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[摘 要]阐述了实时动态定位技术（GPS-RTK）用于铁路桥梁施工放样中的应用，证明这种作业方法的精度可靠，能够满足规范和设计的精度，最大限度的减少外业工作量，现在的GPS-RTK作业能代替大部分的传统外业测量。
[关键词]GPS RTK 控制方法 放样
中图分类号：TB 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）34-0101-02
一、GPS-RTK的技术简介
全球定位GPS（Global Positioning System）技术系统，是1994年由美国研发并投入使用的卫星导航与定位系统，RTK（Real Time Kinematic）技术也叫做基于载波相位观测值的实时动态定位技术，通过空间部分、地面控制部分与用户接受端之间的实时差分解算出待测点的三维坐标，随着GPS技术的发展，RTK技术逐渐成为工程测量的通用技术。
RTK的工作原理是将一台接收机置于基准站上，另一台或几台接收机置于载体（称为流动站）上，基准站和流动站同时接收同一时间、同一GPS卫星发射的信号，基准站所获得的观测值与已知位置信息进行比较，得到GPS差分改正值。然后将这个改正值通过无线电数据链电台及时传递给共视卫星的流动站精化其GPS观测值，从而得到经差分改正后流动站精确到cm级的定位坐标[2]。
哈牡客运专线工程是由铁道第三勘测设计院设计。在施工过程中我们经过总结实际的现场经验，用以浅谈GPS-RTK在实际工程的应用。
二、RTK在高速铁路桥梁基础施工放样中的应用（以海南特大桥为例）
工程概况：
海南特大桥桥址位于拉古站东北附近，桥址线路在里程DK289+761.77跨越既有哈牡公路，桥全长2155.14m，桥址区属第四系全新统人工堆积层，地势较缓和，植被发育。在高速铁路基础施工中采用了GPS-RTK技术进行测量工作。
三、RTK在铁路工程放样中的作业流程
1、建立测区控制网[3]
利用GPS静态测量方法对国家三角点进行加密，即对铁路线路的控制网平面测量。然后对平面与高程共用点采用对应水准测量精度对高程控制点进行高程测量，从而获得各个控制点的三维控制坐标。其中在海南大桥周围有JM3221、JM3222、JM3223、JM3224、CPⅡ5003等控制点。
2、放样内业数据计算
根据设计图纸尺寸计算出大桥各个墩身对应的每个桩基的坐标，其中我们坐标的计算采用测量系统计算和在EXCEL中自编公式计算等方法，在通过手算通过多种方法計算确保数据计算准确无误。
3、基准站的选定
基准站应设在地势较高，四周开阔的位置，便于电台的发射。可以设在具有地方网格坐标和WGS-84坐标的已知点上，也可以在未知点上架设。我们在测量中采用在未知点上架设基准站，这样在一次进行过点校正（即参数改正）之后，在后面本段里程范围内的测量中，架设好基准站后，只需用一个点进行校正后就可以进行测量作业，这样可以节省作业时间。
4、外业操作
1）基准站的设置
在测区中心范围内任意点上架设基准站，然后安置接收机，启动接收机并进行正确的配置。
2）流动站的设置
在流动站上安置接收机并进行初始化，流动站可以处于静止状态或者流动状态，可以在一个固定点上进行初始化后进行动态测量，也可以在动态条件下进行初始化。
3）坐标系统转换
一般工程中采用国家2000坐标系，而GPS实测的坐标属于WGS-84坐标系，为了统一坐标参照系，需计算坐标转换参数。若该地区已经进行过静态控制网测量，可直接得到转换关系；若没有，则需采用现场点校正的方法，采用三个以上的控制点进行RTK参数修正。求出转换参数后应该到第四个或第五个点上进行精度检核。
4）流动站测量定位
精度检核合格后，即可在测区内根据已计算出的坐标进行测量放样作业了，具体操作：①在手薄中点测量，然后选择RTK开始测量。②启动之后选择放样点，输入或选择要放样的点坐标，然后手薄屏幕提示导航界面，沿提示的方向箭头走，可以导航到要放样的点。③当到达设计点位后，按测量键测量点的坐标，存储后，再存储放样的偏差值，点最近点或选择点名称放样下一点。
5、精度分析
运用GPS-RTK放样完成后，为了检验GPS RTK放样数据的精度是否复核高速铁路测量规范的精度要求，我们用全站仪对初期放样点的坐标进行复核，将两组坐标进行比较。对比结果见表1：
