GPS技術(shù)在電力勘測(cè)中的應(yīng)用

劉曉彬++項(xiàng)青

摘 要：當(dāng)今是信息科技時(shí)代，現(xiàn)代勘測(cè)工作正在逐漸向高標(biāo)準(zhǔn)、高精度和高科技化發(fā)展。GPS技術(shù)作為一種先進(jìn)的技術(shù)，具有精密性高、實(shí)用性強(qiáng)等特點(diǎn)，被廣泛用于水利工程、公路工程以及電力工程等方面的勘測(cè)施工。為了將GPS技術(shù)在電力工程勘測(cè)中的應(yīng)用效果最大化，必須進(jìn)一步研究和分析GPS技術(shù)在電力工程勘測(cè)中的應(yīng)用方法。

關(guān)鍵詞：GPS技術(shù) 電力勘測(cè) 應(yīng)用

中圖分類號(hào)：F407.61 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2016）12（c）-0019-02

經(jīng)過(guò)長(zhǎng)久以來(lái)的實(shí)踐和驗(yàn)證，GPS技術(shù)的測(cè)量精度和準(zhǔn)確度都大大優(yōu)于以往的測(cè)量方法，其經(jīng)濟(jì)性和實(shí)用性都比較高，適合被大范圍推廣和應(yīng)用?，F(xiàn)階段，為了更好地提高測(cè)量數(shù)據(jù)的精度和準(zhǔn)確度，越來(lái)越多的工程測(cè)量工作中都使用了GPS測(cè)繪技術(shù)。GPS測(cè)繪技術(shù)為電力工程勘測(cè)提供了準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)和信息，促進(jìn)了工程質(zhì)量的提高和進(jìn)度的加快，除此以外，GPS測(cè)繪技術(shù)的工作效率要遠(yuǎn)超一般的測(cè)繪方法，降低了人工成本的支出，為工程建設(shè)提供了更加優(yōu)質(zhì)高效的測(cè)繪服務(wù)。

1 GPS技術(shù)及其優(yōu)勢(shì)分析

1.1 GPS技術(shù)工程測(cè)量的原理

在工程測(cè)量中GPS技術(shù)采用高軌測(cè)距，將GPS衛(wèi)星和觀測(cè)站之間的間距當(dāng)作基礎(chǔ)觀測(cè)量。常用的測(cè)量方法有兩種，第一，偽距測(cè)量，即以GPS衛(wèi)星發(fā)射測(cè)距的電文和A/C碼傳遞給接收機(jī)之間的時(shí)間來(lái)計(jì)算衛(wèi)星與接收天線間的距離。但是接收機(jī)和GPS上的時(shí)鐘時(shí)間存在時(shí)區(qū)差異，所以通過(guò)這種方式計(jì)算出的距離與真實(shí)數(shù)據(jù)還存在一定的差異，被稱作偽距。第二，載波相位測(cè)量，該方法測(cè)量距離的依據(jù)是傳播路徑中GPS衛(wèi)星載波信號(hào)的相位變化情況，所以其精度要高于偽距測(cè)量。

1.2 GPS定位技術(shù)優(yōu)勢(shì)

最新GPS定位技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)是：測(cè)量設(shè)備簡(jiǎn)單，安裝一臺(tái)雙頻接收機(jī)便能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)全世界范圍內(nèi)目標(biāo)的高精度跟蹤定位；傳統(tǒng)GPS定位技術(shù)無(wú)法對(duì)出現(xiàn)的誤差進(jìn)行優(yōu)化處理，大大降低了測(cè)量的精度。而最新GPS定位技術(shù)采用非差模式進(jìn)行測(cè)量計(jì)算，雖然影響參數(shù)眾多，但通過(guò)選用科學(xué)的數(shù)學(xué)模型便能夠?qū)φ`差進(jìn)行一定的優(yōu)化處理；在定位精度方面，傳統(tǒng)GPS定位技術(shù)與最新GPS定位技術(shù)存在著明顯的差距，傳統(tǒng)定位技術(shù)精度最高可達(dá)10 m左右，而最新GPS定位技術(shù)定位精度最高可達(dá)厘米級(jí)別。綜合而言，在定位精度、誤差處理、測(cè)量范圍、測(cè)量設(shè)備等幾方面最新GPS定位技術(shù)都明顯優(yōu)于傳統(tǒng)定位技術(shù)。

