GPS技術在高壓輸電線路測量中的應用及技巧

摘要：由于高壓輸電線路勘測工作的特點以及全球定位系統(GPS)的優勢以及特點，使得GPS應用于輸電線路勘測成為必然。GPS的引入使得輸電線路勘測的質量，效率都獲得提高，是輸電線路勘測的一次重大技術飛躍。

關鍵詞：GPS-RTK技術；高壓輸電線路；應用；技巧

引言：

近年來GPS RTK測量技術在高壓輸電線路勘測工程中得到了廣泛的應用，可完成線路勘測工程中的測圖、定位、定線等多種工作。然而RTK的測量技術還存在一定的局限性，比如信號遮擋、強磁場干擾、超遠距離、超大高差等因素都對測量質量有一定的影響。在高壓輸電線路勘測工程的生產實踐中，總結出了RTK技術應用的一些作業方法和經驗，現圍繞RTK的工作原理和使用過程，將其在高壓輸電線路工程中的應用情況簡單介紹如下。

1 GPS測量主要有以下特點：

1.1 測站之間無需通視。

測站間相互通視一直是測量學的難題。GPS這一特點，使得選點更加靈活方便。但測站上空必須開闊，以使接收GPS衛星信號不受干擾。

1.2 定位精度高。

一般雙頻GPS接收機基線解精度為5mm+1ppm，而紅外儀標稱精度為5mm+5ppm，GPS測量精度與紅外儀相當，但隨著距離的增長，GPS測量優越性愈加突出。

1.3 觀測時間短。

在小于20km的短基線上，快速相對定位一般只需5分鐘觀測時間即可。

1.4 提供三維坐標。

GPS測量在精確測定觀測站平面位置的同時，可以精確測定觀測站的大地高程。

1.5 操作簡便。

GPS測量的自動化程度很高。在觀測中測量員的主要任務是安裝并開關儀器、量取儀器高和監視儀器的工作狀態，而其它觀測工作如衛星的捕獲，跟蹤觀測等均由儀器自動完成。

1.6 全天候作業。

GPS觀測可在任何地點，任何時間連續地進行，一般不受天氣狀況的影響。

2 GPS-RTK作業原理

RTK定位技術是以載波相位觀測值為根據的實時差分GPS定位技術，實施動態測量。在RTK作業模式下，基準站通過數據鏈將其觀測值和測站坐標信息一起傳送給流動站。流動站不僅通過數據鏈接收來自基準站的數據，還要采集GPS觀測數據，并在系統內組成差分觀測值進行實時處理，同時通過輸入的相應的坐標轉換參數和投影參數，實時得到流動站的三維坐標及精度，具有高精度、高效益、高可靠性、高自動化的優點。

2.1 做好GPS控制測量，方便RTK作業

線路控制網的布設很重要，控制點位置的好壞直接影響到RTK技術在線路的應用。考慮RTK的作業半徑及線路的地形布設控制點。應盡量在線路附近，交通方便，地域開闊，地勢較高的地區布設。山區控制點間距不宜超過5公里。對整個線路優化布設控制網，保證網的幾何強度，提高網的可靠性指標。

2.2 線路測量中要盡可能采用全站儀器配合RTK的作業模式，充分發揮RTK測量的先進功能。

2.3 GPS靜態測量在輸電線路勘測中的應用

3 GPSRTK技術在線路勘測工程中的應用

3.1 測繪中小比例尺地形圖

高壓輸電線路的選線設計通常都是在1：1萬或1：5萬地形圖以及1：5千比例尺帶狀地形圖上進行的。對于這些中小比例尺地形圖，如采用航測方法成圖，首先要進行航空攝影，然后建立控制網，再進行相片控制測量和外業調繪等工作，在野外采集控制數據和調繪信息，最后把這些信息拿到內業利用全數字攝影測量工作站進行測繪和編輯，便可繪制成所需的中小比例尺地形圖。采用這種方法成圖受外界干擾因素較多，通常受到空域審批和天氣條件的限制，再加上工作步驟繁多，在一個成圖周期內往往要花費較長的時間。如采用工測方法成圖，應用GPSRTK動態測量技術，只需在野外采集碎部點的數據和其屬性信息，在現場即可編輯成圖，這種方法采集速度快，工作方法簡便，可大大降低測圖的難度，既省時又省力。以上兩種測圖方法各有不同的優勢，對于100km以上的線路，通常采用航測方法成圖，對于100km以下的線路，通常應用GPSRTK動態測量技術，采用工測方法成圖。

