GPS RTK技術(shù)在電力線路測量中的應(yīng)用

摘 要：科學(xué)技術(shù)在各行各業(yè)中的應(yīng)用，有效的推動了我國基礎(chǔ)工程的建設(shè)。尤其是在電力線路測量和定位測量過程中，GPS RTK技術(shù)的應(yīng)用，不僅降低了相關(guān)工作人員的工作量，而且可以實(shí)現(xiàn)桿塔的動態(tài)定位放樣，極大的提供了測量工作的工作效率。本文將簡單介紹GPS RTK技術(shù)的原理和優(yōu)點(diǎn)，并結(jié)合實(shí)例分析其在電力線路測量中的應(yīng)用，為相關(guān)工作者提供參考借鑒。

關(guān)鍵詞：電力線路測；GPS RTK技術(shù)；應(yīng)用研究

中圖分類號：P228 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1004-7344（2018）33-0107-02

作為科學(xué)技術(shù)創(chuàng)新發(fā)展的產(chǎn)物，GPS RTX技術(shù)在電力線路測量中應(yīng)用時，可以有效的發(fā)揮衛(wèi)星定位的作用，對電力線路進(jìn)行精準(zhǔn)的測量和定位，提升了電力線路測量工作的效率，推動了電力行業(yè)的智能化、自動化發(fā)展。因此，研究分析GPS RTK技術(shù)在電力線路測量中的應(yīng)用具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

1 GPS RTX定位技術(shù)的概述

1.1 RTK定位原理

所謂GPS RTX定位技術(shù)，就是在載波相位觀測的基礎(chǔ)上，利用差分GPS實(shí)現(xiàn)測量的技術(shù)。該項(xiàng)技術(shù)的精度較高，可以對所測量站點(diǎn)的三維坐標(biāo)進(jìn)行厘米級的定位測量。為了實(shí)現(xiàn)對目標(biāo)的精準(zhǔn)測量，該項(xiàng)技術(shù)主要是由數(shù)字信號接收系統(tǒng)、實(shí)時傳輸系統(tǒng)以及實(shí)時處理系統(tǒng)三部分組成。其工作原理如下：

（1）在采用GPS RTK進(jìn)行電力測量時，一般需要兩臺或者兩臺以上的接收機(jī)同時工作，并從中選取一臺GPS接收機(jī)作為固定的基準(zhǔn)站，其余的則作為電力測量時的流動站。通常情況下，作為基準(zhǔn)站的GPS接收機(jī)固定在一個點(diǎn)上，在進(jìn)行測量工作時，它會接收到衛(wèi)星傳輸過來的原始數(shù)據(jù)信息。通過穿行端口，無線電發(fā)射機(jī)根據(jù)所收到的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行廣播，確保所有處于工作中的流動GPS接收機(jī)可以接收到該廣播數(shù)據(jù)信息。

（2）作為GPS RTX的流動站，其在工作時不僅會采集其所在位置的原始數(shù)據(jù)，而且還可以利用電臺對基準(zhǔn)站所廣播的GPS原始數(shù)據(jù)進(jìn)行接收，并通過串口轉(zhuǎn)往流動站接收機(jī)。因此，流動站GPS接收機(jī)不僅會接收到來自流動站的原始數(shù)據(jù)，而且會接收到來自基準(zhǔn)站的原始數(shù)據(jù)，通過周密科學(xué)的計(jì)算，可以對兩個接收機(jī)之間的基線向量進(jìn)行精準(zhǔn)的測量。最后根據(jù)已知的基準(zhǔn)站坐標(biāo)值，可以對流動站的坐標(biāo)值進(jìn)行計(jì)算。

1.2 GPS RTK定位技術(shù)的優(yōu)勢

（1）精度高：由于在進(jìn)行定位測量過程中，采集點(diǎn)、放樣點(diǎn)之間的并無關(guān)聯(lián)，不會產(chǎn)生誤差累加，所以精度也就較高。

（2）速度快：使用GPS RTX技術(shù)彌補(bǔ)了傳統(tǒng)GPS在測量過程中不能實(shí)時和無法放樣的缺點(diǎn)，可以是在在數(shù)分鐘之內(nèi)完成對象區(qū)域的測量施工。即便是工作環(huán)境較為惡劣，也可以完成作業(yè)，有效的提升了測量的工作效率。

