LGN-200 RTK的方法在铁路施工测量定位中的应用

LGN-200 RTK的方法在铁路施工测量定位中的应用

郝世明

太原南工务段，山西省晋中市， 030600

摘　要：我单位在铁路工程施工中之前一直使用全站仪，但是在文水铁路集运站工程中，工程跨度从文水站南咽喉区到文水海威铁路专用线终点距离最长为7.001公里，道岔、曲线、股道比较多，设计院给的控制点坐标不通视，用全站仪已经不能满足施工工期要求。为了更好地为施工创造施工条件，在对相关施工单位和设计单位进行考察、调研之后，决定使用LGN-200 RTK。我单位首次在该工程中使用LGN-200 RTK，从定位的速度和精度上都满足了工程的要求,为工程施工节约大量宝贵时间，保证了工程的进度和质量。用此方法在我单位承揽的太原南动车运用所工程轨道、道岔铺设工程等工程中得到了推广运用。通过现场工作实践写下本文，从LGN-200 RTK的实际操作中进行了详细的说明。认为可以将此方法推广到铁路新建、改扩建等的施工中。

关键词：测量 坐标 定位

一、基本情况

2013年8月，我单位承揽了文水铁路集运站工程。该工程涉及路基、桥涵、轨道、房建、站场等，工程总量11.19铺轨公里，主线路为H-Ⅰ、H-2、H-Ⅲ道，文水站7、9道。工程工期要求二年，因此测量定位的工作显得很重要。设计院交桩只给了四个控制点，跨度大、不通视。利用全站仪定位时需要建立多个临时点，多次转移全站仪的位置，作业量大、耗时大。为了方便施工，保证工程进度和质量，本工程中用LGN-200RTK进行测量定位，通过对此方法的详细讲解，推广到铁路站场改造工程中。

下图为文水铁路集运站工程平面示意图图及控制点位置

二、工作原理

RTK是基于载波相位观测值的实时动态定位技术，能够实时地提供测站点在指定坐标系中的三维定位结果。LGN-200 RTK测量定位的原理是基站、天线把信号通过GPS卫星传入移动站中，然后通过手簿和移动站接收机的联系，通过手簿和移动站确定点的三维定位。

三、LGN-200RTK测量定位方法

（一）内业操作

1、利用CAD、设计图纸、EXCEL、系统同步软件（可以在网上下载）、线路设计软件（测量定位点多时使用起来更方便），一般可以直接在CAD图上点出所放点的坐标。

2、作业前一般由设计院对设计图纸进行技术交底，进行控制点交桩，在确认准确无误后方可进行下一步工作。

一般控制点应选择在能覆盖整个工程的施工范围、交通便利、干扰少的地方。

3、建立坐标系。建立的坐标系必须跟交桩时给定的坐标系相统一。若不统一，需对CAD图进行坐标系调整。

4、点坐标的计算

如果有设计图纸的CAD电子版，可以直接用CAD点出需要定位点的坐标，然后记录在EXCEL表格里。

如果没有设计图纸CAD电子版，需根据设计图纸的具体情况，建立坐标系，按照实际情况，手画CAD图，并复核线路的平面位置，然后点出需要定位的点的坐标，记录到EXCEL里。

直接用线路设计软件进行线路坐标的计算，然后导出点坐标的电子版，速度会更快，经过修改之后方可利用这些坐标点。

5、把计算的坐标点导入手簿，具体如下：

（1）新建任务。打开手簿，点左上角“开始”--TPSurvey项，再点击“文件”—“新建任务”，输入任务名称，点击确定。

（2）把点坐标的EXCEL格式变换为csv格式。用数据线联接手簿和电脑（此过程需要经过同步软件），把csv格式的坐标导入手簿中的该任务中。然后在手簿中点击“文件”—“导入”—“当地点坐标导入”。选择导入点文件格式选择“点名，代码，X，Y，H”。这种格式比较方便、直观；再选择刚才导入的文件名称，点击“确定”，这样就把坐标点输进手簿中了。然后通过点击“文件”—“元素管理器”—“点管理器”可以查找到刚才输进手簿中的点。