2 GPS技術(shù)在電力工程勘測(cè)中的應(yīng)用

2.1 收集測(cè)量區(qū)的控制點(diǎn)資料

需要對(duì)控制點(diǎn)的高度、坐標(biāo)位置、基準(zhǔn)線、控制網(wǎng)規(guī)格參數(shù)、所處地形環(huán)境等做出前期測(cè)量，確保該控制點(diǎn)屬于放置基準(zhǔn)站的最佳位置。

2.2 對(duì)坐標(biāo)轉(zhuǎn)換參數(shù)

GPS測(cè)量必須在一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的坐標(biāo)系中進(jìn)行，與我國(guó)電力線路勘測(cè)定位點(diǎn)所在的坐標(biāo)不一致，這就需要對(duì)兩坐標(biāo)之間的參數(shù)進(jìn)行轉(zhuǎn)換。傳統(tǒng)的GPS動(dòng)態(tài)測(cè)量工作中，坐標(biāo)轉(zhuǎn)換必須在測(cè)量工作全部完成后才能進(jìn)行。而新型的RTK測(cè)量技術(shù)對(duì)坐標(biāo)參數(shù)提出了更高的要求，需要事先給出當(dāng)?shù)氐淖鴺?biāo)，在具體轉(zhuǎn)換時(shí)，也要求給出至少3個(gè)以上的參考地坐標(biāo)。

2.3 參考站的選定和建立

參考站位置的合理確定是RTK技術(shù)順利運(yùn)用的關(guān)鍵。因此，在參考站的前期選擇過(guò)程中，要注意以下幾個(gè)方面：其一，要確定參考站的已知坐標(biāo)；其二，參考站點(diǎn)的地勢(shì)要高，最好處在開闊地段，周邊沒有較高建筑物的干擾，確保參考站能清晰接收到衛(wèi)星信號(hào)；其三，衛(wèi)星信號(hào)接收容易受到其他信號(hào)的干擾，為了保證原始數(shù)據(jù)信息的完整、準(zhǔn)確，要保證參考站周圍無(wú)信號(hào)反射物和多路徑效應(yīng)的存在，盡量將參考站設(shè)立在遠(yuǎn)離電臺(tái)、發(fā)射站的地方；其四，要對(duì)參考站所在的地勢(shì)嚴(yán)加測(cè)量，盡量選擇土質(zhì)層堅(jiān)固穩(wěn)定的環(huán)境。選定好參考站的位置，就要對(duì)其進(jìn)行安裝建立，可以選用GPS布網(wǎng)結(jié)構(gòu)確定坐標(biāo)。

2.4 控制點(diǎn)加密

控制點(diǎn)之間的距離過(guò)大會(huì)超出RTK的工作半徑范圍，影響設(shè)備的正常工作。這時(shí)候可以采用GPS RTK中的靜態(tài)功能布設(shè)一些支點(diǎn)，適當(dāng)延伸測(cè)量距離。應(yīng)當(dāng)注意支點(diǎn)位置的選擇要靠近轉(zhuǎn)角樁，確保信號(hào)強(qiáng)度，保證視野開闊，交通出行也要便捷。此外，在控制點(diǎn)再次安置基準(zhǔn)站時(shí)，要事先檢驗(yàn)已存在樁位情況，將前后測(cè)量的高度和坐標(biāo)參數(shù)差距范圍控制在7 cm以內(nèi)。

2.5 野外作業(yè)