（3）自動化水平高：在進(jìn)行GPS RTX技術(shù)應(yīng)用過程中，只需要很少的工作人員，就可以完成整個測量工作。相關(guān)的數(shù)據(jù)輸入和處理過程都可以借助計(jì)算機(jī)完成，自動化、智能化水平較高。

1.3 GPS RTK技術(shù)的工作步驟

（1）在進(jìn)行測量之前，應(yīng)首先對所測量區(qū)域的相關(guān)控制點(diǎn)信息進(jìn)行收集，包括控制點(diǎn)的等級、中央子午線、所屬的坐標(biāo)系，所在控制網(wǎng)的布設(shè)時間，所處區(qū)域的地形特點(diǎn)等。

（2）由于在進(jìn)行GPS RTK實(shí)時解算時，采用的WGS-84坐標(biāo)系，這與地方坐標(biāo)系存在一定的差異，需要對兩者進(jìn)行轉(zhuǎn)換參數(shù)的確定。一般情況下，常見的對兩坐標(biāo)系的轉(zhuǎn)換參數(shù)計(jì)算的方法有兩種：第一種是基于常規(guī)控制網(wǎng)，需要在測量現(xiàn)場對多個已知控制點(diǎn)進(jìn)行聯(lián)測，聯(lián)測的數(shù)量一般不低于三個，之后利用控制點(diǎn)對坐標(biāo)參數(shù)進(jìn)行計(jì)算，并采取1～2個控制點(diǎn)對計(jì)算結(jié)果進(jìn)行驗(yàn)證。第二種時基于靜態(tài)GPS的控制網(wǎng)，可以直接利用WGS-84坐標(biāo)系進(jìn)行轉(zhuǎn)換參數(shù)的計(jì)算。

（3）控制點(diǎn)加密：如果測量現(xiàn)場的相鄰已知控制點(diǎn)之間的距離較大，已經(jīng)超過了GPS RTX的工作半徑，這時可以在現(xiàn)場選取距離轉(zhuǎn)角樁較近且交通和視野均較好的區(qū)域，進(jìn)行支點(diǎn)的布置。

（4）GPS RTK線路測量：在進(jìn)行線路測量過程中，為了確保測量的精度，一般應(yīng)確保流動站具有5顆以上的同步衛(wèi)星以及處于較高的圖形強(qiáng)度參數(shù)下進(jìn)行。對于同一個基準(zhǔn)點(diǎn)，在進(jìn)行放樣過程中，應(yīng)確保其高程和坐標(biāo)精度指標(biāo)低于5cm。

（5）內(nèi)頁數(shù)據(jù)處理：利用測量軟件對所采集到的數(shù)據(jù)，轉(zhuǎn)化成測量線路的平斷面圖。

2 電力線路測定實(shí)例工程概況

某核電站500kV輸電線路架設(shè)工程，工程所需架設(shè)的電力線路全長約為100km，所施工區(qū)域主要為山區(qū)，雖然線路架設(shè)的沿線交通相對便利，但是受到山區(qū)植被的影響，線路的通視度較差，無法采用全站儀進(jìn)行定位測量。由于本工程對施工的要求較高，桿塔的放樣要求平面誤差低于5cm，高程平面誤差低于5cm，斷面測量的高程誤差低于50cm。因此，為了確保測量結(jié)果的準(zhǔn)確性，本工程引入了GPS RTK技術(shù)進(jìn)行電力線路的測量。

3 GPS RTK技術(shù)的應(yīng)用分析

3.1 工程相關(guān)資料的搜集以及轉(zhuǎn)換參數(shù)的計(jì)算

本工程根據(jù)相關(guān)材料，所確定的控制點(diǎn)與線路路徑的位置示意圖如圖1所示。通過控制點(diǎn)，對該電力線路架設(shè)的路徑進(jìn)行控制，本工程采用了4個控制點(diǎn)參與到坐標(biāo)參數(shù)的結(jié)算。根據(jù)相關(guān)轉(zhuǎn)換參數(shù)計(jì)算，最終基準(zhǔn)站為G03，并利用流動站對G02進(jìn)行了測量檢查，最終獲得的結(jié)果滿足工程要求的誤差范圍。

