论文部分内容阅读
摘要：本文以GPS RTK技术在输电线路测量中的创新应用为研究对象,论文首先分析了GPS RTK技术在输电线路测量中的特点和GPS RTK实施原则及作业流程，进而探讨了RTK在输电线路中的应用。
关键词: GPS RTK测量技术 电力线路测量 定线测量
中图分类号：F407.61 文献标识码：A 文章编号：
前言: RTK定位技术的崛起，是GPS定位技术的又一次重大突破，这项技术的应用使得线路航测的大规模落实路径测量和实时动态放位测量变为现实。GPSRTK应用于杆塔放位时，可取消传统航测放位中那些依靠体力(如上树摇旗呐喊、多次反复奔波)才能完成的串通直线及定线测量、桩间距离与高差测量等数道工序，而直接对每基塔位进行实时动态的放样测量，实现了一步法放样定位。这样，简化了工序，节省了大量人力、物力，总工效提高了2～3倍。另外，由于取消定线测量，就避免部分地物的拆除和大量树林的砍伐，保持了生态平衡，取得了良好的环境效益。GPS技术在电力工程中的应用已比较成熟。
一GPS RTK技术在电力线路测量上的特点
GPS可以提供精确的三维坐标，全天候作业，卫星信号覆盖全球，不受用户数量限制。在控制测量方面具有传统作业方法无法比拟的优势。特别是近几年来高精度的实时动态定位技术(RTK)的发展，GPS已能够实时地提供观测站点在任意坐标系中的三维数据，且达到了厘米级的高精度，RTK是基于载波相位观测值的实时动态定位技术。在RTK作业模式下，参考站通过调制解调器，将其观测值及站点的坐标信息与电磁波一起發给流动站。流动站不仅要接收来自参考站的数据，自身也要采集GPS卫星信号观测数据，只要能保持4颗以上卫星相位观测值的连续锁定和它们具有必要的几何图形强度，则测程在10 m以内的流动站可随时给出厘米级点位成果。全站仪集测角量边等功能于一体，在高大建筑物密集区，其灵活多样的导线也具有不可替代的优点。GPS RTK和全站仪组合测量技术实践证明，这种方法可取得高效的测量成果。
二GPS RTK实施原则及作业流程
1．1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。
1．2求定测区转换参数
GPS RTK测量是在WGS-84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是用于实时澳4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-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。
1．3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-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一84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。（GPS RTK 测量技术及其在电力线路测量中的应用方法研究）
三 GPS RTK技术在电力线路测量中的应用
(一)工程概况：电压等级为110kV，线路全长约11公里。沿途地形地貌90％地区属于农田地，其余10％位于蔬菜大棚及居民区，地形较为平坦。本工程在城区边，所以全线交通较为便利。工程交叉跨越电力线路、公路多，比较复杂。
(二)测绘项目及工作量：布设定线定位基站点2个，终勘定位架空送电线路长度为11km，横1／5000、纵1／500线路平断面图11km。
(三)工程主要技术措施：本线路全线采用GPS RTK技术直接测取线路坐标，计算耐张段的长度和转角度数及进行平断面测量。
1.外业数据采集的主要技术要求：卫星截至高度角l5。，同时观测有效卫星数≥4颗。
2.GPS RTK线路定线与定位：本工程外业分3个阶段进行：选线、定线+断面、定位。
(1)选线：采用GPS RTK测量方法进行。具体方法如下：线路起点的构架和终端由设计人员现场指定，并用GPS RTK测点功能测量了其坐标和高程，记录到测量手簿的内存里。根据初勘的路径和设计人员的要求，将沿线路径方向的受控点，危险点测量出来并记录存储于测量手簿内，然后用设计方初定的转角坐标和已定的转角坐标建立直线，利用手簿上的COCO菜单功能计算危险点到直线的距离及重要交叉跨越的交角及设计人员所需要的数据等，根据计算结果逐段调整了线路的走向和转角位置，尤其是对跨越村庄和房屋的地方反复进行了调整，最终直到整条线路方案的成立。终点的构架由设计方提供变电所的总平面图放样得出。
