GPS技術在電力勘測中的應用

劉曉彬++項青

摘 要：自進入21世紀以來，伴隨互聯(lián)網(wǎng)、計算機、信息技術的飛速發(fā)展，信息化、高科技化、標準化、精密化已成為本時代勘測工作中的代名詞。傳統(tǒng)定位技術已無法滿足現(xiàn)代工程高精密性探測要求。而GPS技術以其全天候、全過程跟蹤、精密定位等優(yōu)勢而在電力、水利、公路等工程勘測中得到了良好而廣泛的應用。為充分發(fā)揮GPS技術在電力工程勘測中的效用，有必要對其定位技術與具體應用進行研究和分析。

關鍵詞：GPS技術 電力勘測 應用

中圖分類號：F407.61 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2016）10（a）-0017-02

1 GPS技術及其優(yōu)勢分析

1.1 GPS定位技術

GPS技術在我國起步晚，和發(fā)達國家技術相比還要不斷的提高。但相比于傳統(tǒng)GPS技術，我國現(xiàn)行GPS定位技術已取得了巨大的進步，并且在電力工程勘測等諸多領域有著廣泛的應用。在定位過程中，衛(wèi)星軌道誤差、電離層延時等是造成GPS定位精度存在誤差的幾個主要因素。而最新研發(fā)的GPS定位技術通過選用雙頻接收機來作為自身的數(shù)據(jù)采集裝置，從而能夠?qū)崿F(xiàn)利用LC相位組合來將電離層延時干擾有效的排除。不僅如此，GPS定位技術還能夠利用觀測的相位值準確計算出雙頻接收機與對流層延時的位置信息，以及利用高精度衛(wèi)星鐘差和星歷來降低軌道誤差等對定位和測量造成的負面影響，從而大大提高測量精度與定位準確性。

1.2 GPS定位技術優(yōu)勢

最新GPS定位技術的優(yōu)點是：測量設備簡單安裝一臺雙頻接收機就可以了，便能夠?qū)崿F(xiàn)對全世界范圍內(nèi)目標的高精度跟蹤定位；在傳統(tǒng)GPS定位技術中，無法對出現(xiàn)的誤差進行優(yōu)化處理，一旦誤差較大就會對定位產(chǎn)生嚴重影響，大大降低測量的精度。而最新GPS定位技術采用非差模式進行測量計算，雖然影響參數(shù)眾多，但通過選用科學的數(shù)學模型便能夠?qū)φ`差進行一定的優(yōu)化處理；在定位精度方面，傳統(tǒng)GPS定位技術與最新GPS定位技術存在著明顯的優(yōu)勢差距，傳統(tǒng)定位技術精度最高可達10 m左右，而最新GPS定位技術定位精度最高可達厘米級別。綜合而言，在定位精度、誤差處理、測量范圍、測量設備等幾方面最新GPS定位技術都明顯優(yōu)于傳統(tǒng)定位技術。

2 GPS技術在電力工程勘測中的應用

2.1 在電力控制網(wǎng)坐標系勘測中的應用

電力工程施工前期，企業(yè)需要一支專業(yè)的測繪隊伍對施工現(xiàn)場進行仔細勘查，并將地形圖按照規(guī)定的比例繪制出來，以為與國家坐標系相匹配測區(qū)控制網(wǎng)的構建提供參考資料。但由于近幾年我國電力工程建設規(guī)模不斷擴大，且許多工程工期緊張、難度等級大，尤其是海拔高、人煙稀少、工作條件艱苦地區(qū)，因而為克服這一系列困難，保障電力工程順利開展與完成，就必須依賴最新GPS定位技術對電力工程實施精密測量，確定出控制網(wǎng)的起始坐標。為促進GPS技術在電力工程勘測中優(yōu)勢充分發(fā)揮，通常在實際應用中往往將其與GIS（地理信息系統(tǒng)）、RS（遙感技術）相互融合使用。由于GPS定位技術測量精度高，加之GIS與RS技術的輔助，因而也可以采用非常規(guī)測算方法對控制網(wǎng)坐標系進行確定，即先按照假象坐標系對控制網(wǎng)進行布設，然后再開展控制網(wǎng)起始坐標系的測算與定位計算等相關工作。測算出電力控制網(wǎng)坐標系后需要對其進行檢驗，若確認無誤則可以進行控制網(wǎng)的約束平差工作。當所有控制網(wǎng)相關工作全部做好之后，依照實際測算出的控制網(wǎng)利用GIS技術對假象控制網(wǎng)坐標系進行調(diào)整，使其與國家坐標系相匹配，最終制作出電力工程測區(qū)控制網(wǎng)精密數(shù)字地圖。GPS定位技術在電力工程測區(qū)控制網(wǎng)坐標系測算工作中的應用，可以大大減少作業(yè)人員的勞動強度，簡化測算環(huán)節(jié)，縮短作業(yè)周期，提高電力工程測算精度。

