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【摘 要】 随着我国电力网建设力度的加大，电网建设施工企业所承担的建设任务也在逐年增加，测量的任务也越来越多。输电线路测量受野外地形条件的影响较大，普通的测量方法如经纬仪、全站仪测量等要求相邻的两个观测点视线通视，因而难以适应输电线路测量的需要。本文主要对GPS在架空输电线路测量中的应用进行了简要分析。
【关键词】 GPS；架空输电线路；应用
一、GPS-RTK定位技术基本原理
GPS-RTK技术是以载波相位观测值为根据的实时差分RTK（GPS-RTK）技术。实时动态定位（RTK）系统是由基准站和流动站组成的，进行RTK定位时，需要基准站和流动站之间的配合。其技术其原理是取点位精度较高的首级控制点作为基准点，安置一台接收机作为参考站，对卫星进行连续观测，流动站上的接收机在接收卫星信号的同时，通过无线电传输设备接收基准站上的观测数据，根据相对定位的原理实时计算显示出流动站的三维坐标和测量精度。
二、RTK技术测量设备
RTK技术测量设备通常由数台接收机组成，其中一台为基准站，其它为流动站。基准站设备包括：基准站GPS接收机、用于启动基准站的手簿1个、电台和调制解调器1个、三角架2个、基座1个、接收机天线盘1个、电台天线1个；流动站设备包括：流动站GPS接收机，用于启动流动站和接收测量数据的手簿1个、接收机天线盘1个、蓄电池1个等。
三、GPS RTK技术较常规仪器测量的优势
1、不受气候影响。常规仪器作业过程中受到光线、能见度等影响，在能见度低时不能作业。而GPSRTK技术不受天气等外界环境的影响，利用GPS定位测量，除了人的因素外，观测可以实现全天候作业。
2、误差积累小。常规仪器作业不可避免的产生误差积累，包括仪器的对中误差、整平误差以及照准误差等。采用RTK测量技术虽然也带有對中杆不完全竖直给定位结果带来的误差，但不会造成误差的积累。通过自带手簿的辅助可以快速准确的放样出桩位，每个桩位产生的误差都是测量该桩时独立产生的，不会受到上一测量点误差影响，也不会传导给下一测量点。
3、作业距离长。常规仪器作业半径一般为2km以内，超出作业范围必须搬站、重新定向，而且一般仪器超出1km就会造成成像不清而使作业精度下降。采用GPS RTK技术作业半径可达10km，如果测区内覆盖了VRS（虚拟参考站）和移动（联通）的通讯信号，可以采用VRS进行架空输电线路测量，将不受作业范围的限制。
4、无通视要求。常规仪器数据采集时，需要保证测量仪器与观测点之间的通视，如果不通视则必须砍去庄稼、树木，甚至拆除建筑物，造成巨大浪费。而采用GPSRTK作业，基准站与流动站之间、流动站和流动站之间则不需要通视。
5、受光线影响小。常规仪器在阴雨天、黄昏、黑夜等暗光线时段不能作业，而GPS RTK技术不管白天和黑夜都可以作业，只受卫星分布状态的影响，理论上可以实现全天候、全时段作业。
四、GPS-RTK技术在架空送电线路测量中的应用
1、静态测量技术
静态测量主要测量像控点的坐标从而纠正航带的注入坐标。
（1）静态测量GPS定位原理。静态测量定位就是以基线为准，将接收机分别安装在两端，观测GPS卫星的相同部分，从而确定基线断电的相对位置和基线向量。以此方法还可将若干基线的端点以多台接收机进行安装，通过GPS卫星观测多条基线的向量。在已知一个端点坐标的情况下，可以以基线推测计算出另一个待定点的坐标。