(2)定线+断面：采用GPS RTK测量方法同步进行。首先用选好的前后转角建立直线，然后利用GPS RTK测量的放线功能放样出直线，进行了平断面测量和定线桩测量。其过程按照本工程的《工程测量勘测技术大纲》严格执行，尤其是在对排杆塔有影响的地方予以了仔细测量，并对不宜立塔的位置在平面图上予以了标注；线路通过果园、林带、农作物和经济作物时，实测了其边界，并注明了树种和高度。对10kV以上等级交叉跨越的线高，用全站仪按照一个测回测量了垂直角及计算线高。对中线或边线跨越杆塔顶部时，也施测了杆塔顶部高程；对左右杆不等高的跨越线路还测量了跨越线的左右边线线高；对跨越和接近房屋时，测量了房屋的平面位置和屋顶高。当更换基站时对上一站一、二个桩位进行了重复测量，两次测量的平面坐标点位较差和高程较差最大值分别为±0．020m和±0．019m，均小于±7厘米的精度要求。
(3)定位：采用GPS RTK测量方法进行，利用设计方提供的杆塔定位图，打印出A3图幅的定位草图。在工地现场对照草图的预排杆塔位数据进行杆塔位的实际放样工作，由设计人员和地质人员在现场确认后，可以对排位数据进行调整，逐基采点，GPS自动记录点位信息。放样杆塔位的同时对现场断面危险点和交叉跨越点进行了检核，并根据塔位各塔腿高差以及设计要求测量塔基断面图。定位工作结束后将实测杆塔位标注到断面图上，检查高程，断面图上的高程和检测高程最大误差为±19cm，小于±30cm，满足《220kV及以下架空送电线路勘测技术规程》中6．2．6的有关要求。
四 结束语
GPS RTK技术具有快捷、精确、操作简便等特点，特别是其定位、定线等功能显示出较强的优势，被广泛应用在输电线路勘测中。通过对上文的探讨，认识到GPS RTK测量技术在电力线路勘测中的应用，基本实现了数据信息处理的自动化、智能化，能进一步提高测量作业效率，大大降低了劳动强度，节省了测量费用，使勘测工作变得更加容易，对电力线路勘测手段和作业方法产生了突破性的变革。因此，GPS RTK在电力线路测量市场有着广阔的应用前景。
参考文献：
[1]徐绍锉．GPS测量原理及应用[M]．武汉：武汉测绘科技
大学出版社，1998．
[2]周忠谟，易杰军，周琪．GPS卫星测量原理与应用[M]．
北京：测绘出版社，2004．
[3] 张正禄，李广云，潘国荣。工程测量学[M]．武汉：武汉大
学出版社，2005
关键词: GPS RTK测量技术 电力线路测量 定线测量
中图分类号：F407.61 文献标识码：A 文章编号：
前言: RTK定位技术的崛起，是GPS定位技术的又一次重大突破，这项技术的应用使得线路航测的大规模落实路径测量和实时动态放位测量变为现实。GPSRTK应用于杆塔放位时，可取消传统航测放位中那些依靠体力(如上树摇旗呐喊、多次反复奔波)才能完成的串通直线及定线测量、桩间距离与高差测量等数道工序，而直接对每基塔位进行实时动态的放样测量，实现了一步法放样定位。这样，简化了工序，节省了大量人力、物力，总工效提高了2～3倍。另外，由于取消定线测量，就避免部分地物的拆除和大量树林的砍伐，保持了生态平衡，取得了良好的环境效益。GPS技术在电力工程中的应用已比较成熟。
一GPS RTK技术在电力线路测量上的特点
GPS可以提供精确的三维坐标，全天候作业，卫星信号覆盖全球，不受用户数量限制。在控制测量方面具有传统作业方法无法比拟的优势。特别是近几年来高精度的实时动态定位技术(RTK)的发展，GPS已能够实时地提供观测站点在任意坐标系中的三维数据，且达到了厘米级的高精度，RTK是基于载波相位观测值的实时动态定位技术。在RTK作业模式下，参考站通过调制解调器，将其观测值及站点的坐标信息与电磁波一起發给流动站。流动站不仅要接收来自参考站的数据，自身也要采集GPS卫星信号观测数据，只要能保持4颗以上卫星相位观测值的连续锁定和它们具有必要的几何图形强度，则测程在10 m以内的流动站可随时给出厘米级点位成果。全站仪集测角量边等功能于一体，在高大建筑物密集区，其灵活多样的导线也具有不可替代的优点。GPS RTK和全站仪组合测量技术实践证明，这种方法可取得高效的测量成果。
二GPS RTK实施原则及作业流程
1．1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。
1．2求定测区转换参数
