GPS―RTK技术在送电线路测量中的应用

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【摘 要】随着近几年我国电网建设力度的加大，电网建设施工企业所承担的施工任务也在逐年增加，测量任务越来越多，要求完成的时间越来越短，野外地形条件越来越复杂，而用现在常规仪器作业根本不能缩短时间，提高效率。gps―rtk（技术的出现，给送电线路的施工测量带来了历史性的变革。本文就GPS-RTK技术在送电线路测量中的作业步骤及应用方向做了详细探讨。

【关键词】GPS-RTK；送电线路；测量；精度；定位测量

一、GPS-RTK的原理及技术优势

（一）GPS-RTK的原理

GPS（G1obal p0sitioning System）全球定位系统最先是美国国防部为军事目的而研制的导航测试系统，它能够提供精确的三维坐标和时间信息。同其他各种差分GPS定位技术一样，RT―SKI（Rea1 Time Static Kinematic Post Processing Software）依靠来自两个GPS传感器（sensor）即参考站和流动站（Reference And Rover）的同步观测信息。

参考站的传感器必须设置在精确的已知坐标的点位上，因此，参考站能够将自己的已知坐标及接收到的原始数据一起发送到流动站，用于计算流动站的位置，这就意味着参考站的数据传输必须借助于一个无线电调制解调器。同时，流动站接收到的数据也要通过一个无线电调制解调器进行解调。流动站坐标的现场显示及记录均将建立在参考站的已知坐标之上。这种测量方法所获得的基线精度为1cm+2ppm左右。

（二）技术优势

1、通视要求低

常规仪器（经纬仪/全站仪）作业，测站和镜站之间必须通视，如果不通视必须砍去庄稼和树木，赔偿是一笔不小的数目，而现在所有勘测设计时都不允许砍树，这样常规仪器作业根本做不到。而采用GPS-RTK技术，基准站和移动站之间、移动站和移动站之间则不需要通视，避免了砍伐林木，保护环境的同时降低了经济损失。

2、作业距离长

GPS-RTK技术的一个显著优点就是作业半径长，其作业半径为15km，而常规仪器的作业半径仅为3km，一旦超出作业范围则必须搬站。

3、误差积累小

常规仪器作业会产生误差积累，仪器的对中整平精度不高、定向的镜站扶杆误差，都会造成很大的偏差；而采用GPS-RTK技术虽然也会有扶杆误差，但不会积累，通过手簿软件可快速准确地放出直线桩，每个直线桩产生的误差都是测量该桩时独自产生的，不会受上一测量点误差影响，也不会传导给下一测量点。

4、独立性好

GPS-RTK技术较常规仪器具有很好的独立性，常规仪器往往要求协同作业，选线和测线不能分开，测站和镜站也必须配合作业，这样容易给测量工作带来诸多麻烦，导致测量进度的滞后。GPS-RTK的基站和移动站是相对独立的，选线和测线灵活机动，相互配合可使进度得到大大提升。

5、不受气候影响

常规仪器作业受天气影响，有雾、雨天等能见度不好的天气将不能作业；而GPSRTK技术不受天气影响，靠卫星定位作业，除了人的因素外，对于测量来说可实现全天候作业。

6、精度可靠性较常规仪器高

尽管常规仪器作业精度较高，但直线段稍远无法保证5cm的精度；而GPS-RTK技术靠卫星定位，在作业范围内都能保证3cm内的精度。实际上，如不考虑扶杆误差，GPS-RTK技术测量精度可以达到2cm以内。

二、GPS-RTK技术在送电线路测量中的作业步骤

（一）收集测区的控制点资料

首先收集测区的控制点资料，包括控制点的坐标、等级、中央子午线、坐标系、是常规控制网还是GPS控制网、控制点的地形和位置环境是否适合作为动态GPS的参考站。

（二）求定测区转换参数

GPS-RTK测量是在WGS-48坐标系中进行的，而电力线路测量定位是在当地坐标或我国的北京54或西安80坐标上进行的，这之间存在坐标转换的问题。GPS静态测量中，坐标转换是在事后处理时进行的。而GPS- RTK是用于实时测量的，要求给出当地的坐标，这使得坐标转换工作更显得重要。

坐标转换的必要条件是：至少3个以上的大地点分别有WGS一84地心坐标和北京54坐标或西安80坐标，利用转换模型解求转换参数。此参数控制线路一般为30km左右；一套转换参数控制一段线路，以转角为分段点。