对比的数据进行结果分析，最大的平面坐标较差最大不到7毫米，由此可以得出，GPS-RTK技术定位精度的一致性检验经过用全站仪对部分极坐标点进行检测，较差均在2 cm以内，满足铁路测量规范中对桥梁基础放样坐标精度的要求[4]，质量可信，效果良好。
四、RTK测量的质量影响因素及成果的质量控制方法[3]
1 、质量影响因素
1）受卫星状况的限制。
卫星信号容易被树木、建筑物等遮挡，导致作业时间受限制。
2）受天空环境的影响。
在中午时间测量时，受电离层干扰很大，使接收到的公用卫星数目减少，导致初始化时间长甚至不能初始化。
3）数据链传输受干扰或限制、作业半径比标称距离小。
数据链容易受到障碍物的干扰，使信号在传输过程中衰减很严重，导致作业半径变小和影响测量的精度。
4）初始化能力和所需时间问题。
在高楼密集区、山区等地，GPS卫星信号容易被阻挡，导致失锁、初始化丢失等问题。
5）精度和稳定度问题。
由于GPS-RTK受限制的因素多，导致测量的精度和稳定度不如全站仪强。
2、 测量成果的质量控制方法
由于影响GPS-RTK测量的因素很多，因此在测量中必须进行测量成果的质量控制。
主要方法：
1） 选用精度和稳定度较好的机型，避免因仪器性能不足而引起的质量问题。
2） 已知点检核比较法，在布测控制网时用GPS静态或全站仪测出多余控制点，与RTK测量的结果进行比较，以发现问题，实践证明该方法很可靠，但是受控制点的数目限制。
3） 重复测量比较。每次初始化后，对一两个已经测过的RTK点或高精度控制点进行重测，确保无误后再进行RTK测量。
五、结束语
GPS-RTK技术不仅能实时的测出所在点的三维坐标，并且能达到较高的精度，可直接进入实时实地点位放样、中桩测量、点位测量等。它可以省掉很多不必要的中间环节，最大限度的减少外业工作量，很大的提高了测量的工作效率，并且可以节省很多的人力、物力，使整个工程的工期缩短。随着RTK技术的不断提高与改进，它将以其快速、高效，不受天气、地形和通视等条件影响的特点，在铁路施工测量中广泛应用，具有很大的应用前景。
参考文献
[1] GB/T 18314-2009.全球定位系统（GPS）测量规范.
[2] 徐绍铨.GPS测量原理及应用（修订版）.武汉：武汉大学出版社
[3] 李征航 黄劲松.GPS测量与数据处理.武汉：武汉大学出版社
[4] 铁路工程管理与实务中国建筑工业出版社.
[关键词]GPS RTK 控制方法 放样
中图分类号：TB 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）34-0101-02
一、GPS-RTK的技术简介
全球定位GPS（Global Positioning System）技术系统，是1994年由美国研发并投入使用的卫星导航与定位系统，RTK（Real Time Kinematic）技术也叫做基于载波相位观测值的实时动态定位技术，通过空间部分、地面控制部分与用户接受端之间的实时差分解算出待测点的三维坐标，随着GPS技术的发展，RTK技术逐渐成为工程测量的通用技术。
RTK的工作原理是将一台接收机置于基准站上，另一台或几台接收机置于载体（称为流动站）上，基准站和流动站同时接收同一时间、同一GPS卫星发射的信号，基准站所获得的观测值与已知位置信息进行比较，得到GPS差分改正值。然后将这个改正值通过无线电数据链电台及时传递给共视卫星的流动站精化其GPS观测值，从而得到经差分改正后流动站精确到cm级的定位坐标[2]。
哈牡客运专线工程是由铁道第三勘测设计院设计。在施工过程中我们经过总结实际的现场经验，用以浅谈GPS-RTK在实际工程的应用。
二、RTK在高速铁路桥梁基础施工放样中的应用（以海南特大桥为例）
工程概况：
海南特大桥桥址位于拉古站东北附近，桥址线路在里程DK289+761.77跨越既有哈牡公路，桥全长2155.14m，桥址区属第四系全新统人工堆积层，地势较缓和，植被发育。在高速铁路基础施工中采用了GPS-RTK技术进行测量工作。
三、RTK在铁路工程放样中的作业流程
1、建立测区控制网[3]
利用GPS静态测量方法对国家三角点进行加密，即对铁路线路的控制网平面测量。然后对平面与高程共用点采用对应水准测量精度对高程控制点进行高程测量，从而获得各个控制点的三维控制坐标。其中在海南大桥周围有JM3221、JM3222、JM3223、JM3224、CPⅡ5003等控制点。
