電力線路勘測中網(wǎng)絡(luò)RTK技術(shù)應(yīng)用

李瑞君

摘 要：該文以CORS技術(shù)在城市電力線路勘測中的應(yīng)用為研究對象，論文首先分析了線路勘測的主要內(nèi)容，進(jìn)而詳細(xì)研究了外業(yè)施測的內(nèi)容，最后探討了觀測數(shù)據(jù)的分析思路，證明了CORS測量滿足線路勘測的要求。

關(guān)鍵詞：CORS 線路 工程測量 觀測數(shù)據(jù)分析

中圖分類號：P228 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1674-098X（2016）02（b）-0005-03

傳統(tǒng)的公路勘測工作辛苦且繁瑣，存在著勘測周期長、工作效率低等諸多問題。從經(jīng)緯儀的偏角法，全站儀的極坐標(biāo)法，設(shè)置基站并采用電臺通訊的常規(guī)RTK測量到目前基于CORS的網(wǎng)絡(luò)RTK實(shí)時(shí)放樣，最大限度地減輕公路勘測工作量、提高公路勘測效率和勘測精度，一直是公路勘測工作者孜孜以求的目標(biāo)。CORS應(yīng)用于電力線路工程測量，主要包括采用網(wǎng)絡(luò)RTK進(jìn)行帶狀地形圖的繪制，電力線路中線的測設(shè)，電力線路縱、橫斷面圖測量等。在此次試驗(yàn)中由于時(shí)間有限，沒有對電力線路工程的整個(gè)測量過程進(jìn)行試驗(yàn)，重點(diǎn)介紹了電力線路中線的定線測量和電力線路的縱橫斷面測量的過程、數(shù)據(jù)的處理并進(jìn)行了精度分析。

1 工程概況

筆者所在單位對某電力線路進(jìn)行了定線測量、縱斷面測量、施工控制點(diǎn)測量等測量工作。該工程是某市重點(diǎn)項(xiàng)目之一。測區(qū)內(nèi)地勢平坦，交通方便，但沿途建筑物較密集，車流量較大，通視條件不好。采用常規(guī)方法測量工作任務(wù)重、效率低。

2 測量內(nèi)容

2.1 繪制大比例尺帶狀地形圖

在電力線路選線時(shí)通常是在大比例尺（1∶1 000或1∶2 000）帶狀地形圖上進(jìn)行。用傳統(tǒng)方法測圖，要先進(jìn)行控制測量，然后進(jìn)行碎部測量，繪制成大比例尺地形圖。傳統(tǒng)的地形控制測量采用三角網(wǎng)、導(dǎo)線網(wǎng)得方法來實(shí)測，這些方法最大的缺點(diǎn)就是受地形條件影響較大，要求相鄰控制點(diǎn)間必須通視。在技術(shù)規(guī)范中對圖形、邊長有相應(yīng)的要求，在野外踏勘、選點(diǎn)、埋設(shè)標(biāo)記過程中花費(fèi)大量的人力和物力。與此同時(shí)在外業(yè)施測過程中不能實(shí)時(shí)知道導(dǎo)線的精度是否滿足技術(shù)要求。外業(yè)完成后回到室內(nèi)進(jìn)行平差處理后，一旦不滿足技術(shù)要求須返工重測。用GNSS靜態(tài)模式進(jìn)行控制測量為了保證控制網(wǎng)的精度和可靠性，需要加強(qiáng)控制網(wǎng)的幾何強(qiáng)度，增加閉合條件，延長觀測時(shí)間取得大量冗余觀測。

傳統(tǒng)的碎部測量是根據(jù)測區(qū)內(nèi)已有的圖根控制點(diǎn)使用全站儀進(jìn)行測圖。在測量過程中要求控制點(diǎn)與碎部點(diǎn)要通視，當(dāng)某待測碎部點(diǎn)與測站點(diǎn)不通視時(shí)需要臨時(shí)支點(diǎn)或?qū)x器搬至下個(gè)圖根控制點(diǎn)上再測一該碎部點(diǎn)。在地形條件復(fù)雜、建筑物密集的測區(qū)搬站次數(shù)較多，工作效率低下。常規(guī)RTK測量需要將參考站安置在精度較高的已知坐標(biāo)點(diǎn)上，當(dāng)測區(qū)內(nèi)無控制點(diǎn)時(shí)使用起來很不方便。

常規(guī)RTK測量是利用臨時(shí)的單個(gè)參考站向流動(dòng)站發(fā)送差分信息的，一旦參考站發(fā)生錯(cuò)誤或者出現(xiàn)故障，流動(dòng)站的點(diǎn)位精度得不到保障。而且常規(guī)RTK測量的流動(dòng)站點(diǎn)位精度隨著參考站與流動(dòng)站距離的增加而顯著降低。這種作業(yè)模式的服務(wù)范圍一般不能超過10 km。

