高壓輸電線路測量中GPS-RTK技術的應用分析

常 龍　劉正林

1.南瑞電力設計有限公司　2.中國能源建設集團江蘇省電力設計院有限公司

高壓輸電線路測量中GPS-RTK技術的應用分析

常 龍1劉正林2

1.南瑞電力設計有限公司2.中國能源建設集團江蘇省電力設計院有限公司

全球定位系統GPS是美國研制的衛星導航系統，具有全球性、全天候、連續性、實時性等特點，能為各類用戶提供精密的三維坐標、速度和時間。并且由于GPS-RTK技術在高壓輸電線路的測量中有著諸多優點，應用日益廣泛，因此需要加強對其進行分析基于此，本文概述了GPS—RTK技術，簡述了GPS-RTK技術應用的特點，對高壓輸電線路測量中GPS-RTK技術的應用進行了探討分析。

GPS-RTK技術；應用；特點；高壓輸電線路；測量

1　GPS—RTK技術的概述

GPS-RTK（Real-timekinematic）技術采用差分GPS三類（位置差分、偽距差分和相位差分）中的相位差分。這三類差分方式都是由基準站發送改正數，由流動站接收并對其測繪結果進行改正，以獲得精確的定位結果，所不同的是發送改正數的具體內容不一樣，其差分定位精度也不同。前兩類定位誤差的相關性會隨基準站與流動站的空間距離的增加其定位精度迅速降低。RTK的工作原理是將一臺接收機置于基準站上，另一臺或幾臺接收機置于流動站上，基準站和流動站同時接收同一時間相同GPS衛星發射的信號，基準站所獲得的觀測值與已知位置信息進行比較，得到GPS差分改正值。然后將這個改正值及時地通過無線電數據鏈電臺傳遞給流動站以精化其GPS觀測值，得到經差分改正后得到較準確的實時位置。

2　GPS-RTK技術應用的特點

GPS-RTK技術應用的特點主要體現在：（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。（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。（3）觀測時間短。觀測時間短采用GPS布設控制網時每個測站上的觀測時間一般在30～40min左右，采用快速靜態定位方法，觀測時間更短。（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。（5）操作簡便。GPS測量的自動化程度很高。目前GPS接收機已趨小型化和操作傻瓜化，觀測人員只需將天線對中、整平，量取天線高打開電源即可進行自動觀測，利用數據處理軟件對數據進行處理即求得測點三維坐標。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。（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。

3　高壓輸電線路測量中GPS-RTK技術的應用分析

3.1繪制中小比例尺地形圖。高壓輸電線路的選線設計通常都是在1：10000或1：50000地形圖以及1：5000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，需要進行航空攝影，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GPS-RTK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定位及線測量。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。結合塔位坐標，通過以下步驟進行測量。（1）求解坐標轉換參數。測量前需要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。（2）定位測量。結合塔位坐標，應用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。（3）定線測量。結合塔位坐標，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。

3.3斷面圖測量。（1）采集野外數據信息。啟動RTK的定線功能，輸入一個耐張段內兩個轉角塔的坐標，然后按照GPS手簿上的引導找準中線點的位置，根據地形地貌和跨越地物的實際情況，沿中線每隔一定距離采集一個中線點的信息，采集信息點一般間隔為20～50m。將采集到的信息按編碼存儲到GPS手簿相應的存儲單元中。如遇到鐵路、公路、電信線路和房屋等交差跨越時，要準確測出交差點的三維坐標并記錄跨越點相距起始點的距離等信息。在線路中線左右50m的范圍內，如有危險點還要同時采集危險點的三維坐標等信息。（2）內業編輯生成斷面圖。啟動《SLCAD架空送電線路平斷面處理系統》，把在野外采集到的信息從GPS手簿調入到計算機中，然后將計算機內存中的數據信息讀入到系統的表單中，通過編輯整理便可生成斷面圖。

4　結束語

全球定位系統GPS因其具有自動化程度高、速度快、定位精度高等諸多優點而被廣泛應用。同時GPS-RTK技術具有實時厘米級的定位精度，目前已在電力、水利、道路、林業和勘界測量等領域得到了很好的應用。而將GPS-RTK技術應用于高壓輸電線路測量中，特別是定線、測距、高程測量、斷面測量以及桿塔定位測量等工作，可以提高其工作效率和勘測精度。

［1］孔祥元.大地測量學基礎［M］.武漢：武漢大學出版社，2010

［2］任生保.GPSRTK技術在地籍和房地產測量中的應用［J］.2009（3）