中铁十九局集团第五工程有限公司 辽宁省大连市 116100
摘要：作为新型的测量方法，GPS-RTK技术在铁路测量中得到了较好的应用。基于这种情况，本文在分析GPS-RTK技术技术原理和特点的基础上，对该技术在铁路测量中的应用情况展开了分析，并结合实例对技术的应用问题进行了探讨，从而为关注这一话题的人们提供参考。
关键词：GPS-RTK技术；铁路测量；应用
1GPS-RTK技术概述
1.1技术原理
所谓的GPS-RTK技术，其实就是载波相位差分技术，为动态定位技术的一种。从技术原理上来看，采用该技术就是利用GPS接收机进行卫星连续观测，然后利用无线设备完成观测数据和坐标信息传送，从而利用相对定位原理完成地理数据的实时处理。而通过接收设备完成观测数据的接收，则能得到厘米级精度的三维坐标，以实现高精度、高效率测量。
图1 技术原理
1.2技术特点
从技术特点上来看，采用GPS-RTK需完成两台GPS接收机和控制器的配置，并进行一套电源设备和电台的配置。而系统软件应实现对载波相位观测值实时求解，并能结合有关参数和基准站坐标完成相对坐标位置的求解。此外，系统软件应能实现数据编辑和传输等操作。实际应用GPS-RTK技术时，需利用控制器完成数据处理，即利用卡尔曼滤波技术完成所有观测值的处理，并完成整周未知数的求解。在对未知数进行搜索时，则将采用优化Cholesky分解法等方法，能够完成观测值追加，因此能够获得较好的搜索效果。而在利用该技术进行坐标转换时，想要完成七个参数的求解，还要获知其中三个参数值，并通过比较提出最小参数值。
2GPS-RTK技术在铁路测量中的应用情况
就目前来看，采用GPS-RTK技术，将受到系统误差和偶然因素的影响，从总体上来看，利用其开展铁路测量工作，基线解算精准度能够达到10cm+1ppm，基准站精度和天线高误差均在3cm内，因此能够满足铁路测量要求。
2.1在网点测量中的应用
在铁路网点测量工作中，应用GPS-RTK技术，能够实现对网点的控制测量。在实际工作中，需分别开展外业工作和内业工作。开展前一项工作，需进行选点、标志建立和野外观测，并完成对野外观测成果质量的检核。开展内业工作，需完成技术设计、观测数据处理等工作[1]。在实际进行GPS控制网设计时，可以利用1:1-5万比例尺完成控制点位置和图形设计。在过去进行控制网设计时，如果进行短且小的精密边角控制网设计，可以轻松解决通视问题。如果进行三角网和测边网的设计，则要确保相邻点互为通视，并且拥有较好图形结构。此外，还要满足内角大小限制，并完成制高点的抢占和高标的建立。但是采用GPS-RTK技术，可以灵活进行点位选择，从而为网形组织提供便利。而为了给线路观测提供便利，还应在交通方便的位置进行点位设置。
2.2在线路勘测中的应用
在铁路选线工作中，需完成线路勘测。而在过去，多利用大比例变形图进行高等级线路选择，需完成控制网建立，然后开展分段测量工作。结合测量数据，则可以进行大比例地形图的绘制。但是，采取该种方法将耗费大量的人力和物力，工作效率不高，无法满足新时期铁路线路勘测需求。采用GPS-RTK技术，则能完成对碎部点数据的测量，并完成软件图的绘制。在整个测量过程中，结合碎部点的坐标和属性，就能轻松完成图形绘制，因此能够使线路勘测工作效率得到提高。
2.3在施工放样中的应用
