GPS在架空送電線路測量中的應(yīng)用研究

雷 志

浙江華隆巖土工程有限公司，浙江杭州 310014

GPS系統(tǒng)包括3大部分：空間部分——GPS衛(wèi)星星座，地面控制部分——地面控制系統(tǒng)，用戶設(shè)備部分——GPS信號接收機(jī)。我們在工程控制測量中常用地固坐標(biāo)系統(tǒng)（如：WGS-84世界大地坐標(biāo)系和1954年北京坐標(biāo)系）。在實際使用中需要根據(jù)坐標(biāo)系統(tǒng)間的轉(zhuǎn)換參數(shù)進(jìn)行坐標(biāo)系統(tǒng)的變換，來求出所使用的坐標(biāo)系統(tǒng)的坐標(biāo)。這樣更方便的表達(dá)地面測量點的位置和處理處理GPS觀測成果，因此在測量中被得到了廣泛的應(yīng)用。

1 靜態(tài)測量

靜態(tài)測量就是用GPS的靜態(tài)測量測量像控點的坐標(biāo)，對航帶進(jìn)行糾正注入坐標(biāo)。

1.1 靜態(tài)相對定位的原理

靜態(tài)相對定位是用兩臺接收機(jī)分別安置在基線的兩端，同步觀測相同的GPS衛(wèi)星，以確定基線端點的相對位置或基線向量。同樣，多臺接收機(jī)安置在若干條基線的端點，通過同步觀測GPS衛(wèi)星可以確定多條基線向量。在一個端點坐標(biāo)已知的情況下，可以用基線向量推求另一待定點的坐標(biāo)。

1.2 電力線路航帶靜態(tài)測量的網(wǎng)型

電力線路的外控點的連接一般采用線狀連接葉狀發(fā)散的網(wǎng)型而不是采用一般大地測量的三角網(wǎng)連接。作業(yè)方法：在測區(qū)中部選擇一個基準(zhǔn)站，并安置一臺GPS接收機(jī)固定連續(xù)跟蹤所有可見衛(wèi)星；另幾臺GPS接收機(jī)圍繞基準(zhǔn)站到各像控點設(shè)站。比如C1、C2、C3……為基站點，k0101、k0102、 k0103……像控點圍繞C1；k0201、k0202……像控點圍繞C2……。C1，C2，C3……線狀連接，相控點與基站點葉狀連接。

1.3 像控點的布設(shè)要求及基線精度

像控點在布網(wǎng)要求下選擇明顯地物的明顯交叉點作為像控點。像控點視情況觀測十幾分鐘到半個小時。兩臺GPS接收機(jī)的基線長度不超過10km。精度：流動站相對于基準(zhǔn)站的基線中誤差為5mm+1ppm*D。

1.4 控制點的聯(lián)測及靜態(tài)數(shù)據(jù)的輸出處理

當(dāng)測區(qū)內(nèi)有GPS永久性跟蹤站、國家A或B級網(wǎng)點、GPS地殼形變監(jiān)測點時，應(yīng)首先選用作參考站點。為了檢驗當(dāng)前作業(yè)的正確性，必須檢查一個點以上的已知控制點，當(dāng)檢核結(jié)果在設(shè)計限差要求范圍內(nèi)時，方可確認(rèn)基線計算的準(zhǔn)確性。數(shù)據(jù)的計算可采用Trimble Geomatics Office（TGO）軟件進(jìn)行。平差后的數(shù)據(jù)應(yīng)滿足精度的要求，計算的結(jié)果應(yīng)選擇適當(dāng)?shù)淖鴺?biāo)系統(tǒng)輸出。

2 動態(tài)測量

2.1 RTK技術(shù)的原理及測量精度

動態(tài)測量就是各種專業(yè)的人員實地決定下電力線路的路徑鐵塔的中心位置等，測量人員的工作就是測量下塔位中心和危險斷面三維坐標(biāo)，塔位處的地形情況等，校核航切平面斷面圖為設(shè)計服務(wù)。我們應(yīng)用GPS的RTK技術(shù)和全站儀進(jìn)行測量

載波相位差分技術(shù)（RTK）是實時處理兩個測站載波相位觀測值的差分方法。載波相位差分法分為兩類：一類是修正法，另一類是差分法。

從RTK硬件設(shè)備特性和觀測精度、可靠性及可利用性綜合考慮，現(xiàn)階段RTK的測量技術(shù)要求如下表：

RTK技術(shù)當(dāng)前的測量精度（RMS）

平面 10mm+2ppm；

高程 20mm+2ppm。

所以RTK測量可用于的測量工作，RTK技術(shù)可用于四等以下控制測量、工程測量的工作。

2.2 RTK測量準(zhǔn)備

由于RTK數(shù)據(jù)鏈的傳播限制和定位精度要求，RTK測量一般不超過10km。但在中小比例尺測圖時，在等高距大于2m時，可將測距放寬至不大于15km。當(dāng)?shù)雀呔嘈∮?m時，應(yīng)不大于10km。但要注意下列要求：

1）GPS接收機(jī)的性能要高，且機(jī)內(nèi)有先進(jìn)的數(shù)學(xué)模型，能確保長基線進(jìn)行正確整周未知數(shù)的求解；

2）數(shù)據(jù)鏈的性能要好，傳送距離要遠(yuǎn)，能正確無誤的將參考站的數(shù)據(jù)發(fā)送到流動站；

3）根據(jù)無線電傳播的規(guī)律，參考站和流動站離地面要有一定的高差；

4）參考站和流動站之間必須沒有山體、樓群之類的遮擋；另外，作業(yè)區(qū)域內(nèi)還不能存在強(qiáng)烈的電磁波等干擾。

發(fā)射距離與電臺天線的高度也有關(guān)系。由于參考站電臺天線發(fā)射UHF波段差分信號電波，天線的高度對RTK測量距離影響很大，天線高與作用距離服從于下列公式：

式中I1和 I2 分別是基準(zhǔn)站和流動站電臺的天線高，單位為米；D為數(shù)據(jù)鏈的覆蓋范圍的半徑，單位為公里。上式是在無障礙物遮擋和無電波干擾的理想條件下的覆蓋范圍，實際應(yīng)用中將會有所出入。

實際工作中數(shù)據(jù)鏈的覆蓋范圍的半徑根據(jù)地形的不同山區(qū)大概最短只有2km平地最長可達(dá)到6km。所以根據(jù)測區(qū)大小，地形情況可設(shè)置不同的發(fā)射天線高度和選擇適宜的地點架設(shè)基站。

2.3 線路設(shè)計測量（放樣測量）的實施

從RTK硬件設(shè)備特性和觀測精度、可靠性及可利用性綜合考慮，現(xiàn)階段RTK的測量技術(shù)要求如表1。

3 結(jié)論

在測量行業(yè)飛速發(fā)展的今天，GPS技術(shù)更新迅速，因而其應(yīng)用范圍也日益廣泛。隨著測量中GPS技術(shù)的發(fā)展，相信未來在電力系統(tǒng)領(lǐng)域中的應(yīng)用，必定會更上一層樓。

表1 RTK測量技術(shù)設(shè)計要求

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