3.2 定線測量

根據(jù)本工程的轉(zhuǎn)角塔位坐標(biāo)值，將相鄰轉(zhuǎn)角塔的坐標(biāo)值輸入到GPS中，并建立成一條直線，通過系統(tǒng)的處理分析，會給出當(dāng)前位置與直線之間的距離以及角度，逐漸引導(dǎo)GPS流動站往線路的直線進(jìn)行靠近，當(dāng)兩者的線路方向一致時，就可以對相鄰轉(zhuǎn)角塔之間的直線塔位置進(jìn)行精準(zhǔn)的定位確定。

3.3 平斷面圖測量

在進(jìn)行平面和斷面測量過程中，應(yīng)確保選取的平面和斷面點(diǎn)能夠?qū)﹄娏€路所在區(qū)域的地形、地貌進(jìn)行真實(shí)的反映。首先利用GPS RTK的定線功能，將相鄰轉(zhuǎn)角塔的坐標(biāo)輸入到系統(tǒng)當(dāng)中，并建立成一條直線，并根據(jù)相關(guān)引導(dǎo)對中線點(diǎn)的位置進(jìn)行確認(rèn)，結(jié)合工程所在區(qū)域的地形地貌實(shí)際情況，對斷面點(diǎn)的信息進(jìn)行采集。一般情況下，對于平地而言，斷面點(diǎn)之間的距離應(yīng)低于50m；對于獨(dú)立山頭而言，應(yīng)至少采集3個以上的斷面點(diǎn)。常見的斷面測量可以分為以下兩種：

（1）縱斷面：對導(dǎo)線與地面之間的距離進(jìn)行控制，尤其是距離地面的最低處應(yīng)進(jìn)行現(xiàn)場的校準(zhǔn)測量；

（2）橫斷面：對于導(dǎo)線因?yàn)轱L(fēng)力等因素，而出現(xiàn)的擺動距離進(jìn)行控制，一般需要在現(xiàn)場對邊線外1：3以上高寬比的邊坡高程進(jìn)行校準(zhǔn)測量。

3.4 內(nèi)業(yè)編輯

本工程的線路平斷面圖采用縱向1：200，橫向1：2000的比例尺進(jìn)行繪制。首先將采集到的原始數(shù)據(jù)信息由GPS RTX系統(tǒng)中導(dǎo)入到計(jì)算機(jī)中，利用相關(guān)的軟件對其進(jìn)行編輯和整理，最終生成所需的平端面圖。

3.5 測量中的注意事項(xiàng)

（1）為了確保電力線路測量的準(zhǔn)確性，應(yīng)在測量作業(yè)之前，對所有的儀器設(shè)備進(jìn)行檢查，確保其處于最佳工作狀態(tài)；

（2）對于基準(zhǔn)站的選擇，應(yīng)選取地勢相對較高，且視野開闊的區(qū)域，盡量遠(yuǎn)離電力線或者樹林等有障礙物的區(qū)域；

（3）在進(jìn)行點(diǎn)采集作業(yè)之前，應(yīng)對已知點(diǎn)的可靠性進(jìn)行檢查，確保沒有問題后，在進(jìn)行下一步的采集作業(yè)。

4 結(jié)束語

綜上所述，隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展與進(jìn)步，GPS RTK技術(shù)日漸完善，在電力線路測量中發(fā)揮著巨大的作用。本文結(jié)合實(shí)例分析了GPS RTK技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用，利用其操作簡便，定位精度高等優(yōu)點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)了電力線路測量的自動化和智能化操作，不僅可以全天候的實(shí)時觀測，而且節(jié)約了人力和物力的投入，提升了電力企業(yè)的工作效率和經(jīng)濟(jì)效益，推動了電力行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。

參考文獻(xiàn)

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收稿日期：2018-10-18

作者簡介：葉祥志（1983-），男，漢族，湖南常德人，大學(xué)本科，工程師，主要從事電力工程測繪工作。