在铁路施工过程中，需完成放样工作。而采用GPS-RTK技术，可完成多种放样工作。实际采用该技术时，通过完成流动站和基准站的设置，并进行软件放样功能的选择和放样点号的输入，则能通过点击解算按钮得到放样点信息和导航数据[2]。进行放样测量按钮的点击，则能完成RTK天线位置的坐标测量，并使其与放样点实际位置重合，进而完成放样测量。在实际应用GPS-RTK技术进行中线放样时，可采用坐标引数法、测点引数法和桩号引数法等多种方法。而在已知线路中线桩点的情况下，可以桩点为目标，利用绘图软件进行铁路纵断面和横断面数据的推算。如果已知中线待放样点的坐标，可以利用坐标引数法对逼近该点的测点进行放样。如果预先知晓放样点里程桩号，可利用桩号引数法确定放样点位置。如果需要以测点作为引数，则可以从测点向中线做垂线，然后根据垂点坐标完成放样。
3GPS-RTK技术在铁路测量中的应用举例
3.1工程概况
为了解GPS-RTK技术的具体应用情况，可以对某铁路工程中GPS-RTK技术的应用展开分析。该工程为客运专线，线路长12公里。在线路基础建设施工过程中，应用GPS-RTK技术开展了测量工作。
3.2技术应用
3.2.1总体测量
针对施测线路远离原有控制点的问题，在实际测量时，在线路附近完成了10个高程控制点的布设。以这些控制点为GPS基准站，并以三等精度实现各点高程测量，可以将控制点间距控制在2km内。为确定坐标转换参数，采用了5700型GPS接收机，并利用设备中测量控制器完成现场测算。在具体测算过程中，先进行了三个高程点的选择，然后通过输入各点坐标完成现场逐点定位观测。根据各控制点大地经纬度，则能完成当地坐标测算。利用内业计算得到的坐标转换参数，则可以尽快完成各控制点的检核测量。而不同线路段的起算点坐标数据并不相同，某路段已知点仅有WGS-84世界坐标系，待定点也只需要84坐标，属于特殊的测量情况。针对这一情况，可以在流动站和基准站直接进行84坐标系统的使用。采用该系统能够直接利用七参数法完成GPS点的残差矫正，无需对坐标系进行处理，因此能够为工程测量带来便利。
3.3.2分项测量
在工程分项测量工作中，利用GPS-RTK技术完成了对加密GPS控制点的监测，以确保各区能够满足分项工程设计要求。在放样过程中，则在控制器中进行了中线曲线要素的输入，以获得线路图。根据控制器上的测点里程和偏移距，则能为放线工作的开展提供指导[3]。最后，在沿线地形绘制的过程中，也对GPS-RTK技术进行了应用。在实际工作开展过程中，GPS信号受高压变电线路的干扰。而采用全站仪和RTK技术，则能顺利完成所需图和点的测设，并完成碎部点测量，所以能够为局部地形的测绘提供技术支撑。从技术应用效果来看，采用该技术能够将一个基准站作为多个流动站，因此能够为地形测绘工作的开展提供便利。
结论：通过分析可以发现，在铁路测量中应用GPS-RTK技术，能够使测量结果得到实时显示，所以能够使测量工作效率得到有效提高。而采用该技术也能提供高精度的测量结果，因此能够满足铁路测量工作的精准度要求。相信随着有关技术的发展，GPS-RTK技术也将在铁路测量中获得更好的应用前景。
参考文献
[1]刘金先. GPS-RTK技术在高速铁路工程测量中的应用[J]. 中小企业管理与科技(下旬刊),2012,01:204.
[2]汪国际. 浅谈GPS-RTK技术在工程测量中的应用[J]. 科技创新与应用,2013,04:15.
[3]郑晓雨. 基于GPS-RTK技术的铁路土地应用测量及其确权问题探析[J]. 江西建材,2015,18:217.
论文作者:卢金辉
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2017年第14期
论文发表时间:2017/10/9
标签：测量论文; 技术论文; 坐标论文; 铁路论文; 工作论文; 线路论文; 过程中论文; 《建筑学研究前沿》2017年第14期论文;