3.2 定位測量和定線測量

繪制中小比例尺地形圖后，設計人員便可在地形圖上確定高壓輸電線路的走向，選定帶狀線路并初步確定轉角塔的位置。然后勘測人員依據設計人員提供的塔位坐標，通過以下步驟進行定位和定線測量。

3.2.1 求解坐標轉換參數

為了使控制點成果適用于統一的獨立坐標系統，對于一定區域內的高壓輸電線路測量，通常利用以往的控制點成果求取區域性的轉換參數。每次測量前總要先對測區進行點校正(WGS84地心坐標與獨立坐標間的轉換)，即測前應在測區邊沿選擇三個分布均勻的控制點進行點校正，求解坐標轉換參數。基準站的WGS84坐標的獲得方法有兩種：第一，直接求取法，即利用已有的靜態數據，將控制點的WGS84坐標和地方坐標直接輸入手簿進行求取;第二，點位采集法，即將儀器架設在基準站上，直接從手簿中讀取基準站的WGS84坐標，然后將流動站安置于控制點上采集WGS84坐標。測量時應將校正參數記錄在筆記本上，以其它已知控制點作為檢核，當檢核精度滿足擬測量等級時，方可開始正常作業。

3.2.2 定位測量

勘測人員依據設計人員提供的塔位坐標，使用RTK的定位功能，將塔位點的坐標輸入GPS手簿中，系統就會確定出塔位的實際位置。采用這種方法測量，可直接查看觀測手簿上的收斂值來確定放樣點的定位精度。當達到要求的點位精度時，即可停止觀測，將點位坐標存入相應的存儲單元。在無干擾的測區，當儀器鎖定5顆以上衛星時，在5秒鐘內RTK測量即獲得固定解，手簿顯示的收斂值一般在2cm以內。此時的收斂值真實地反映了天線中心測量的內符合精度。當測區存在一些干擾源，或因遮擋等原因影響電臺通訊效果時，從手簿上可以看出其收斂速度很慢，RTK測量一般需要幾十秒甚至幾分鐘才能求得固定解，此時的收斂值通常在2～8cm之間，并且可能存在偽值，有時測量誤差可能達到幾十厘米甚至幾米。這時，要慎重對待采集的數據，最好重置整周模糊度，應用重復采集數據的方法來檢核觀測質量，或用另一臺流動站重復采集數據來判定觀測質量，從而進一步確認定位點的可靠性。

3.2.3 定線測量

勘測人員依據設計人員提供的塔位坐標，使用RTK的定線功能，將相鄰兩個轉角塔的坐標輸入GPS手簿中建立一條基準線，系統就會在手簿的屏幕上顯示一個單位圓和所確定的那條主線，并實時給出流動站的實際位置相距主線的距離和偏離主線的角度，從而引導流動站靠近主線，當流動站與主線重合時，便可依據現場的實際情況確定兩個轉角塔之間的直線塔的位置，并測定其平面坐標和高程，按編碼存儲到相應的單元中。重復上述方法便可確定出兩個轉角塔之間在直線上的其它點位。

4 結語

GPS技術應用于輸電線路測量，使得線路勘測的效率，質量大大提高，而且節省了勘測人員體力的支配。另外減少了對樹木的砍伐，起到了一定的環保作用。GPS技術已成為輸電線路勘測的一個重要組成部分，隨著GPS技術不斷的提高以及廣大測繪工作者的不斷探索，GPS會逐步深入到更具體的工作以及滿足更多特種工程的需要。

參考文獻

[1]柳響林，張志勛.DGPSRTK技術及其在線路定線測量中的應用[J].測繪信息與工程，2000(2)

[2]王生輝.GPSRTK線路測量技術研究[J].科技資訊，2007(9)

[3]陶歆貴.GPSRTK技術在水利工程測量中的應用[J].科技創新導報，2007(2)