GPS RTK技術在輸電線路工程測量中的應用研究

摘 要：本文在介紹RTK技術的基礎上，分析和研究了RTK技術在風電場至送出線路工程（第一標段）線路復測中和風電場35kV匯流線路工程交樁中的應用，提出了具體的應用方法，指出了在應用中應注意的主要問題與解決的技術措施，為RTK在輸電工程線路中的應用提供參考依據。

關鍵詞：GPS;RTK技術;線路工程測量

中圖分類號：TM751" 文獻標識碼：A" 文章編號：1673-260X（2024）02-0020-03

近年來，電力在各領域的需求隨著社會經濟的快速發展而迅速增長，風力發電成為電力能源的主流之一，而風力發電所處地理環境一般比較復雜，這給輸電線路建設帶來了較大的困難。輸電線路的建設環境隨著電壓等級的不同而不同，茂密的叢林深山、各種作物的種植帶等，使用常規儀器如全站儀、經緯儀測量困難重重。從而，不受此類困難控制的GPS測量應用越來越廣泛。RTK作為一個新的GPS測量方法能夠在復雜地形測量時實時滿足厘米級的定位精度要求，是GPS應用技術的一個重大突破，它的出現使工程背景，地形圖，各種控制測量上了一個新的臺階，大大簡化了工作步驟，減少了工作量，效率大幅度提高[1]。RTK技術設備在我國皖電東送工程中的電力勘察、施工方案、放樣等具體操作方面發揮了十分重要的作用，為工作人員提供了精確的數據參考，是電力系統科學的信息化建設及管理的基礎。大大提高了我國電網建設的質量[2]。RTK動態測量技術，是近年來在常規和差分的基礎上發展起來的GPS測量技術的新突破[3]，通常由基準站、流動站和數據鏈三部分組成，如圖1所示?；鶞收镜碾娕_將調制波的坐標信息發送到流動站，流動站設置在目標點，它的GPS接收機接收GPS衛星信號，并在同一時間收集的載波相位測量值[4]。

本文主要是對GPS和RTK技術在輸電線路工程測量中的運用原理、工作目標、具體測量工作，以后的發展趨勢等方面進行探討，主要分析對風電場和風電場中采用的通過泰雷茲Z-MAXGPS進行的線路復測工作，以此來為RTK的使用和推廣提供科學的理論支持和參考價值。

1 RTK技術在輸電線路測量中的應用及特點

1.1 RTK技術在輸電線路測量中的應用

1.1.1 定線測量

定線測量，即精確地測定線路中心線上各轉角塔與兩個終端塔各線段的工作。傳統的測量中全站儀也可以進行定線測量，但受到太多的外界條件制約。在實測過程中采用GPS RTK技術能夠顯示實時動態位置，控制線路的方位及其線路與周圍建筑物的位置關系。

1.1.2 定點測量

測出沿線路中心線上各個塔位中心點的具體位置稱為定點測量。使用RTK技術可以通過GPS電子手簿中事先輸入的坐標精確對每個樁點定位。

1.1.3 桿塔定位測量

桿塔定位測量，是線路設計人員在已經確定的線路中心線上定位桿塔位置，并在塔位中心釘中心樁作為標志。用RTK測設桿塔位時，應先把基準站設在兩個轉角塔之間，然后用流動站分別測出兩轉角塔的坐標。在測出兩個轉角塔的坐標后，將兩轉角塔的坐標當作直線的兩個端點，然后以這條直線作為參考線，把測設的桿塔位置與端點之間的間隔輸入電子手簿中后，就會自動生成一條折線，這條折線上包含各個桿塔位樁點坐標及坐標信息，通過RTK技術實時導航指示，就可以測出每個桿塔樁位[3]。

1.1.4 桿塔施工測量

塔位復測必須在輸電線路正式施工前進行，如果中心樁在線路上有缺失或是人為造成的中心樁偏移，應用RTK技術，將使復測工作快速、高效地完成[4]。

1.2 RTK技術在輸電線路測量應用中的特點

（1）觀測質量受衛星和電臺通訊質量的影響。應用RTK技術進行電力線路的復測和勘測時，如果處于觀測條件較差的地方，應該選擇比較好的觀測時段進行觀測[5]。

（2）提高了輸電線路測量效率，降低了工作人員勞動強度。將GPS RTK測量技術應用于輸電線路測量中，在處理數據信息時可實現自動化和智能化，從而達到測量作業效率提高，人員勞動強度降低，測量費用節省，勘測工作高效且成本降低[6]。

2 RTK技術在輸電線路中的應用分析

2.1 RTK技術在輸電線路工程測量中的應用

RTK技術可以用于線路的施工測量，我們在220kV送出線路工程（第一標段）所有塔位進行施工基面測量與施工測量時采用了RTK技術，采用線放樣法測設塔位中心，對應的線路轉角點作為直線的端點。塔位測量時要根據周圍不斷變化的地形而選擇適合的測量方法，如果地形單一且變化較小，目測法確定點位、收集數據。如果地形復雜多變，定位塔角采用線放樣，結合所測值和設計值的要求，確定其他基面點的位置。塔位中心和塔角點在線放樣中分別作為2個端點。

由于風電場送出線路工程設計院交樁和復測時間相差4個月，遇到山上樁點遭積雪掩埋無法找到中心樁，樁點在樹林中不能通視等問題，都給全站儀復測帶來了難度，因此我們采用了GPS進行了復測，結果顯示采用GPS復測不但精確而且極大地提高了工作效率。

