GPSRTK技术在铁路既有线勘测中的应用.pdf

第 2 6卷 ,第2期 　　　　 　　　　　中 国 铁 道 科 学 Vol126 No12 　 2 0 0 5 年 3 月 　　　　　　　　 　CHINA RAILWAY SCIENCE March , 2005 　 文章编号 : 100124632 (2005) 0220049205 GPS RTK技术在铁路既有线勘测中的应用 丁克良1 ,4 , 刘　成2 , 卜庆颢2 , 胡丛伟3 , 郑德华3 (11 中国科学院 测量与地球物理研究所 , 湖北 武汉 　430072 ; 21 铁道第三勘察设计院 , 天津 　300142 ; 31 同济大学 测量与国土信息工程系 , 上海 　200092 ; 41 中国科学院 研究生院 , 北京 　100038) 　　摘 　要 : 针对 GPS实时动态定位技术在铁路勘测中的应用 , 提出连续三角网重复设站测量既有线的方法。 该方法以铁路控制测量的首级控制网点作为 GPS RTK作业基准点 , 无需设置外移桩。数据处理时采用带约束条 件的最小二乘法进行解算 , 可准确恢复既有线的各项参数 , 进而根据设计线形参数求得设计坐标 , 精确计算每 一点的拨距量。 　　关键词 : 勘测 ; GPS; RTK; 既有线复测 ; 线形参数 ; 曲线整正 　　中图分类号 : U212124 : P22814 　　文献标识码 : A 　收稿日期 : 2004204218 　作者简介 : 丁克良 (1968 —) , 男 , 河南淮阳人 , 博士研究生。 　基金项目 : 国家自然科学基金项目 ; 铁道第三勘察设计院资助项目 (2002) 　　RTK (Real Time Kinematic ) 技术是建立在载波 相位观测值基础上的实时动态差分定位技术。定位 系统由一个参考站 , 一个或多个流动站 , 一个或多 个数据链及数据处理软件系统 4 部分组成。其基本 工作方式是 : 在一个已知测站上架设 GPS 基准站 接收机和数据链 , 连续跟踪所有可见卫星 , 并通过 数据链实时向移动站发送数据 , 移动接收站通过接 收基准站发射的动态差分数据 , 在机处理 , 从而实 时得到移动站精确的三维坐标。目前 , 铁路勘测阶 段控制测量普遍采用 GPS 静态定位技术 , RTK技 术也成功应用于铁路航测外控、铁路定测工作 , 取 得了巨大的社会和经济效益。RTK技术应用于既有 线测量同样能达到提高效率 , 保证精度的目的 , 其 高精度、高效率、实时性的特点为广大工程技术人 员所喜爱。 本文从既有线测量的特点和要求出发 , 探讨适 于既有线复测的 GPS RTK测量模式、应用最小二 乘法计算既有线线形参数、拨距量等 , 并通过工程 实例说明该方法在铁路既有线测量中的实用性。 1 　既有线 RTK技术作业模式 111 　既有线测量的特点 既有线测量目的主要是为再现铁路的既有线 形 , 为铁路养护、维修及二线建设提供基础资料。 其数据处理方法和精度评定也不同于其它测量工 作。既有线测量以铁路的线路中线为基本控制线 , 沿线路方向进行测量 , 因不能在道床部位设置固定 标志 , 且轨道受行车和养护的扰动不能保持原位 , 所以必须在道床以外设置外移桩或护桩 , 以外移桩 为基准点标定线路中线的测定点。当列车行车速度 大幅度提高后 , 车辆行车密度增大 , 在既有线上置 镜测量受行车影响很大 , 施测比较困难。在许多曲 线地段 , 由于视线不良 , 为保证测量精度 , 同时保 证人身、仪器和行车安全 , 往往需多人配合 , 是一 项较为繁重的工作。 112 　适于既有线的 RTK技术作业模式 如上所述 , 对既有线进行测量有其自身的特 点 , 沿既有铁路中线测量 , 受铁路行车干扰。而且 测量基准点选取、测量数据的处理也不同于一般的 测量工作。因此结合 RTK 技术作业原理和特点 , 提出连续三角网重复设站法测量既有线。其基本配 置模式为 1 + 2 模式 , 即一个参考站 , 两个流动站。 一次作业 , 参考站覆盖范围小于 15 km。 11211 　参考站选取和转换参数计算 选取在控制测量阶段建立的控制点作为参考 站 , 转换参数可以选取控制测量时的转换参数 , 也可以在控制点上实测重新计算。 11212 　流动站移动测量 在检验转换参数正确后 , 即可进行对流动站的 © 1995-2005 Tsinghua Tongfang Optical Disc Co., Ltd. All rights reserved. 测量。两个流动站编号分别为 1 号 , 2 号。如图 1 所示 , 首先在两个流动站分别对起点 P1 和 P2 同 时施测 , 一次测量构成一个三角形 ; 其次 1 号流动 站不动 ,