關(guān)于光伏發(fā)電中GPS測(cè)量放線的應(yīng)用

尹志兵

石家莊市安裝工程有限公司 河北石家莊 050000

關(guān)于光伏發(fā)電中GPS測(cè)量放線的應(yīng)用

尹志兵

石家莊市安裝工程有限公司 河北石家莊 050000

本文介紹了全球定位系統(tǒng)（GPS）的基本結(jié)構(gòu)和測(cè)量原理，同時(shí)結(jié)合光伏電廠測(cè)量中GPS技術(shù)的應(yīng)用進(jìn)行論述，以期對(duì)同行有借鑒作用。

建筑工程；測(cè)量放線技術(shù)；工程施工；視覺三維技術(shù)

引言

全球定位系統(tǒng)（Global Positioning System，簡稱GPS）是美國從20世紀(jì)70年代開始研發(fā)的衛(wèi)星導(dǎo)航與定位系統(tǒng)，該技術(shù)主要應(yīng)用于軍事部門。GPS是以衛(wèi)星為基礎(chǔ)的無線電衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)，它具有全能性、全球性、全天候、連續(xù)性和實(shí)時(shí)性的精密三維導(dǎo)航與定位功能，而且具有良好的抗干擾性和保密性。因此，GPS技術(shù)率先在大地測(cè)量、工程測(cè)量、航空攝影測(cè)量、海洋測(cè)量、城市測(cè)量等測(cè)繪領(lǐng)域得到了應(yīng)用，并在軍事、交通、通信、資源、管理等領(lǐng)域展開了研究并得到廣泛應(yīng)用。本文介紹了GPS在光伏電站工程測(cè)量中的應(yīng)用，并提出幾點(diǎn)體會(huì)。

一、GPS技術(shù)簡介

（一）GPS構(gòu)成

GPS主要由空間衛(wèi)星星座、地面監(jiān)控站及用戶設(shè)備三部分構(gòu)成。

（二）GPS定位原理

GPS定位是根據(jù)測(cè)量中的距離交會(huì)定點(diǎn)原理實(shí)現(xiàn)的。在待測(cè)點(diǎn)Q設(shè)置GPS接收機(jī)，在某一時(shí)刻tk同時(shí)接收到3顆（或3顆以上）衛(wèi)星S1、S2、S3所發(fā)出的信號(hào)。通過數(shù)據(jù)處理和計(jì)算，可求得此時(shí)接收機(jī)天線中心（測(cè)站點(diǎn)）至衛(wèi)星的距離ρ1、ρ2、ρ3。根據(jù)衛(wèi)星星歷可查到該時(shí)刻3顆衛(wèi)星的三維坐標(biāo)（Xj，Yj，Zj），j＝1，2，3，從而算出Q點(diǎn)的三維坐標(biāo)（X，Y，Z）。

（三）GPS測(cè)量的特點(diǎn)

相對(duì)于常規(guī)測(cè)量來說，GPS測(cè)量主要優(yōu)點(diǎn)有：

1.測(cè)量精度高。GPS觀測(cè)的精度明顯高于一般常規(guī)測(cè)量，在小于50km的基線上，其相對(duì)定位精度可達(dá)1×10－6，在大于1000km的基線上可達(dá)1×10－8。2.測(cè)站間無需通視。GPS測(cè)量不需要測(cè)站間相互通視，可根據(jù)實(shí)際需要確定點(diǎn)位，使得選點(diǎn)工作更加靈活方便。3.觀測(cè)時(shí)間短。隨著GPS測(cè)量技術(shù)的不斷完善，軟件的不斷更新，在進(jìn)行GPS測(cè)量時(shí)，靜態(tài)相對(duì)定位每站僅需20min左右，動(dòng)態(tài)相對(duì)定位僅需幾秒鐘。4.儀器操作簡便。GPS接收機(jī)自動(dòng)化程度越來越高，操作智能化，觀測(cè)人員只需對(duì)中、整平、量取天線高及開機(jī)后設(shè)定參數(shù)，接收機(jī)即可進(jìn)行自動(dòng)觀測(cè)和記錄。5.全天候作業(yè)。GPS衛(wèi)星數(shù)目多，且分布均勻，可保證在任何時(shí)間、任何地點(diǎn)連續(xù)進(jìn)行觀測(cè)，一般不受天氣狀況的影響。6.提供三維坐標(biāo)。GPS測(cè)量可同時(shí)精確測(cè)定測(cè)站點(diǎn)的三維坐標(biāo)，其高程精度已可滿足四等水準(zhǔn)測(cè)量的要求。