（2）电力线路中航带静态测量的网型。电力线路中的外空点连接一般是通过线状连接发散的网型而不是大地测量的三角网连接。具体的操作方法为在测量区安装一个基准站，在站中假设GPS接收机，其目的是为了跟踪所有可见的卫星，另外可同时将GPS接收机安装到各像控点站。例如C1、C2、C3……为基站点，k0101、k0102、k0103……像控点围绕C1；k0201、k0202……像控点围绕C2……。C1，C2，C3……线状连接，相控点与基站点叶状连接。
（3）GPS送电线路测量中像控点的布设要求及基线精度。布网要求下的像控点选择要根据明显标的物交叉点为准。像控点的测量需要10几分钟到半个小时左右。GPS接收机的基线长度要求不超过10KM。在精度要求上流动站相对于基准站的基线中误差要求控制在5mm+1ppm*D以内。
（4）静态数据输出及控制点联测处理方法。当测区内有GPS永久性跟踪站、国家A或B级网点、GPS地壳形变监测点时，应首先选用作参考站点。为了检验当前作业的正确性，必须检查一个点以上的已知控制点，当检核结果在设计限差要求范围内时，方可确认基线计算的准确性。数据的计算可采用TrimbleGeomaticsOffice（TGO）软件进行。平差后的数据应满足精度的要求，计算的结果应选择适当的坐标系统输出。
（5）应用于选线测量。影响线路走径的因素很多，必须遵循一些基本原则，如尽量少拆房屋；避开重要的建筑；避开地质条件不好的等地区；按规划部门、铁路、公路部门的要求跨越铁路、公路；与通讯光缆、一、二级通讯线的交叉角要符合电信部门的要求等。线路路径方案优化设计可以通过航测资料、高分辨率的卫片等手段来实现，但在一般输配电线路工程中并无这些资料。利用GPS-RTK技术并参照收集的地形图可以实现选线及路径优化。在选线时，对线路路径有影响的地方均用GPS进行测量，测出坐标，利用软件生成CAD图，在微机上进行路径调整，确定线路走径及各转角坐标。
（6）应用于定位、定线测量。确定线路走径及各转角坐标后，勘测人员依据设计人员提供的塔位坐标使用RTK的定位功能，将塔位点的坐标输入手簿中系统就会确定出塔位的实际位置。使用RTK的定线功能将相邻两个转角塔的坐标输入GPS手簿中建立一条基准线，系统会在手簿的屏幕上显示一个单位圆和所确定的那条主线，并实时给出流动站的实际位置相距主线的距离和偏离主线的角度，从而引导流动站靠近主线。当流动站与主线重合时，便可依据现场的实际情况确定两个转角塔之间的直线塔的位置，并测定其平面坐标和高程，按编码存储到相应的单元中。重复上述方法便可确定出两个转角塔之间在直线上的其它点位。 2、动态测量技术
（1）送电线路中RTK技术原理及测量精度的应用。动态测量就是各种专业的人员实地决定下电力线路的路径铁塔的中心位置等，测量人员的工作就是测量下塔位中心和危险断面三维坐标，塔位处的地形情况等，校核航切平面断面图为设计服务。我们应用GPS的RTK技术和全站仪进行测量载波相位差分技术（RTK）是实时处理两个测站载波相位观测值的差分方法。载波相位差分法分为两类：一类是修正法，另一类是差分法。式中，0jpN表示用户接收机起始相位模糊度，0jN为基准点接收机起始相位模糊度；jpN为用户接收机起始历元相位整周数，jN为基准点接收机历元至观测历元相位整周数；{pj为用户接收机测量相位的小数部分，{0j为基准点接收机测量相位的小数部分；Ddt为同一观测历元各项残差。从RTK硬件设备特性和观测精度、可靠性及可利用性综合考虑，现阶段RTK的测量技术要求如下：RTK技术当前的测量精度（RMS）平面10mm+2ppm；高程20mm+2ppm。所以RTK测量可用于的测量工作，RTK技术可用于四等以下控制测量、工程测量的工作。