（3）如果手簿中没有及时输入点的坐标，在手簿中点击“输入”—“点”，然后输入点名称，坐标，点击保存，之后就把所需要定位的点输入手簿里了。

6、测量点数据的导出

在现场测量结束之后，需要导出测量点的数据时，可通过以下方法导出：

（1）在手簿上点击“开始”—“ TPSurvey”—“文件”—“导出”—“测量点成果导出”—输入一个名称，点击“OK”，然后手簿中会显示导出成功。

（2）通过数据线联接电脑和手簿，点击“浏览”—“我的windows移动设备”—“ Program Files”—“ Pentax”—“ TPSurvey” ，然后选中刚才导出的文件名，拷贝到桌面上，然后把不需要的点和内容隐藏或者删除，留下需要的内容。此时测量成果导出完成。

（二）外业操作

1、基准站和天线的架设环境

基准站一般架设在地势相对较高、宽阔的地方，远离大面积水域、信号干扰小的地方。本工程中基准站架设在集运站货场高站台上。

2、安装顺序

（1）架设基准站和天线支架，架子一定要支稳，以防被风刮倒。

（2）安装基准站接头，基准站头部下有一突出的小圆块（用来和移动站接头分辨）。基准站支座的水准泡要居中。

（3）天线有两节，平时是分开的，用的时候把它们联接在一块，和支架间用小圆铁片联接。

（4）电台挂在基准站架子上，保持稳定。

（5）用专用长线联接天线和电台。

（6）用联接电瓶的线联接基准站和电台。线长的一端联接基准站，线短的一端联接电台。

（7）用移动杆联接移动站接头，把移动站天线接在移动站接头下方。

（8）把手簿夹子和指南针夹子安装在移动杆上，安上手簿。

（9）联接电瓶，红夹子联接电瓶的正极，黑夹子联接电瓶的负极。

3、基站、移动站、手簿联接。

基站、移动站、天线都联接好之后，按基准站接头开关按钮，按电台开关按钮，此时电台显示通道1（出厂时，厂家已经给调好，防止和周围信号发生冲突）。打开手簿，打开移动站接头开关。通过“开始”-“TPSurvey”打开的主页面查看手簿最下方的任务界面是否为所需要的任务名称。如果不是需要的任务，通过“文件”—“打开任务”—选择本任务。

点击“配置”—“坐标系管理”—“中央子午线”，填写工程所在位置的度数，文水铁路集运站工程中所处的位置为112°。然后点击“确定”。

点击“配置”—“手簿端口配置”—“蓝牙”，手簿先联接代号尾号为“21”的基准站蓝牙，然后点“测量”—“启动基准站接收机”，点“断开”，然后再点“启动基准站接收机”，输入点号，点测量，然后点击“确定”，此时，手簿和基准站联接。

打开移动站接头电源，点击“配置”—“手簿端口配置”—“蓝牙”，手簿先联接代号尾号为“35”的基准站蓝牙，然后点“测量”—“启动移动站接收机”，点“断开”，然后再点“启动移动站接收机”，点击“确定”，之后移动站与手簿联接。

4、导出测量时的数据

然后点“测量”—“点放线”—“常规点放线”—“增加”—“所有点”，所有的点（包括输入的点）就在手簿中显示。

5、坐标系置换、点校正

把移动站去每个控制点上测量该点的GPS点坐标。之后点击“测量”—“点校正”—“增加”，依次输入设计院交桩对应的GPS点和对应输入手簿中的网格点坐标，点击“确定”，然后点击“计算”，然后点击“确定”，此时的手簿中当前的坐标系就转换为设计院交桩时的控制点坐标所在的坐标系。

