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GPS-RTK技术在既有线路测量中的应用 武伟刚,刘青春 （兰州交通大学土木工程学院 甘肃 兰州7300070） 摘 要：对铁路既有线路测量工程中GPS-RTK数据采集关键技术进行了分析，提出了RTK结合全站仪的测量作业方法。 关键词：既有线路测量 GPS-RTK 全站仪 1简述 铁路经过多年运营后，平面曲线不再是缓和曲线和圆曲线所组成的标准线型，而对它进行拨道整正，将已变形的曲线恢复到标准线型，纵断面进行重新拉坡设计工作，是铁路进行养护维修、改建的基本工作和增建第二线依据。当前我国对既有铁路的的测量主要方法是采用水准仪全站仪，由测量工人员对已确定有长波长不平顺的大致位置进行扩大性精确测量。这种传统的测量模式受到通视情况和外业的限制很大，效率低且作业强度大已经满足现在的客运专线测量的快速、高效的要求。目前，GPS测量与全站仪等先进仪器设备共同完成线路测量任务已成为发展的必然趋势。采用GPS进行静态或快速静态方法建立总体控制测量已经被工程人员所接受且已经应用于实践，因此GPS-RTK和全站仪组合测量在既有线路复测中有着很明显的的优势。 基本原理RTK(Real Time Kinemarie)技术是载波相位差分技术，是实时处理两个测站载波相位观测量的差分方法，即将一台GPS接收机安装在已知点上对GPS卫星进行观测，将采集的载波相位观测量调制到基准站电台的载波上，再通过基准站电台发射出去；流动站在对GPS卫星进行观测并采集载波相位观测量的同时，也通过流动站电台接收由基准站电台发射的信号，经解调得到基准站的载波相位观测量，流动站GPS接收机利用OTF(运动中求解整周模糊度)技术通过接收到的基准站的载波相位观测量和流动站的载波相位观测量求解整周模糊度，最后求出厘米级精度流动站的位置且基准站与用户站距离可达20km。 整周模糊度是GPS载波相位测量时，基准相位与载波相位之间相位差的观测值所对应的整周未知数；是实现GPS-RTK技术的关键技术之一。 GPS-RTK数据的传输采用UHF波，传播方式主要的是直射波、折射波、散射波以及它们的合成波，穿透力比较强、容易受到物体反射和障碍物等的影响。而既有铁路线路道床上面有钢轨，它肯定是对GPS-RTK有影响的。为尽量避免影响，进行RTK测量时，要把GPS-RTK基准站架设在GPS-RTK测区的中央地区最高控制点，提高基准站和流动站天线架设的高度，缩短各个测点到基准站的距离，使各测点到基准站的距离能满足“电磁波通视”，还可以增加中继站等，当这些条件都不能满足时，可以采用RTK结合全站仪的测量模式进行。 在GPS静态测量中，不同坐标系的坐标转换是在数据后处理时进行的。而GPS-RTK测量，要求实时得出待测点在实用坐标系中的坐标，坐标转换问题重要。坐标转换参数的确定误差也是GPS-RTK测量的主要误差之一。一般地，在坐标转换参数求解，不同基准点的方案，用不同的计算方法出坐标转换参数，经比较选择残差较小精度较高的一组参数。由于转换参数的求解精度已知点坐标精度和区域内点位分布的有关，坐标转换参数仅适已知点所圈定的区域范围，在一个测区求解的坐标转换参数不能直接应用到其它测量区域。 按照《既有铁路测量技术规则》(TBJ 105—1988)要求,既有铁路丈量应由两组人员(前链、后链)进行丈量,直线地段按50m一链,曲线地段按20m整倍数加标。两次丈量精度限差应不超过1/2 000。在既有线路直线测量时，棱镜置于左股加标点钢轨中线；在曲线测量时，棱镜置于曲线上股钢轨加标中线，用全站仪测量 采用GPS静态定位技术首级控制精确测量部分控制点的平面坐标和高程，再利用GPS-RTK快速完成图根控制测量，只需2~5秒测量时间，精度可以达到1~3cm，且不需通视整个测量。在中午时段，卫星几何分布不好，线路穿跨越城镇、乡村、学校、大面积水塘等地物时，为防止GPS-RTK的初始化频繁，减多路径效应的影响，用全站仪进行坐标测量，利用平差软件和随机配备的电子手薄，测定平面和高程全部数据。 在既有曲线测量中，有的曲线位于深路堑中，曲线长而半径小，通视条件不好，全站仪测量需要转站，转站就会误差累积而且效率不高，此时可以采用GPS-RTK测量,可以快速准确的完成测量。 既有线路横断面测量一般是根据丈量标记的每20m一个进行测量；遇到高路堤的路段（如图1），全站仪测量只能先架设到一边路堤上进行测量，然后在转站到另一侧路堤上进行测量，带给工程人员许多不方便，此时采用GPS-RTK测量，可以方便快捷地完成工作。另外需要加长或扩建的特殊地段，如涵洞，道口等，则根据需要5m或者更短的距离测量横断面，此时采用GPS-RTK测量，不会重复测量漏测，提高了的效率。而全站仪可以GPS-RTK在“电磁波不通视”区域或受限制的区域测量。 当改建或增建第二线