2.2 在輸電線路戶航外作業(yè)中的應用

高壓輸電線路施工親，一定要保證航外工作的完成。輸電線路航外作業(yè)主要完成的工作是，根據(jù)輸電線路初步設計方案對由航測獲得的數(shù)據(jù)執(zhí)行調(diào)繪與GPS外控作業(yè)。在這一環(huán)節(jié)中，準確找出國家等級控制點非常關鍵。鑒于早期建立的控制點精度較低，且在野外開展聯(lián)測作業(yè)不僅難度大而且任務艱巨，因而必須選用高精度測量定位技術及相關儀器設備來開展此項工作。

在進行輸電線路航外工作時要利用GPS定位技術、RS技術與GIS技術，為保證定位技術優(yōu)勢得到充分發(fā)揮，需要嚴格按照既定的規(guī)則進行：將首級控制點平均分布在施工區(qū)域范圍內(nèi)，布設位置應盡可能設在便于觀測或交通便利之處，各控制點之間的距離間隔依據(jù)輸電線路布設長度級控制度數(shù)量來確定。嚴格按照GPS技術觀測流程對控制點與像控點實施在線監(jiān)測，監(jiān)測時間保證在6 h以上，以確保原始數(shù)據(jù)的可靠性。采用MATLAB軟件、AOTUCAD等軟件對輸電線路觀測所得數(shù)據(jù)進行處理與分析，對控制點可靠性進行評估，若準確無誤則進行后續(xù)約束平差、建立國家坐標系等相關操作。

3 GPS技術在電力工程勘測中的應用案例

3.1 工程概況介紹

某電力工程的輸電線路長度是67 km，電壓等級是220 kV，線路鋪設前半段為丘陵地帶，中間段為高山森林覆蓋地帶，并跨越多個住宅樓與高速公路。為保證該電力工程建成后能夠為區(qū)域用戶提供安全穩(wěn)定的電能服務，促進當?shù)亟?jīng)濟發(fā)展，采用最新GPS定位技術、GIS技術和遙感技術，以及4臺動態(tài)雙頻接收機來實施該電力工程建設。

3.2 靜態(tài)控制網(wǎng)布設

勘測人員在進行勘測后在規(guī)定比例地形圖上已在確定了輸電線路走向與拐角，如圖1。根據(jù)線路走向和地質(zhì)水文、土質(zhì)等勘測結果，確定在整條線路上布設10個控制點，控制點位置以接近國道、住宅區(qū)和鄉(xiāng)村主干道附近區(qū)域為主，以便于觀測人員及時到崗就位。為保證衛(wèi)星載波相位接收質(zhì)量，降低電離層延時等因素對動態(tài)雙頻接收機觀測工作的干擾，需要將控制點與高壓線、水域、通訊塔、公路高速行駛的汽車等均保持一定的距離。由于基線長短差距較大，為節(jié)省測量時間，對基線較短的線路測量采用單頻接收機，對于基線較長的線路測量采用動態(tài)雙頻接收機，全線測量均采用同步測量方式，且每條基線同步測量時間必須保證在70min以上。對控制網(wǎng)約束平差的計算，該文采用MATLAB處理軟件來完成。鑒于線路勘測對高程與距離的考慮都是相對的，且在很小范圍內(nèi)大地高差與水準高差之間的比較值很小，因而適合采用大地高來對控制網(wǎng)平差進行計算。首先，參考表1對基線向量進行解算，高度截止角取15°，模糊度計算方法采用LAMBDA。解算出的基線方差均大于4，中誤差最大值為0.017，說明所有基線均合格。由基線向量解算出的方差值即可計算出控制網(wǎng)平差基線坐標矢量。

4 結語

總之，電力施工中GPS定位技術作為一種測量精度高、定位準確可靠的新型定位技術，其在電力工程勘測作業(yè)中的應用不僅操作簡單，測量精確度高，而且能夠有效縮短勘測作業(yè)周期，在電力工程領域有著十分廣闊的應用前景。我國電力工程作業(yè)人員應對GPS定位技術進行不斷學習，提高該定位技術的實際操作能力，推動我國電力產(chǎn)業(yè)向著現(xiàn)代化方向快速前進。

參考文獻

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