需要说明的是如果此时偏差较大，说明测量过程中移动杆的水准泡没有居中，有偏差，需重新测量设计院交桩点，然后进行点校正过程。

6、为了使所建立的坐标系更准确，应去任意一控制点处去检验点坐标位置的偏差。在某一控制点处点击“测量”，输入点编号，点击“测量点”，然后点击“文件”—“元素管理器”—“点管理器”，选择刚才测量的控制点的编号，然后点击“细节”—“重设当地坐标”，找到对应控制点网格点坐标，然后点击“确定”。点击“测量”—“点放线”，选择任意一控制点的网格点编号，把移动杆支在该点上，使移动杆的水珠保持在正中，然后看手簿中的点坐标指示偏差，如果手簿发出“滴滴”的声音，说明定位点与该控制点位置重合，精度满足要求。

7、以上过程结束之后，就可以去测量定位了，在此过程中做好标记和记录。

以本工程中的道岔定位为例：在手簿中找出本道岔的岔前、岔心、岔后直、岔后曲的点的代号，根据手簿中的指示，去把道岔的平面位置确定，高程由水准仪确定，经监理现场复核之后，就可以进行下一步的施工了。

8、下图为实际操作时手簿里的示例图片

（三）测量定位时保证精度的要求

1、由于RTK测量不会出现累积误差，在测量点开始前和结束后，在一已知点上检测一下测量定位点的偏差，用来检验此次作业的质量。作业结束之后一定要复核成果。

2、在作业过程中，移动杆的水准泡一定要居中，如果方向不明确时，以移动杆上的指南针进行指导。

3、为保证测量定位的精度，手簿中显示卫星数量一般需在5颗以上。作业时，如果手簿出现浮动状态或者单点定位状态时，先调整移动杆的高度，举起或者挪挪位置，待手簿中出现固定点定位时方可使用，因为浮动状态和单点定位状态时导致结果不准确。

4、由于本仪器高程误差在(-2cm--2cm)，施工时，对精度要求高的位置，需水准仪配合测量。

（四）作业结束后仪器的拆卸

1、首先退出手簿工作界面，手簿上显示关闭移动站接头电源，点击“确定”，其次关闭手簿，然后关闭基准站接头开关，关闭时用手指按基准站开关，在基准站接头发出“滴滴”的响声5次—6次时，再放开，否则不会关闭基准站接头电源。然后关闭电台开关，最后拔除联接电瓶的电源线。不按照以上顺序拆卸，会导致电台被烧坏的风险。

2、专人负责将拆下的仪器轻轻地放入箱子里，清点数量。运回放置仪器的地点。

四、成果及推广

文水铁路集运站工程中所有铺轨、铺岔工程全部完工。经建设单位、监理单位、施工单位验收合格。

在2013年12月太原南动车运用所工程的线路铺设工程中，其设计图纸是铁道第三勘察设计院集团有限公司设计，没有电子版。根据设计图纸，经过CAD画图，计算坐标，根据现场已铺好的线路和设计图纸上的点进行复核，确定准确后，建立该工程施工地段的坐标系，利用LGN-200RTK快速、准确地确定出我单位需要铺设的27组道岔和27条曲线的关键点的位置。为了保证线路、道岔高程的准确性，采用了水准仪去控制。

根据在文水铁路集运站工程和太原南站动车运用所工程中的使用情况和施工质量，认为可以将此方法推广到铁路改扩建、新建线路等的施工中。随着RTK技术不断发展，施工方法也不断更新，根据科学的方法去指导现场作业，才能取得更好的效果。

主要参考文献：

[1]《测量学实用教程》，郭宗河，董宇阳，郑进凤编著，中国电力出版社，2006

[2]《RTK测量技术原理及其应用》，孔东方，吉林省测绘学会2008年学术年会论文集，2008

[3]《RTK工程测量应用研究》，陈健华，科技资讯，2009

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