程測量規范要求。

2.2 作業原則與特點

高速鐵路的樁基測量，最重要的原則是要保證所放測定點位的準確性，平面位置誤差不應超過5-10cm，高程誤差不應超過5 cm。在上述特大橋施工圖中，建有GPS平面控制網，現以萊佧和天寶GPS進行動靜態測量比較。考慮到動態GPS系統數據鏈的傳遞及定位精度的要求，實際求解時將測區分成5一10km的若干測段，實測段的位置分別架設輸人與基準站相同的轉換參數，并實時注意質量控制因子的變化情況。

2.3 GPS主要技術參數和影響其精度的因素

2.3.1 表I為Leica和Trimble GPS RTK 技術參數

2.3.2 影響RTK成果精度的因素

一般 來 說 ，影響RTK成果精度的因素主要是GPS觀測共有誤差源，除此之外，還有受基線解算精度、基準站點位精度、坐標系轉換精度的影響。在RTK作業中，由上表I可知，天寶GPS靜態定位精度為5mm+0.5ppm，徠卡RTK動態定位精度為10mm+1ppm，對于長基線10 km亦在1.3cm以內，主要取決于聯測點數目與分布、擬合模型等。理論上在10KM范圍內，動態RTK的精度為2度cm，滿足鐵路測量規范的要求。

2.4 GPS RTK定位精度試驗

選取1個GPS RTK測量基準網點，架設RTK基準站，流動站在離基準站10 km范圍內， GPS CPII控制點為7個。現將這些動態測量結果、已知成果與靜態GPS測量結果相比較，其差值列在表II中。

2.4.1 剛量結果的精度評價

RT K放樣結果的精度，除受基準站點位精度影響外，還受模糊度解算誤差、坐標系統轉換誤差、GPS天線對中誤差等的影響，因而在上述工程的實際放樣工作中，流動臺在放樣施測的同時，隨時對沿線的設基準站及輸人對應的坐標轉換參數流動站接收已知GPS控制點進行比測。

2.4.2 靜、動態定位精度評價

從表1中比較數據可以看出：RTK測量結果與．其他測量技術獲取的測量結果互差均在厘米級，其中互差最大為1.3cm，最小為0.4 cm。可以認為GPS RTK測量結果的點位精度小于2CM，而且各點位之間不存在誤差累積，克服了傳統測量技術的弊病，完全能滿足鐵路工程樁基放樣測量精度的要求。

3 結語

實時動態差分法技術技術與傳統的測量方法相比，觀測速度較快，能夠提供高精度的測量成果，但在地形、植被復雜地區，由于衛星跟蹤和數據通訊的影響，仍然需要和常規測量相結合，才能得到符合精度要求的成果。

實時動態差分法技術在鐵路工程中的應用是GPS定位技術的的一個新的發展方向，該方法應用于高速鐵路放樣測量，通過對其測量精度的對比，得出其能夠滿足測量規范要求。并且該法在施測過程中，能實時檢驗質量控制指標，并能實時提供經檢驗的成果資料，大大提高了生產效率，使用該法是非常便利的，從而促進了現代測量技術的發展應用。

參考文獻:

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