2、放样内业数据计算
根据设计图纸尺寸计算出大桥各个墩身对应的每个桩基的坐标，其中我们坐标的计算采用测量系统计算和在EXCEL中自编公式计算等方法，在通过手算通过多种方法計算确保数据计算准确无误。
3、基准站的选定
基准站应设在地势较高，四周开阔的位置，便于电台的发射。可以设在具有地方网格坐标和WGS-84坐标的已知点上，也可以在未知点上架设。我们在测量中采用在未知点上架设基准站，这样在一次进行过点校正（即参数改正）之后，在后面本段里程范围内的测量中，架设好基准站后，只需用一个点进行校正后就可以进行测量作业，这样可以节省作业时间。
4、外业操作
1）基准站的设置
在测区中心范围内任意点上架设基准站，然后安置接收机，启动接收机并进行正确的配置。
2）流动站的设置
在流动站上安置接收机并进行初始化，流动站可以处于静止状态或者流动状态，可以在一个固定点上进行初始化后进行动态测量，也可以在动态条件下进行初始化。
3）坐标系统转换
一般工程中采用国家2000坐标系，而GPS实测的坐标属于WGS-84坐标系，为了统一坐标参照系，需计算坐标转换参数。若该地区已经进行过静态控制网测量，可直接得到转换关系；若没有，则需采用现场点校正的方法，采用三个以上的控制点进行RTK参数修正。求出转换参数后应该到第四个或第五个点上进行精度检核。
4）流动站测量定位
精度检核合格后，即可在测区内根据已计算出的坐标进行测量放样作业了，具体操作：①在手薄中点测量，然后选择RTK开始测量。②启动之后选择放样点，输入或选择要放样的点坐标，然后手薄屏幕提示导航界面，沿提示的方向箭头走，可以导航到要放样的点。③当到达设计点位后，按测量键测量点的坐标，存储后，再存储放样的偏差值，点最近点或选择点名称放样下一点。
5、精度分析
运用GPS-RTK放样完成后，为了检验GPS RTK放样数据的精度是否复核高速铁路测量规范的精度要求，我们用全站仪对初期放样点的坐标进行复核，将两组坐标进行比较。对比结果见表1：
对比的数据进行结果分析，最大的平面坐标较差最大不到7毫米，由此可以得出，GPS-RTK技术定位精度的一致性检验经过用全站仪对部分极坐标点进行检测，较差均在2 cm以内，满足铁路测量规范中对桥梁基础放样坐标精度的要求[4]，质量可信，效果良好。
四、RTK测量的质量影响因素及成果的质量控制方法[3]
1 、质量影响因素
1）受卫星状况的限制。
卫星信号容易被树木、建筑物等遮挡，导致作业时间受限制。
2）受天空环境的影响。
在中午时间测量时，受电离层干扰很大，使接收到的公用卫星数目减少，导致初始化时间长甚至不能初始化。
3）数据链传输受干扰或限制、作业半径比标称距离小。
数据链容易受到障碍物的干扰，使信号在传输过程中衰减很严重，导致作业半径变小和影响测量的精度。
4）初始化能力和所需时间问题。
在高楼密集区、山区等地，GPS卫星信号容易被阻挡，导致失锁、初始化丢失等问题。
5）精度和稳定度问题。
由于GPS-RTK受限制的因素多，导致测量的精度和稳定度不如全站仪强。
2、 测量成果的质量控制方法
由于影响GPS-RTK测量的因素很多，因此在测量中必须进行测量成果的质量控制。
主要方法：
1） 选用精度和稳定度较好的机型，避免因仪器性能不足而引起的质量问题。
2） 已知点检核比较法，在布测控制网时用GPS静态或全站仪测出多余控制点，与RTK测量的结果进行比较，以发现问题，实践证明该方法很可靠，但是受控制点的数目限制。
3） 重复测量比较。每次初始化后，对一两个已经测过的RTK点或高精度控制点进行重测，确保无误后再进行RTK测量。
五、结束语
GPS-RTK技术不仅能实时的测出所在点的三维坐标，并且能达到较高的精度，可直接进入实时实地点位放样、中桩测量、点位测量等。它可以省掉很多不必要的中间环节，最大限度的减少外业工作量，很大的提高了测量的工作效率，并且可以节省很多的人力、物力，使整个工程的工期缩短。随着RTK技术的不断提高与改进，它将以其快速、高效，不受天气、地形和通视等条件影响的特点，在铁路施工测量中广泛应用，具有很大的应用前景。
参考文献
[1] GB/T 18314-2009.全球定位系统（GPS）测量规范.
[2] 徐绍铨.GPS测量原理及应用（修订版）.武汉：武汉大学出版社
[3] 李征航 黄劲松.GPS测量与数据处理.武汉：武汉大学出版社
[4] 铁路工程管理与实务中国建筑工业出版社.