二、GPS技術(shù)在光伏發(fā)電建設(shè)項(xiàng)目中的應(yīng)用

（一）光伏電站的特點(diǎn)與GPS技術(shù)的優(yōu)勢(shì)

光伏電站施工面積大，地勢(shì)高低不平，這直接增大了測(cè)量定位的難度。傳統(tǒng)的經(jīng)緯儀、全站儀、水平儀測(cè)量定位放線，已無法滿足定位放線標(biāo)準(zhǔn)要求。GPS技術(shù)用于布設(shè)控制網(wǎng)、確定樁基定位時(shí)具有非常強(qiáng)的準(zhǔn)確性，因此該技術(shù)較適用于光伏電站建設(shè)項(xiàng)目中。

（二）建立 RTK基準(zhǔn)站網(wǎng)主要方法

1.設(shè)定基準(zhǔn)站的經(jīng)緯度坐標(biāo)。架設(shè)基準(zhǔn)站時(shí)，通過“平滑”的方法進(jìn)行采集坐標(biāo)（需進(jìn)行多次平滑，以提高可靠度），獲得一個(gè)準(zhǔn)確的坐標(biāo)進(jìn)行設(shè)站。坐標(biāo)系與地點(diǎn)坐標(biāo)的轉(zhuǎn)換參數(shù)關(guān)系的參點(diǎn)應(yīng)在3個(gè)以上，所選參點(diǎn)均勻分布，能控制整個(gè)測(cè)量區(qū)，轉(zhuǎn)換后各點(diǎn)的線差分量應(yīng)小于50mm。2.基準(zhǔn)站的使用?；鶞?zhǔn)站接收機(jī)三腳架架設(shè)后，無線應(yīng)進(jìn)行定向，開機(jī)前、關(guān)機(jī)后應(yīng)分別提取接收機(jī)天線的高度，二次較差應(yīng)小于3mm。對(duì)基準(zhǔn)站輸入定位控制點(diǎn)，并將施工控制網(wǎng)各相關(guān)數(shù)據(jù)輸入基準(zhǔn)站。3.移動(dòng)站的應(yīng)用。移動(dòng)站跟蹤桿應(yīng)有輔助支架，氣泡水平穩(wěn)定居中，作業(yè)前檢查“無線”類型輸入的正確性，并在一個(gè)已知點(diǎn)觀測(cè)，對(duì)基準(zhǔn)站進(jìn)行校核，點(diǎn)位較差應(yīng)小于50mm，然后根據(jù)需要進(jìn)行X及Y方向移動(dòng)，確定點(diǎn)位后，做好標(biāo)記。4.移動(dòng)站的觀測(cè)。應(yīng)進(jìn)行獨(dú)立觀測(cè)兩側(cè)回，每測(cè)回觀測(cè)定位3次，其坐標(biāo)分量較差小于10mm，取平均值為定位值，第二回觀測(cè)時(shí)需對(duì)儀器系統(tǒng)進(jìn)行初始化，兩測(cè)回觀察定位坐標(biāo)分量較差小于20mm，并取平均值作為最后定位觀察值。移動(dòng)站初始化應(yīng)符合PDOP值＜6。5.定位。在定位過程中，原始數(shù)據(jù)須填寫完整、數(shù)字清晰、保存完好，并作為鉆孔、樁基礎(chǔ)及鋼支架施工的施工依據(jù)。原始數(shù)據(jù)記錄包括：基準(zhǔn)站，校核站信息，觀測(cè)站坐標(biāo)值，觀測(cè)時(shí)間，儀器高，觀測(cè)精度等有關(guān)記錄。在樁基礎(chǔ)施工完成后，要及時(shí)彈出鋼支架所需的軸線，在鉆孔、樁基礎(chǔ)施工及鋼支架施工過程前及施工過程中，定期進(jìn)行復(fù)測(cè)以保證觀測(cè)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。6.編號(hào)。對(duì)陣列圖進(jìn)行編號(hào)，以便對(duì)各個(gè)點(diǎn)施工質(zhì)量進(jìn)行控制，給每個(gè)區(qū)陣列進(jìn)行編號(hào)，控制網(wǎng)圖中，Y方向采用英文字母編號(hào)，X方向采用阿拉伯?dāng)?shù)字編號(hào)，則每個(gè)陣列任意一個(gè)點(diǎn)都能記錄下施工質(zhì)量的好壞。7.測(cè)量與記錄。用GPS測(cè)量儀將基準(zhǔn)標(biāo)高引入到施工區(qū)域，用水平儀測(cè)出各樁位的自然地坪標(biāo)高，各標(biāo)高差標(biāo)在高程控制網(wǎng)中，將設(shè)計(jì)值、實(shí)際值、高差記錄下來。8.加密放樣。用GPS測(cè)量出每列光伏組件的四個(gè)角樁位坐標(biāo)后，再進(jìn)行本列其余樁位的加密點(diǎn)放樣。加密點(diǎn)放樣時(shí)，采用兩邊栽細(xì)鋼管中間拉細(xì)鋼絲繩的方法，并在鋼絲繩上用彩色膠帶準(zhǔn)確標(biāo)記出加密點(diǎn)的尺寸距離。然后使用線墜將鋼絲繩上的樁位標(biāo)記點(diǎn)垂直投點(diǎn)到位，并用涂紅漆的小標(biāo)桿將測(cè)量好的樁位做好標(biāo)記。

