位福红
中国水利水电第四工程局有限公司勘测设计研究院 青海西宁 810000
摘要：RTK 技术，是GPS 测量技术与数据传输技术的结合，是GPS 测量技术应用中的一个新突破。本文阐述了RTK 的含义、系统的组成以及其在铁路工程测量中的应用。
关键词：GPS RTK 铁路 测量
1、RTK 技术概述
RTK（Real-Time-Kinematic）技术，即实时动态测量系统，是GPS 测量技术与数据传输技术的结合，RTK 技术是建立在实时处理两个测站的载波相位基础上的。它能实时提供观测点的三维坐标，并达到厘米级的高精度。通过RTK 技术能够在野外实时得到厘米级定位精度，它采用了载波相位动态实时差分方法，在RTK 作业模式下，基准站通过数据链将其观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来自基准站的数据，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。RTK 技术的关键在于数据处理技术和数据传输技术，它的出现为工程放样、地形测图，各种控制测量带来了新曙光，极大地提高了外业作业效率。
2、RTK 定位原理
RTK 测量技术是以载波相位观测值为根据的实时差分GPS 测量技术，主要由GPS 接收设备、数据传输系统及实时数据处理软件三部分组成，数据传输系统由基准站的无线电传输设备与流动站的无线电接收设备组成，它是实现实时动态测量的关键设备。
RTK 技术的基本定位原理是：根据GPS 的相对定位理论，将一台GPS接收机设在一个已知坐标的控制点做为基准站，基准站把接收到的所有卫星信息（包括伪距和载波相位观测值）和基准站信息（如基准站坐标、天线高等）都通过无线电通讯设备以数据链的形式传递到流动站，流动站接收设备在观测卫星数据的同时也接收基准站传递的卫星数据和基准站信息，通过对数据解调后，利用GPS 接收机内置的随机实时数据处理软件，与本机观测的GPS 观测数据组成差分观测值进行实时处理，并根据流动站接收机所配置的坐标转换参数解算出流动站的实时地方坐标、高程及观测精度信息。
RTK 技术根据差分方法的不同分为修正法和差分法。修正法是将基准站的载波相位修正值发送给移动站，改正移动站的接收载波相位，再求解坐标；差分法是将基准站采集到的载波相位发送给移动站，进行求差解算坐标。
3、RTK 技术的特点
RTK 技术是以载波相位测量为依据的实时差分GPS 测量技术，通过GPS技术与无线电数据传输技术相结合，实时解算进行数据处理，在1～2 秒的时间里得到高精度点位坐标信息的技术，它是GPS 测量技术发展的一个新突破，在测量中有广阔的应用前景，RTK 技术有以下特点：
（1）工作效率高：在GPS 对星观测条件较好的情况下，RTK 有效信号可以覆盖5km 半径范围内的测区，只需要架设一次基准站就可以测区内的多台流动站进行工作，减少了传统测量所需的控制点数量和测量仪器的设站次数，基准站和流动站只需一人操作即可，提高了工作效率。
（2）定位精度高：一般双频GPS 接收机基线解算精度为5mm+1ppm，只要满足RTK 的基本工作条件，在一定的作业半径范围内(一般为5km)，RTK 的平面精度和高程精度都能达到cm 级，平面精度可以达到2cm 以内，完全可以满足一般测量工作的精度要求。
（3）全天候作业：RTK 测量不要求基准站和流动站间通视，因此和传统测量相比，RTK 测量受通视条件、能见度、气候、季节等因素的影响和限制较小，使测量工作变得更容易更轻松。
（4）RTK 测量自动化、集成化程度高，数据处理能力强，RTK 可进行多种测量内外业工作，流动站利用软件控制系统，无需人工干预便可自动实现多种测绘功能。
（5）操作简便，容易使用，数据处理能力强。只要在设站时进行简单的设置，就可以边走边获得测量结果坐标或进行坐标放样。