GPS RTK测量是在WGS-84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是用于实时澳4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-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。
1．3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-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一84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。（GPS RTK 测量技术及其在电力线路测量中的应用方法研究）
三 GPS RTK技术在电力线路测量中的应用
(一)工程概况：电压等级为110kV，线路全长约11公里。沿途地形地貌90％地区属于农田地，其余10％位于蔬菜大棚及居民区，地形较为平坦。本工程在城区边，所以全线交通较为便利。工程交叉跨越电力线路、公路多，比较复杂。
(二)测绘项目及工作量：布设定线定位基站点2个，终勘定位架空送电线路长度为11km，横1／5000、纵1／500线路平断面图11km。
(三)工程主要技术措施：本线路全线采用GPS RTK技术直接测取线路坐标，计算耐张段的长度和转角度数及进行平断面测量。
1.外业数据采集的主要技术要求：卫星截至高度角l5。，同时观测有效卫星数≥4颗。
2.GPS RTK线路定线与定位：本工程外业分3个阶段进行：选线、定线+断面、定位。
(1)选线：采用GPS RTK测量方法进行。具体方法如下：线路起点的构架和终端由设计人员现场指定，并用GPS RTK测点功能测量了其坐标和高程，记录到测量手簿的内存里。根据初勘的路径和设计人员的要求，将沿线路径方向的受控点，危险点测量出来并记录存储于测量手簿内，然后用设计方初定的转角坐标和已定的转角坐标建立直线，利用手簿上的COCO菜单功能计算危险点到直线的距离及重要交叉跨越的交角及设计人员所需要的数据等，根据计算结果逐段调整了线路的走向和转角位置，尤其是对跨越村庄和房屋的地方反复进行了调整，最终直到整条线路方案的成立。终点的构架由设计方提供变电所的总平面图放样得出。
(2)定线+断面：采用GPS RTK测量方法同步进行。首先用选好的前后转角建立直线，然后利用GPS RTK测量的放线功能放样出直线，进行了平断面测量和定线桩测量。其过程按照本工程的《工程测量勘测技术大纲》严格执行，尤其是在对排杆塔有影响的地方予以了仔细测量，并对不宜立塔的位置在平面图上予以了标注；线路通过果园、林带、农作物和经济作物时，实测了其边界，并注明了树种和高度。对10kV以上等级交叉跨越的线高，用全站仪按照一个测回测量了垂直角及计算线高。对中线或边线跨越杆塔顶部时，也施测了杆塔顶部高程；对左右杆不等高的跨越线路还测量了跨越线的左右边线线高；对跨越和接近房屋时，测量了房屋的平面位置和屋顶高。当更换基站时对上一站一、二个桩位进行了重复测量，两次测量的平面坐标点位较差和高程较差最大值分别为±0．020m和±0．019m，均小于±7厘米的精度要求。
(3)定位：采用GPS RTK测量方法进行，利用设计方提供的杆塔定位图，打印出A3图幅的定位草图。在工地现场对照草图的预排杆塔位数据进行杆塔位的实际放样工作，由设计人员和地质人员在现场确认后，可以对排位数据进行调整，逐基采点，GPS自动记录点位信息。放样杆塔位的同时对现场断面危险点和交叉跨越点进行了检核，并根据塔位各塔腿高差以及设计要求测量塔基断面图。定位工作结束后将实测杆塔位标注到断面图上，检查高程，断面图上的高程和检测高程最大误差为±19cm，小于±30cm，满足《220kV及以下架空送电线路勘测技术规程》中6．2．6的有关要求。
四 结束语
GPS RTK技术具有快捷、精确、操作简便等特点，特别是其定位、定线等功能显示出较强的优势，被广泛应用在输电线路勘测中。通过对上文的探讨，认识到GPS RTK测量技术在电力线路勘测中的应用，基本实现了数据信息处理的自动化、智能化，能进一步提高测量作业效率，大大降低了劳动强度，节省了测量费用，使勘测工作变得更加容易，对电力线路勘测手段和作业方法产生了突破性的变革。因此，GPS RTK在电力线路测量市场有着广阔的应用前景。
参考文献：
[1]徐绍锉．GPS测量原理及应用[M]．武汉：武汉测绘科技
大学出版社，1998．
[2]周忠谟，易杰军，周琪．GPS卫星测量原理与应用[M]．
北京：测绘出版社，2004．
[3] 张正禄，李广云，潘国荣。工程测量学[M]．武汉：武汉大
学出版社，2005