GNSS網(wǎng)絡(luò)RTK技術(shù)打破了常規(guī)RTK中流動(dòng)站和參考站距離較近的限制，增大了流動(dòng)站與參考站的作業(yè)距離。用戶作業(yè)范圍可由最多20 km擴(kuò)大到50～70 km甚至更遠(yuǎn)。并且能夠完全保證精度。利用CORS下網(wǎng)絡(luò)RTK進(jìn)行測圖，真正意義上的改變了傳統(tǒng)的/先控制后碎部的測圖模式。這種作業(yè)模式是利用幾個(gè)永久性的參考站同時(shí)向流動(dòng)站發(fā)送差分信息，極大地提高了流動(dòng)站點(diǎn)位精度。理論上整網(wǎng)范圍內(nèi)的流動(dòng)站點(diǎn)位精度是相同的，與此同時(shí)差分服務(wù)范圍擴(kuò)展到網(wǎng)外60 km。在一些舊線路改造工程中，在精度要求允許的情況下可以將GNSS天線和數(shù)據(jù)電臺天線固定在機(jī)動(dòng)車上，只需機(jī)動(dòng)車沿著原有電力線路連續(xù)地行走即可完成測量工作，這樣大大地提高測量速度，減輕外業(yè)測量的勞動(dòng)強(qiáng)度。

2.2 電力線路中線測設(shè)

在完成電力線路線形圖上定線后，需將電力線路中線在地面標(biāo)定出來。傳統(tǒng)的放樣方法是根據(jù)電力線路的設(shè)計(jì)參數(shù)計(jì)算出中樁的樁號和設(shè)計(jì)坐標(biāo)（一般每隔20 m或50 m及其倍數(shù)設(shè)立一個(gè)整樁，在地形變坡地，曲線的主點(diǎn)處，土質(zhì)變化及地質(zhì)不良地段，與己有建筑物、構(gòu)筑物相交的地方設(shè)立加樁）。然后將全站儀安置在控制點(diǎn)上進(jìn)行放樣。這種放樣方法需要控制點(diǎn)與放樣點(diǎn)之間通視，放樣點(diǎn)的誤差不均勻。采用CORS下網(wǎng)絡(luò)RTK放樣，只需將中線樁點(diǎn)的坐標(biāo)輸入GNSS手簿中，系統(tǒng)就會(huì)定出放樣的點(diǎn)位。由于每個(gè)點(diǎn)的測量都是獨(dú)立完成的，不會(huì)產(chǎn)生累積誤差，各點(diǎn)放樣精度趨于一致。因此運(yùn)用網(wǎng)絡(luò)RTK放樣真正實(shí)現(xiàn)了單機(jī)作業(yè)，測量員只要手持GNSS接受機(jī)就可獨(dú)立完成電力線路中樁測設(shè)。

2.3 電力線路縱橫斷面測量

電力線路中線測量完成以后，還必須進(jìn)行電力線路縱、橫斷面測量。縱斷面測量是測定各中樁地面高程并繪制電力線路縱斷面圖，用于路線的縱坡設(shè)計(jì)；橫斷面測量是測定各中樁處垂直于中線的地形起伏狀態(tài)并繪制橫斷面圖，用于路基設(shè)計(jì)、土石方計(jì)算和施工時(shí)的邊樁放樣。傳統(tǒng)的電力線路縱斷面測量方法是在設(shè)計(jì)電力線路沿線布設(shè)臨時(shí)水準(zhǔn)點(diǎn)，這些臨時(shí)水準(zhǔn)點(diǎn)和國家級水準(zhǔn)點(diǎn)構(gòu)成附合水準(zhǔn)路線，利用水準(zhǔn)儀測出兩水準(zhǔn)點(diǎn)之間的高差，在滿足閉合差允許范圍內(nèi)進(jìn)行平差計(jì)算得出臨時(shí)水準(zhǔn)點(diǎn)的高程；隨后把這些已知高程的臨時(shí)水準(zhǔn)點(diǎn)作為起算點(diǎn)，通過水準(zhǔn)測量的方法計(jì)算出各中樁的高程。這種作業(yè)模式施測過程中測站較多，特別是在地勢起伏較大的地區(qū)測量，工作量相當(dāng)繁重。利用全站儀具有三維坐標(biāo)測量的功能，在中樁放樣過程中就順便測量出中樁的高程，避免了重復(fù)測量工作。在測量過程中需要測站點(diǎn)和待測點(diǎn)需要通視，在地形復(fù)雜的地區(qū)也存在搬站測數(shù)較多的問題。