（三）参考站的选定和建立

参考站的安置是顺利实施动态GPS的关键之一，参考站的安置要满足下列条件：

1、参考站应有正确的已知坐标。

2、参考站应选在地势较高，天空较为开阔，周围无高度角超过10°的障碍物，有利于卫星信号的接收和数据链发射的位置。

3、为防止数据链丢失以及多路径效应的影响，周围无GPS信号反射物（大面积水域，大型建筑物等），无高压电线、电视台、无线电发射站、微波站等干扰源。

4、参考站应选在土质坚实、不易破坏的位置。参考站选定后，可以采用GPS布网（或静态定位）的方法测定，在满足精度要求的情况下也可以将基准站GPS设在原控制点上，用GPS流动站将坐标传过去。

（四）工程项目内业设计和参数设置

1、当地坐标系（例如北京45坐标系）的椭球参数：长半轴和扁率倒数。

2、中央子午线。

3、测区坐标系间的转换参数。

（五）野外作业

将基准站 GPS接收机安置在参考点上，打开接收机，输入精确的北京54坐标和天线高度，基准站GPS接收机通过转换参数将北京54坐标转换为WGS一84坐标，同时连续接收所有可视GPS卫星信号，并通过数据发射电台将其测站坐标、观测值、卫星跟踪状态及接收机工作状态发送出去。流动站接收机在跟踪GPS卫星信号的同时接收来自基准站的数据，进行处理后获得流动站的三维WGS一84坐标，最后再通过与基准站相同的坐标转换参数将WGS-84转为北京54坐标。接收机还可将实时位置与设计值相比较，指导放样到正确位置。

三、GPS-RTK技术在送电线路测量中的应用方向

（一）选线测量

选线测量时GPS-RTK技术在送电线路测量中的一大应用方向。在进行选线测量时，必须遵循一些基本原则，比如避开重要建筑及地质条件不好的地区，要尽量少拆房屋，在跨越铁路、公路并且与通讯光缆、一、二级通讯线交叉时要符合相关部门的要求等。在选线测量中，对线路走径有影响的地区要用GPS-RTK技术进行测量，测出相应坐标，利用相关软件生成CAD图，再在计算机上进行路径的调整，从而确定出最终的线路走径和各转角的坐标。

具体作业时在1/5万或其它比例尺走径图上预设好参考站点，使其能被合理有效利用，每一参考站应能完成一个以上直线段的定线及定位工作，同一直线段应使用同一参考站。参考站坐标可以采用假设或图解取得，后续参考站可以从上一个参考以动态控制点的方式传递，并在每个参考站附近设校核点，架好参考站后均对校核点进行校测。

（二）定线定位测量

在确定了线路走径及各转角坐标之后，根据塔位坐标可使用RTK的定位功能确定塔位的实际位置。具体做法是将塔位点的坐标输入手簿，这样系统就会自动确定出塔位的准确位置。

定线测量是在GPS手簿中输入塔位点的坐标，然后建立一条基准线，系统便会在手簿的屏幕上显示一个单位圆和所确定的那条主线，并能够实时显示出流动站的实际位置和距离主线的距离及偏离主线的角度，这样可以引导流动站不断接近主线位置，直到流动站与主线完全重合，便可确定两个转角塔之间的直线塔的位置，测定其平面坐标和高程，从而确定出两个转角塔之间在直线上的其他点位。

（三）距离和高差测量

按照设计单位排定的杆塔布置图，确定线路的转角桩后就是确定直线桩的桩位。利用GPS-RTK的实时动态测量的功能，将各转角坐标输入，然后利用两个转角点定义直线，再在实地放样该直线，直接测出各直线桩里程，只要保证直线桩跟两转角桩在同一直线上，再根据测平断面图的需要在其间敲订直线桩。

（四）测绘中小比例尺地形图

高压输电线路的选线设计通常都是在1∶1万或1∶5万地形图以及1∶5千比例尺带状地形图上进行的。应用GPS-RTK动态测量技术，只需在野外采集碎部点的数据和其属性信息，在现场即可编辑成图，这种方法采集速度快，工作方法简便，可大大降低测图的难度，既省时又省力。以上两种测图方法各有不同的优势，对于100km以上的线路，通常采用航测方法成图，对于100km以下的线路，通常应用GPS-RTK动态测量技术，采用工测方法成图。

结语

综上，GPS-RTK技术不仅能达到较高的定位精度，而且在线路测量的各个方面具有明显的优势，因此GPS-RTK技术在送变电工程测量领域有着广阔的应用前景。

参考文献：

[1]石景旺.基于GPS-RTK技术的管道线路工程测量研究[J].科技创新导报，2010.5.

[2]李佳川.管线工程测量技术方法探讨[J].科技创新导报，2010.7.

[3]侯建武.GPS-RTK技术在电力线路测量中的应用[J].沿海企业与科技，2010.2.

[4]王林.GPS-RTK原理及其在输配电线路测量中的应用[J].科学之友，2012.4.