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4、RTK 测量成果的质量控制
研究表明，RTK 确定整周模糊度的可靠性最高为95%，RTK 比静态GPS还多出一些误差因素，如数据链传输误差等。因此，和GPS 静态测量相比，RTK 测量更容易较大的误差，必须进行质量控制。质量控制的方法主要有：
（1）已知点检核比较法：RTK 基准站应架设在稳固可靠且精度较高的控制点上，测量工作开展前至少测量检查测区周围两个已知高级控制点，核对检测坐标与原设计坐标的较差，如果发现误差较大，应立即检查基准站及流动站仪器配置参数。
（2）电台变频实时检测法：在测区内建立两个以上基准站，每个基准站采用不同的频率发送改正数据，流动站选择性地分别接收每个基准站的改正数据从而得到两个以上解算结果，比较这些结果就可判断其质量高低。
5、RTK 技术在铁路测量中的应用
（1）地形测量：
传统方法进行地形测量，先要建立图根控制网，然后进行碎部测量，其工作效率较低。利用RTK 进行地形测量，不需要布设图根控制点，只需要在测区中间位置架设基准站，基准站数据传输信号覆盖范围内的多台流动站就可以开始地形数据采集，有效的控制了人员投入数量，提高工作效率，而且RTK 测量点位精度较高，测量数据的准确性和可靠性得到了保证。
（2）线路勘测：
在铁路选线过程中，往往要按照勘测设计规范，本着尽量减少占用农田、少拆迁房屋这样一个原则，为了准确设计好道路中线路使其符合设计要求，可以利用RTK 测量定位技术沿原路中线按一定间隔采集数据，最后将采集到的外业数据传入计算机，利用AutoCAD 软件可以方便在计算机上选线。
（3）中线测设：
铁路设计线路定线后，需将定线后线路在实地放样出来，以便与实际地形地物对比。由于铁路线路较长，控制点密度小且通视条件有限，传统的测量方法进行路线测设困难较大，费工费时成本高。利用RTK 测量技术进行线路路线测设，只需要将线路中线主点的设计坐标导入RTK 流动站，流动站就可以高效的放样出线路主点，简单高效并且容易操作。
（4）用地测量：
铁路工程施工前期的征地测量工作较为繁琐，由于征地前地表植被、房屋建筑等覆盖物还未进行清理、地形条件较为复杂，采用传统的测量方法很难保证通视条件，如果采用RTK 进行征地测量工作，可实时测定界址点坐标，确定土地使用界限范围，计算用地面积，提高了测量速度和精度。
（5）施工测量：
在铁路工程建设中，由于受工程性质及地形条件的限制，部分工程施工采用传统的测量方法进行测量时，投入成本较高、效率较低。如果采用RTK 进行铁路工程线下工程施工测量工作，如钻孔桩、承台、路基填筑边线、软基处理等施工测量完全可以用RTK 进行测量。目前大部分GPS-RTK硬件配置都比较高，而且在软件扩展方面也有很大选择，针对线路测量软件已经开发完善，测量放样前只需要将放样数据传输到GPS 接收机内，施工现场一人操作即可完成工作。
6、结束语
RTK 技术是GPS 定位技术的一个新的里程牌，它不仅具有GPS 技术的所有优点，而且可以实时获得观测结果及精度，大大提高了作业效率，降低了劳动强度，节约了测量费用，使测量变得更轻松快捷，并开拓了GPS新的应用领域。由于载波相位测量，差分处理技术、整周未知数、快速求解技术以及移动数据通信技术的融合，使RTK 在精度、速度、实时性上达到了完满的结合，并使得RTK 定位技术大大扩展了它的应用范围，在铁路建设方面的应用就将更广泛。
参考文献：
[1]徐绍铨 张华海等，GPS 测量原理及应用，武汉大学出版社，2002.3
论文作者:位福红
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2018年第22期
论文发表时间:2018/12/14
标签：测量论文; 流动站论文; 基准论文; 技术论文; 实时论文; 坐标论文; 载波论文; 《建筑学研究前沿》2018年第22期论文;