采用CORS下的網(wǎng)絡(luò)RTK技術(shù)改變了傳統(tǒng)的測量模式，電力線路中線確定后，根據(jù)采集的中線樁點(diǎn)坐標(biāo)通過繪圖軟件便可繪出電力線路縱橫斷面圖。加拿大魁北克省交通廳用特制的汽車實(shí)施GNSSRTK動(dòng)態(tài)測量繪制高速公路斷面，獲得良好效果。與傳統(tǒng)方法相比，在精度、經(jīng)濟(jì)、實(shí)用各方面都有明顯優(yōu)勢。

3 外業(yè)施測

在施測前制定了測量方案。包括依據(jù)有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)指出作業(yè)方法和技術(shù)要求、保證質(zhì)量的主要措施和要求等，投入儀器設(shè)備：LEICA GX1230 GNSS雙頻接收機(jī)1臺，NIKON全站儀（2"）1臺，DS3水準(zhǔn)儀1臺。完成了以下具體測量任務(wù)。

（1）電力線路中線測設(shè)：根據(jù)電力線路現(xiàn)狀邊線進(jìn)行內(nèi)業(yè)解算電力線路中線樁號和中樁坐標(biāo)，每隔20 m解算一個(gè)中樁，在單位門口，地形變坡地，有電力線路相交的地方進(jìn)行加樁。利用網(wǎng)絡(luò)RTK的放樣功能將上述解算的點(diǎn)放于實(shí)地，用全站儀進(jìn)行坐標(biāo)回采，差值均在±5 cm內(nèi)。

（2）縱斷面測量：是在中線測設(shè)的基礎(chǔ)上進(jìn)行的。以測區(qū)附近已有四等水準(zhǔn)點(diǎn)為高程起算點(diǎn)，按照圖根水準(zhǔn)的精度要求（附合線路閉合差≤（mm），L為附合路線長度（km），沿中樁逐樁布設(shè)為附合水準(zhǔn)路線經(jīng)過平差計(jì)算后得出施測樁位的地面高程。測量完畢將同一個(gè)中樁點(diǎn)的水準(zhǔn)高程和RTK采集高程作比較，差值均在±4 cm內(nèi)。差值大的應(yīng)分析原因，防止粗差出現(xiàn)。

（3）施工控制點(diǎn)測量：利用RTK的數(shù)據(jù)采集功能，在相交電力線路口施工范圍外選擇了四個(gè)施工控制點(diǎn)。施工控制點(diǎn)采用三腳架方式獨(dú)立測量兩測回取平均值，每次觀測歷元數(shù)不應(yīng)少于30個(gè)，兩次測量平面坐標(biāo)分量差值不應(yīng)大于±2 cm，如果超限應(yīng)重新測量。測量完畢應(yīng)用全站儀對控制點(diǎn)距離進(jìn)行檢測，檢測相對誤差不應(yīng)大于l/4 000。

4 觀測數(shù)據(jù)分析

觀測完成后，對觀測數(shù)據(jù)進(jìn)行了以下三項(xiàng)的對比。

通過表1可以看出：用RJK放樣中樁后用全站儀回采縱坐標(biāo)差值最大值為0.020 m，橫坐標(biāo)差值最大值為0.012 m，點(diǎn)位誤差最大值出現(xiàn)在樁號為k0+22處，最大誤差為 ，滿足點(diǎn)位誤差值均在±5 cm內(nèi)的要求。

通過表1可以看出：在測設(shè)完中樁，通過RTK回采中樁高程與經(jīng)水準(zhǔn)點(diǎn)聯(lián)測平差計(jì)算后出的高程比較，高程差值最大值出現(xiàn)在樁號為k0+380處，最大值為-0.025 m，滿足差值均在±4 cm內(nèi)的要求。在該次試驗(yàn)中RTK高程測量的高精度取決于該市似大地水準(zhǔn)面模型的建立。

通過表2、表3可以看出：用RTK對施工控制點(diǎn)獨(dú)立測量兩測回后，兩次觀測值差值最大值出現(xiàn)在T1處，最大值為 mm，滿足兩次測量平面坐標(biāo)分量差值均不應(yīng)大于±2 cm的要求。對控制點(diǎn)坐標(biāo)取其平均值后，通過坐標(biāo)反算計(jì)算出T1～T2、T3～T4的距離，隨后用全站儀對控制點(diǎn)距離進(jìn)行檢測，相對誤差最大值出現(xiàn)在邊T3～T4處，最大值為1/30 854。相對誤差均滿足不應(yīng)大于1/4 000的要求。

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