2.2 GPS RTK在風電場35kV匯流線路工程交樁中的運用

風電場35kV匯流線路工程進行交樁時采用的是RTK技術，首先在測風塔處架設了基準站，GPS RTK技術進行精確定位，實現了交樁的快速化和精確化，在很大程度上減少了人力物力消耗。

3 RTK在輸電線路工程測量中的應用分析

3.1 RTK在輸電線路復測中的功能

（1）塔位直接放樣點功能。根據已知點各樁位坐標值，我們在220kV線路工程（第一標段）中直接將1號塔至51號塔塔位的坐標數據輸入儀器，通過GPS RTK技術及接收機導航定位進行核對和精確識別，直接找到或定位塔位方向樁和中心樁。

（2）塔位直接放樣線功能。輸電線路復測時，在每個測段內輸入轉角塔中心樁兩個端點的坐標，利用RTK技術，可以找到并定位每個測段內所有直線塔的中心樁和每個直線塔位的方向樁。通過放樣線確定該測段內直線樁與中心線是否偏離，進而可以得出偏離值，從而確保輸電線路復測施工的準確性。

（3）檔距測量、塔位高程測量功能。在線路工程復測中，利用RTK技術，地面上任意兩基塔的檔距和高差可以實時讀取。從而說明在輸電線路復測中，測距及高程測量對檔距、標高、跨越物的測量有著無可比擬的優勢。

4 結果與分析

本次試驗共進行了6次，首先選定幾個塔位并且在一條直線上，在該直線上選出A、B兩個塔位，A周邊較空曠，B周邊遮擋物較多，用RTK測量待測點與直線的距離，每個點重復測量10次，不同人員再重復測量3次，測量結果見表1、表2。

采用不同測量儀器的測量結果都難免有誤差，由表1、表2可知，B塔位第2、3次測量存在較大誤差，采用全站儀反復校驗，最終發現是該點原本存在9mm的誤差，因此B塔位第2、3次測量誤差變小，分別為6.3mm和5.3mm。A、B塔位綜合偏差平均值分別為2.5mm和6mm;兩點平均偏差值為4.25mm，滿足線路復測精度需要。分析其誤差產生的原因可能是衛星可見度影響、外界干擾及是否有合適的電力供應（電源）等[8]。

5 RTK在實施時應注意的問題

在220kV線路工程（第一標段）輸電線路復測中，應用RTK測量技術在實際操作中總結如下。（1）基準站的選址應設立在植被較少且視野開闊，交通方便的地方。（2）基準站設立后必須有專人看守，以防人或動物碰到基準站對測量數據造成影響。（3）每天測量結束后對儀器進行檢查和復核測量數據，運用RTK技術進行實時動態測量時，在同一工程各個階段所選用的主要幾何、物理常數必須相同[9，10]。（4）基準站發射天線安裝時，要盡量避開高壓線、變電站、電視轉播塔、信號塔等強電磁干擾源[11]。

6 結論

本文通過對輸電線路中RTK技術的實際應用進行分析研究，說明RTK技術在線路工程交樁中的運用、在輸電線路復測的功能以及對靜態GPS誤差的處理方法，并得出如下結論。

（1）GPS RTK技術在進行測量時各測站之間無須通視?？梢栽谝暰€不通情況下進行測量，解決了以前經緯儀和全站儀用于輸電線路工程測量時為了達到通視的目的而造成的人力投入和樹木的砍伐，大大地提高了工作效率高和建設工程的環保要求。不僅如此，只要天氣狀況不是非常惡劣，GPS就可以進行全天候的測量作業。

（2）操作簡單方便且定位精確。GPS自動化程度非常高，在測量時測量員主要是安裝、開關和監視儀器的工作狀態，儀器可以根據數據自動完成工作。一般雙頻GPS接收機基線解精度可以達到5mm+1ppm，紅外儀標稱精度也能達到5mm+5ppm，GPS測量精度與紅外儀相當，但隨著距離的增長，GPS測量優勢愈加突出。

（3）提供三維坐標并產生誤差。GPS在精確測定觀測點時，一方面可以測出觀測點平面位置x、y的同時，另一方面可以測出觀測點的相對高程。測量誤差主要受衛星可見度、外界干擾及是否有合適的電力供應（電源）等因素影響。

參考文獻：

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〔3〕何宇.GPS-RTK技術在輸電線路測量中的應用[J].科技展望，2015，25（28）：80-81.

〔4〕李治國.特高壓輸電線路控制測量中的GPS-RTK技術分析[J].電子技術與軟件工程，2016，5（12）：232-233.

〔5〕李富強，鄭鑫.工程測量中GPSRTK技術的應用研究[J].信息系統工程，2022，35（01）：57-60.

〔6〕李嘉璐.基于GPS-RTK測量技術在地質測繪中的應用研究[J].江西煤炭科技，2022，44（01）：112-114.

〔7〕蕭釗煒.GPS-RTK測量技術在工程測繪中的應用[J].中國金屬通報，2022，30（01）：190-192.

〔8〕邢友亮.工程測量中GPSRTK技術的應用[J].中國高新科技，2021，5（12）：108-109.

〔9〕郭偉.GPS測量技術在工程測量中的運用[J].化學工程與裝備，2020，49（11）：207-209.

〔10〕馬長清.GPS-RTK測量技術特點及應用分析[J].山西建筑，2020，46（15）：162-163.

〔11〕季軍.工程測量中GPS RTK技術應用流程與要點分析[J].中國設備工程，2019，35（19）：143-144.

收稿日期：2023-10-16

通訊作者：宋述芹（1979-），女，山東菏澤人，碩士研究生，副教授，研究方向：測量及地圖學教學研究。

基金項目：赤峰學院應用型示范課程建設項目（SFK20221301）