CORS-RTK技术在铁路工程测量中的应用
于国庆 杨芳杰 周梓博
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于国庆 杨芳杰 周梓博,. CORS-RTK技术在铁路工程测量中的应用[J]. 建筑技术学报,20231. DOI:10.12721/ccn.2023.157010.
摘要: 近年来,我国各省市都先后完成CORS系统建设并对测量单位进行服务应用,CORS作为当今GNSS技术发展的主流和热门方向,愈来愈广泛应用于工程测量的各个领域,CORS-RTK技术(连续运行卫星定位综合服务系统)相较于传统测量手段具有成本较低、操作简便、精度较高的优势。
关键词: CORS-RTK技术;铁路工程;测量;应用
DOI:10.12721/ccn.2023.157010
基金资助:

1 CORS-RTK技术的运用原理

CORS系统,就是在一定区域内,由多个固定CNSS参考站组成的网络系统。CORS系统的构建使用到的技术主要包含互联网技术、数据通信技术以及全球卫星导航系统。CORS系统中的固定CNSS参考站全部处于长期连续运行状态。CORS系统围绕参考站、数据处理、数据通信以及用户应用等方面增设了4个子系统。在数据通信子系统的互联作用下,这些子系统逐步形成了一个在城市均匀分布的局域网。目前国内CORS系统主要有省cors和千寻cors,目前普通测绘常用的是千寻cors。

CORS指的是在一个相对较大的区域范围内,由多个参考站均匀布设而形成的参考站网,其应用到的理论与方法如图1所示。在这一区域范围内,所有的参考站都需要按照之前设置好的采样率,对目标进行持续地观测和采样。这些采集到的数据,可以在数据通信系统的作用下实时传输给系统控制中心。而系统控制中心的主要任务就是对这些参考站的数据进行有效的接收、预处理、质量分析以及解算,对网内的各种系统误差改正项进行实时估算,并获取相应的误差改正模型。在无线电传输设备的辅助下,改正数据可以顺利地顺利地到达流动站。在流动站中,对相对定位原理加以应用,就可以通过计算确定出流动站的三维坐标。同时,测量精度也可以得到有效的控制。作为COES系统的核心技术,网络RTK技术的应用,主要就是将精确的实时动态定位服务提供给用户。与传统的技术相比,这种技术在作业范围、作业成本以及作业效率方面有着突出的优势。

CORS-RTK技术其实就是处于特定区域的网络系统,其形成离不开以下技术与系统的支持:第一数据中心、第二互联网技术、第三数据通信系统、第四全球卫星定位系统等。在这一网络系统中,每间隔一段距离,就有一个固定全球卫星定位子系统。且整个区域内的固定全球卫星定位子系统处于持续运行状态。在对CORS-RTK技术进行应用的过程中,需要借助这一区域内的各个基站进行目标的观测,并在此基础上进行误差修正模型的构建。之后,再进行RTCM差分改正数的实时发送,并以此为基础采取针对性的修整措施,提高用户观测值的精度,扩大导航定位服务的覆盖范围。作为一种特殊的GPS实时动态差分,其以载波相位动态实时差分方法的应用为主,使用性能最为先进、使用精度最高、使用范围最为广泛。

2铁路工程测量工作的作用

从铁路工程测量作用来看,其一,工程设计阶段,了解周边地形地貌,了解铁路工程施工是否会影响周边建筑物,为绘制比例图提供依据,为工程设计提供数据,避免工程设计不符合实际情况,造成严重的安全隐患。其二,在施工阶段,确定位置。在铁路工程建设中,不同建筑物对工程测量精度的要求不同,要确保测量数据符合工作建设需求。若测量数据不准确,与工程施工要求的精度不同,就可能造成定位失误。若定得过宽,就可能造成质量事故,反之若定得过严,则给放样工作带来不少困难,增加放样的工作量,延长放样时间。其三,确定放样的精度。实际上,很多工程施工中出现定位误差,都是由于测量放样误差引起。其四,铁路工程投入使用后,运维阶段进行相应测量,能判断在一定期限内的变形情况是否正常,确认工程是否存在安全隐患。若测量发现变形程度已严重超出限度,开始危害工程的安全,应及时分析变形原因,提前采取应对措施,防范安全事故的发生,确保工程安全。