（2）RTK测量的准备工作。由于RTK数据链的传播限制和定位精度要求，RTK测量一般不超过10km。但在中小比例尺测图时，在等高距大于2m时，可将测距放宽至不大于15km。当等高距小于2m时，应不大于10km。但要注意下列要求：
①GPS接收机的性能要高，且机内有先进的数学模型，能确保长基线进行正确整周未知数的求解；
②数据链的性能要好，传送距离要远，能正确无误的将参考站的数据发送到流动站；
③根据无线电传播的规律，参考站和流动站离地面要有一定的高差；
④参考站和流动站之间必须没有山体、楼群之类的遮挡；另外，作业区域内还不能存在强烈的电磁波等干扰。发射距离与电台天线的高度也有关系。由于参考站电台天线发射UHF波段差分信号电波，天线的高度对RTK测量距离影响很大，天线高与作用距离服从于下列公式：D=4.24×（I1+I2）式中I1和I2分别是基准站和流动站电台的天线高，单位为米；D为数据链的覆盖范围的半径，单位为公里。上式是在无障碍物遮挡和无电波干扰的理想条件下的覆盖范围，实际应用中将会有所出入。实际工作中数据链的覆盖范围的半径根据地形的不同山区大概最短只有2km平地最长可达到6km。所以根据测区大小，地形情况可设置不同的发射天线高度和选择适宜的地点架设基站。
五、结束语
GPSRTK技术被应用于架空输电线路的测量后，由于RTK可以实时精准地确定地面点位置，可帮助选线人员快速获得优化路径，从而节省了人力、财力与物力，达到节省工程投资的目的。利用GPSRTK技术进行塔位放样，不仅可以减少使用常规仪器为了实现全线贯通而造成的砍伐、拆迁的工作量，而且也避免了对植被的破坏，因而越来越受到输电线路测量工作人员的青睐。
参考文献：
[1]赵娜，冯静.GPS RTK在输电线路测量中的應用[J].矿山测量，2012.
[2]刘付林.GPS系统在工程测量中的应用实例分析[J].科技致富向导，2011.
[3]杨永平，兰孝奇.架空送电线路交叉跨越测量方法探讨[J].地矿测绘，2009.
【关键词】 GPS；架空输电线路；应用
一、GPS-RTK定位技术基本原理
GPS-RTK技术是以载波相位观测值为根据的实时差分RTK（GPS-RTK）技术。实时动态定位（RTK）系统是由基准站和流动站组成的，进行RTK定位时，需要基准站和流动站之间的配合。其技术其原理是取点位精度较高的首级控制点作为基准点，安置一台接收机作为参考站，对卫星进行连续观测，流动站上的接收机在接收卫星信号的同时，通过无线电传输设备接收基准站上的观测数据，根据相对定位的原理实时计算显示出流动站的三维坐标和测量精度。
二、RTK技术测量设备
RTK技术测量设备通常由数台接收机组成，其中一台为基准站，其它为流动站。基准站设备包括：基准站GPS接收机、用于启动基准站的手簿1个、电台和调制解调器1个、三角架2个、基座1个、接收机天线盘1个、电台天线1个；流动站设备包括：流动站GPS接收机，用于启动流动站和接收测量数据的手簿1个、接收机天线盘1个、蓄电池1个等。
三、GPS RTK技术较常规仪器测量的优势
1、不受气候影响。常规仪器作业过程中受到光线、能见度等影响，在能见度低时不能作业。而GPSRTK技术不受天气等外界环境的影响，利用GPS定位测量，除了人的因素外，观测可以实现全天候作业。
2、误差积累小。常规仪器作业不可避免的产生误差积累，包括仪器的对中误差、整平误差以及照准误差等。采用RTK测量技术虽然也带有對中杆不完全竖直给定位结果带来的误差，但不会造成误差的积累。通过自带手簿的辅助可以快速准确的放样出桩位，每个桩位产生的误差都是测量该桩时独立产生的，不会受到上一测量点误差影响，也不会传导给下一测量点。