三、GPS測(cè)量的外業(yè)實(shí)施

（一）選點(diǎn)

GPS測(cè)量測(cè)站點(diǎn)之間不要求一定通視，圖形結(jié)構(gòu)也比較靈活，因此，點(diǎn)位選擇比較方便。但考慮GPS測(cè)量的特殊性，并且顧及后續(xù)測(cè)量，選點(diǎn)時(shí)應(yīng)著重考慮：1.每點(diǎn)最好與某一點(diǎn)通視，以便后續(xù)測(cè)量工作的使用；2.點(diǎn)周圍高度角15°以上不要有障礙物，以免信號(hào)被遮擋或吸收；3.點(diǎn)位要遠(yuǎn)離大功率無線電發(fā)射源、高壓電線等，以免電磁場(chǎng)對(duì)信號(hào)的干擾；4.點(diǎn)位應(yīng)選在視野開闊、交通方便、有利擴(kuò)展、易于保存的地方，以便觀測(cè)和日后使用；5.選點(diǎn)結(jié)束后，按要求埋設(shè)標(biāo)石，并填寫點(diǎn)之記。

（二）觀測(cè)

根據(jù)GPS作業(yè)調(diào)度表的安排進(jìn)行觀測(cè)，采取靜態(tài)相對(duì)定位，衛(wèi)星高度角15°，時(shí)段長度45min，采樣間隔10s。在3個(gè)點(diǎn)上同時(shí)安置3臺(tái)接收機(jī)天線（對(duì)中、整平、定向），量取天線高，測(cè)量氣象數(shù)據(jù)，開機(jī)觀察，當(dāng)各項(xiàng)指標(biāo)達(dá)到要求時(shí)，按接收機(jī)的提示輸入相關(guān)數(shù)據(jù)，則接收機(jī)自動(dòng)記錄，觀測(cè)者填寫測(cè)量手簿。

結(jié)束語

綜上所述，對(duì)GPS定位技術(shù)具有測(cè)量成果相對(duì)精度高，質(zhì)量可靠。通常點(diǎn)位范圍可以控制在0.5米之內(nèi)，并且點(diǎn)與點(diǎn)之間誤差均為隨機(jī)誤差，不會(huì)產(chǎn)生累積誤差。此外，定位系統(tǒng)可以全天候作業(yè)，不受視線通視影響?？蓪?shí)時(shí)提供定位點(diǎn)的坐標(biāo)及其點(diǎn)位精度，方便快捷，定位情況一目了然。 野外作業(yè)簡單，效率高，自動(dòng)化程度高，大大減小了勞動(dòng)強(qiáng)度，可節(jié)約大量的人力物力資源。正是因?yàn)镚PS的上述特點(diǎn)，該技術(shù)應(yīng)用于地形較復(fù)雜的光伏電站測(cè)量中更具優(yōu)勢(shì)。

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