為了提高野外勘測(cè)的效率和準(zhǔn)確度，要將基準(zhǔn)站GPS信號(hào)接收機(jī)合理設(shè)立在參考點(diǎn)上，將接收機(jī)的坐標(biāo)參數(shù)設(shè)置在北京參數(shù)，調(diào)準(zhǔn)接收天線的高度。在一系列準(zhǔn)備工作完成后，就可以利用基準(zhǔn)站接受衛(wèi)星信號(hào)，再通過(guò)廣播發(fā)出去。與此同時(shí)，流動(dòng)站可以實(shí)時(shí)同步接受基準(zhǔn)站發(fā)來(lái)的信號(hào)，進(jìn)行坐標(biāo)轉(zhuǎn)換和信號(hào)處理后，可以得出準(zhǔn)確的方位距離。

3 GPS技術(shù)在電力工程勘測(cè)中的應(yīng)用案例

3.1 工程概況介紹

某電力工程的輸電線路長(zhǎng)度是67 km，電壓等級(jí)是220 kV，線路鋪設(shè)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(gè)住宅樓與高速公路。為保證該電力工程建成后能夠?yàn)閰^(qū)域用戶提供安全穩(wěn)定的電能服務(wù)，促進(jìn)當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)發(fā)展，采用最新GPS定位技術(shù)、GIS技術(shù)和遙感技術(shù)，以及4臺(tái)動(dòng)態(tài)雙頻接收機(jī)來(lái)實(shí)施該電力工程建設(shè)。

3.2 靜態(tài)控制網(wǎng)布設(shè)

勘測(cè)人員通過(guò)勘測(cè)已經(jīng)明確了輸電線路走向和拐角在比例地圖中的位置。在線路上需要以線路的具體規(guī)劃、地理情況等為依據(jù)設(shè)置10個(gè)控制點(diǎn)以完成對(duì)國(guó)道、居民區(qū)以及主要干道區(qū)域的檢測(cè)，為觀測(cè)工作提供便利。因?yàn)楦邏壕€、水域、通信塔等都會(huì)給電波信號(hào)的傳輸帶來(lái)影響，影響衛(wèi)星信號(hào)的傳遞質(zhì)量，因此在實(shí)際的規(guī)劃和施工中，控制點(diǎn)不能與上述位置過(guò)近，這樣才能保證動(dòng)態(tài)雙頻接收機(jī)工作質(zhì)量的穩(wěn)定。在此次設(shè)計(jì)施工中使用MATLAB來(lái)完成控制網(wǎng)約束平常的計(jì)算。因?yàn)榫€路勘測(cè)中高程與距離的考慮都是相對(duì)來(lái)說(shuō)的，因此如果范圍比較小，大地高差和水平高差的比值是比較小的，所以在計(jì)算控制網(wǎng)平差時(shí)最宜使用大地高。第一，根據(jù)表1解算出基線向量，高度截止角為15°，采用LAMBDA完成模糊度的計(jì)算。通過(guò)計(jì)算可知基線方差全部都在4以上，最大誤差不超過(guò)0.017，證明基線全部都合格。最后再利用方差值來(lái)完成控制網(wǎng)平差基線坐標(biāo)矢量的計(jì)算。

4 結(jié)語(yǔ)

總之，電力工程勘測(cè)中，GPS定位技術(shù)具有精度高、測(cè)量準(zhǔn)確、測(cè)量效率高等優(yōu)點(diǎn)，并且其在操作難度方面的要求也比較低，因此它可以大大提高勘測(cè)作業(yè)的速度，為電力工程事業(yè)的發(fā)展提供很大的幫助。因此相關(guān)的研究人員和工作人員需要進(jìn)一步做好對(duì)GPS定位技術(shù)的研究和學(xué)習(xí)，促進(jìn)其實(shí)際應(yīng)用效果的提高，實(shí)現(xiàn)我國(guó)電力產(chǎn)業(yè)可持續(xù)性發(fā)展的戰(zhàn)略目標(biāo)。

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