3、作业距离长。常规仪器作业半径一般为2km以内，超出作业范围必须搬站、重新定向，而且一般仪器超出1km就会造成成像不清而使作业精度下降。采用GPS RTK技术作业半径可达10km，如果测区内覆盖了VRS（虚拟参考站）和移动（联通）的通讯信号，可以采用VRS进行架空输电线路测量，将不受作业范围的限制。
4、无通视要求。常规仪器数据采集时，需要保证测量仪器与观测点之间的通视，如果不通视则必须砍去庄稼、树木，甚至拆除建筑物，造成巨大浪费。而采用GPSRTK作业，基准站与流动站之间、流动站和流动站之间则不需要通视。
5、受光线影响小。常规仪器在阴雨天、黄昏、黑夜等暗光线时段不能作业，而GPS RTK技术不管白天和黑夜都可以作业，只受卫星分布状态的影响，理论上可以实现全天候、全时段作业。
四、GPS-RTK技术在架空送电线路测量中的应用
1、静态测量技术
静态测量主要测量像控点的坐标从而纠正航带的注入坐标。
（1）静态测量GPS定位原理。静态测量定位就是以基线为准，将接收机分别安装在两端，观测GPS卫星的相同部分，从而确定基线断电的相对位置和基线向量。以此方法还可将若干基线的端点以多台接收机进行安装，通过GPS卫星观测多条基线的向量。在已知一个端点坐标的情况下，可以以基线推测计算出另一个待定点的坐标。
（2）电力线路中航带静态测量的网型。电力线路中的外空点连接一般是通过线状连接发散的网型而不是大地测量的三角网连接。具体的操作方法为在测量区安装一个基准站，在站中假设GPS接收机，其目的是为了跟踪所有可见的卫星，另外可同时将GPS接收机安装到各像控点站。例如C1、C2、C3……为基站点，k0101、k0102、k0103……像控点围绕C1；k0201、k0202……像控点围绕C2……。C1，C2，C3……线状连接，相控点与基站点叶状连接。
（3）GPS送电线路测量中像控点的布设要求及基线精度。布网要求下的像控点选择要根据明显标的物交叉点为准。像控点的测量需要10几分钟到半个小时左右。GPS接收机的基线长度要求不超过10KM。在精度要求上流动站相对于基准站的基线中误差要求控制在5mm+1ppm*D以内。
（4）静态数据输出及控制点联测处理方法。当测区内有GPS永久性跟踪站、国家A或B级网点、GPS地壳形变监测点时，应首先选用作参考站点。为了检验当前作业的正确性，必须检查一个点以上的已知控制点，当检核结果在设计限差要求范围内时，方可确认基线计算的准确性。数据的计算可采用TrimbleGeomaticsOffice（TGO）软件进行。平差后的数据应满足精度的要求，计算的结果应选择适当的坐标系统输出。
（5）应用于选线测量。影响线路走径的因素很多，必须遵循一些基本原则，如尽量少拆房屋；避开重要的建筑；避开地质条件不好的等地区；按规划部门、铁路、公路部门的要求跨越铁路、公路；与通讯光缆、一、二级通讯线的交叉角要符合电信部门的要求等。线路路径方案优化设计可以通过航测资料、高分辨率的卫片等手段来实现，但在一般输配电线路工程中并无这些资料。利用GPS-RTK技术并参照收集的地形图可以实现选线及路径优化。在选线时，对线路路径有影响的地方均用GPS进行测量，测出坐标，利用软件生成CAD图，在微机上进行路径调整，确定线路走径及各转角坐标。