3 CORS-RTK技术在铁路工程测量中的应用

3.1 铁路工程控制测量中的应用

传统的铁路工程控制测量需要采用静态控制测量模式布设首级控制点,然后再通过设立基准站采用1+1(基准站+移动站)的测量模式进行低等级控制点的布设工作。

采用CORS-RTK测量模式,参照《全球定位系统实时动态测量(RTK)技术规范》中的控制测量要求,可以布设一级、二级、三级平面控制点。相对于传统的作业模式,操作简便、成本低、效率高。此外CORS-RTK技术因其坐标统一性及精度一致性,在控制测量过程中,相比于传统测量模式的逐级布设,还可以实现越级布设甚至一次性全面布设。在初测的工作中,铁路道岔心坐标的采集是一项非常重要的工作,按照规范要求需要满足二级导线要求[4],传统的作业模式需要逐级布设获得测量数据,这样将占用多个铁路天窗时间才能完成,采用CORS-RTK可以快速获取岔心坐标,极大地提高了测量效率,简化了测量流程,降低了测量人员在铁路运营线进行测量工作的安全风险。

3.2 地形图测绘中的应用

CORS-RTK是采用网络RTK技术开展数据采集工作,测量手簿只需要连接移动网络或者无线热点就可以获得测量点位的高精度坐标数据,在实际测量工作,尤其是在山区作业中,CORS-RTK技术相较传统的电台RTK模式在信号接收方面有着巨大的优势,测量人员只要拥有CORS账号就可以单兵进行数字化测图工作,极大地提高地形图测绘效率,降低了外业工作成本。

3.3 铁路基线纵横断面测量中的应用

铁路基线是根据设计需要测设的一般平行与车场主轴的直线。传统的铁路基线纵断面测量,在采用全站仪测量时,要求相邻控制点之间通视,并且随着测站的增加,测量过程中误差累积越大,直接影响了测量的精度。采用电台GPS模式虽然不受点位通视的影响,但往往由于基线过长,在实际工作中会受到基准站和流动站距离、数据链接对信号的影响。采用CORS-RTK技术就能避免上述问题,只需要在手簿中输入道路曲线参数,就能够自动生成基线中桩放样数据,并且放样的各中桩数据精度一致,也不会受基准站距离限制,能够快速完成基线纵断面测量工作。

同样,在基线横断面测量过程中,传统的测量方法如水准仪-皮尺法、全站仪法、经纬仪测距法等。通过传统模式进行横断面测量,需要投入大量的人力物力和财力,外业和内业工作量极大,测量难度高。采用CORS-RTK技术测量横断面,可以根据手簿指引快速定位里程、方向及偏距,特别是在树林茂密区域,可以有效减少野外砍伐工作量,极大地降低测量外业劳动强度[5]。此外,CORS-RTK测量横断面也具有灵活机动的特征,可以不用一次性按照断面方向做完断面,而是可以灵活地在不同时间段采集完断面的所有特征点数据,最后通过内业计算和整理生成完整的横断面图。例如,跨沟越坎的断面测量,可以利用2个测量组或者分两次分别采集左右侧横断面,从而提高作业效率。

4结语

将CORS-RTK技术应用于铁路工程测量,相对于传统的测量模式,具有成本低、效率高、操作简便等显著优势。本文的研究论证了CORS-RTK技术在铁路工程测量中的应用,可以为以后的铁路工程测量中应用CORS-RTK技术进行实测提供一些参考。

参考文献:

[1]刘振.铁路工程测量中RTK技术的应用[J].山西建筑,2020,46(05):174-175.

[2]李研.RTK技术在铁路工程测量中的应用[J].设备管理与维修,2019(18):147-149.

[3]李安华.RTK技术在铁路工程测量中的应用探究[J].中国标准化,2019(10):93-94.

[4]杨恩希.GPS在铁路工程测量中的应用及发展趋势[J].中小企业管理与科技(下旬刊),2019(01):191-192.

[5]张志刚.中国铁路工程测量技术标准现状及改进[J].测绘标准化,2018,34(04):7-10.