（6）应用于定位、定线测量。确定线路走径及各转角坐标后，勘测人员依据设计人员提供的塔位坐标使用RTK的定位功能，将塔位点的坐标输入手簿中系统就会确定出塔位的实际位置。使用RTK的定线功能将相邻两个转角塔的坐标输入GPS手簿中建立一条基准线，系统会在手簿的屏幕上显示一个单位圆和所确定的那条主线，并实时给出流动站的实际位置相距主线的距离和偏离主线的角度，从而引导流动站靠近主线。当流动站与主线重合时，便可依据现场的实际情况确定两个转角塔之间的直线塔的位置，并测定其平面坐标和高程，按编码存储到相应的单元中。重复上述方法便可确定出两个转角塔之间在直线上的其它点位。 2、动态测量技术
（1）送电线路中RTK技术原理及测量精度的应用。动态测量就是各种专业的人员实地决定下电力线路的路径铁塔的中心位置等，测量人员的工作就是测量下塔位中心和危险断面三维坐标，塔位处的地形情况等，校核航切平面断面图为设计服务。我们应用GPS的RTK技术和全站仪进行测量载波相位差分技术（RTK）是实时处理两个测站载波相位观测值的差分方法。载波相位差分法分为两类：一类是修正法，另一类是差分法。式中，0jpN表示用户接收机起始相位模糊度，0jN为基准点接收机起始相位模糊度；jpN为用户接收机起始历元相位整周数，jN为基准点接收机历元至观测历元相位整周数；{pj为用户接收机测量相位的小数部分，{0j为基准点接收机测量相位的小数部分；Ddt为同一观测历元各项残差。从RTK硬件设备特性和观测精度、可靠性及可利用性综合考虑，现阶段RTK的测量技术要求如下：RTK技术当前的测量精度（RMS）平面10mm+2ppm；高程20mm+2ppm。所以RTK测量可用于的测量工作，RTK技术可用于四等以下控制测量、工程测量的工作。
（2）RTK测量的准备工作。由于RTK数据链的传播限制和定位精度要求，RTK测量一般不超过10km。但在中小比例尺测图时，在等高距大于2m时，可将测距放宽至不大于15km。当等高距小于2m时，应不大于10km。但要注意下列要求：
①GPS接收机的性能要高，且机内有先进的数学模型，能确保长基线进行正确整周未知数的求解；
②数据链的性能要好，传送距离要远，能正确无误的将参考站的数据发送到流动站；
③根据无线电传播的规律，参考站和流动站离地面要有一定的高差；
④参考站和流动站之间必须没有山体、楼群之类的遮挡；另外，作业区域内还不能存在强烈的电磁波等干扰。发射距离与电台天线的高度也有关系。由于参考站电台天线发射UHF波段差分信号电波，天线的高度对RTK测量距离影响很大，天线高与作用距离服从于下列公式：D=4.24×（I1+I2）式中I1和I2分别是基准站和流动站电台的天线高，单位为米；D为数据链的覆盖范围的半径，单位为公里。上式是在无障碍物遮挡和无电波干扰的理想条件下的覆盖范围，实际应用中将会有所出入。实际工作中数据链的覆盖范围的半径根据地形的不同山区大概最短只有2km平地最长可达到6km。所以根据测区大小，地形情况可设置不同的发射天线高度和选择适宜的地点架设基站。
五、结束语
GPSRTK技术被应用于架空输电线路的测量后，由于RTK可以实时精准地确定地面点位置，可帮助选线人员快速获得优化路径，从而节省了人力、财力与物力，达到节省工程投资的目的。利用GPSRTK技术进行塔位放样，不仅可以减少使用常规仪器为了实现全线贯通而造成的砍伐、拆迁的工作量，而且也避免了对植被的破坏，因而越来越受到输电线路测量工作人员的青睐。
参考文献：
[1]赵娜，冯静.GPS RTK在输电线路测量中的應用[J].矿山测量，2012.
[2]刘付林.GPS系统在工程测量中的应用实例分析[J].科技致富向导，2011.
[3]杨永平，兰孝奇.架空送电线路交叉跨越测量方法探讨[J].地矿测绘，2009.