GPS-RTK技术在电力测量中的应用

　　摘要：文章主要阐述了GPS-RTK技术在电力测量中的作业模式，针对GPS-RTK技术在电力线路测量中的应用进行了分析，并提出了RTK在实施时应注意的问题，从中不断地总结在电力测量中的测量技术，提高测量技术水平及并向高效率，高质量的测量方面发展，希望对同行提供一些有利的参考价值。
　　关键词：GPS-RTK，技术，要求，测量
　　1概述
　　实时动态（RTK）测量系统，是GPS测量技术与数据传输技术的结合，是GPS测量技术中的一个新突破。RTK测量技术是以载波相位观测量为根据的实时差分GPS测量技术，其基本思想是：在基准站上设置1台GPS接收机，对所有可见GPS卫星进行连续地观测，并将其观测数据通过无线电传输设备，实时地发送给用户观测站。在用户站上，GPS接收机在接收GPS卫星信号的同时，通过无线电接收设备，接收基准站传输的观测数据，然后根据相对定位原理，实时地解算整周模糊度未知数并计算显示用户站的三维坐标及其精度。通过实时计算的定位结果，便可监测基准站与用户站观测成果的质量和解算结果的收敛情况，实时地判定解算结果是否成功，从而减少冗余观测量，缩短观测时间。
　　RTK测量技术除具有GPS测量的优点外，同时具有观测时间短，能实现坐标实时解算的优点，因此可以提高生产效率。
　　实时动态定位如采用快速静态测量模式，在15km范围内，其定位精度可达1～2cm，可用于城市的控制测量。
　　RTK测量系统的开发成功，为GPS测量工作的可靠性和高效率提供了保障，这对GPS测量技术的发展和普及，具有重要的现实意义。
　　2GPS-RTK工作要求
　　2.1GPS-RTK测量技术要求
　　首先收集测区的控制点资料，包括控制点的等级、坐标、中央子午线、坐标系控制点的地形和位置环境等。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坐标系上进行的，这之间存在坐标转换的问题。WGS-84坐标系与1954年北京坐标系、1980西安坐标系或地方独立坐标系求转换参数的参考点应采用3点以上的两套坐标系成果，所选参考点应分布均匀，且能控制整个测区，不得外推。
　　2.2基准站的点位及观测技术要求
　　（1）GPS-RTK基准站宜选择在等级控制点上，也可以选择在测区中心区域临时固定点上。
　　（2用电台进行数据传输时，基准站宜选择在测区相对较高的位置。
　　（3）用移动通信进行数据传输时，基准站必须选择在测区有移动通信接收信号的位置。
　　（4）选择需用作转换参数参考点的建筑物上的控制点，宜选择埋设在地基不易沉降的稳定建筑物上。
　　2.3流动站的点位及观测技术要求
　　（1）GPS-RTK流动站观测时可采2米对中杆对中、整平，每次观测历元数应≥10个。
　　（2）GPS-RTK流动站不宜在隐蔽地带、成片水域和强电磁波干扰源附近观测。
　　（3）GPS-RTK流动站有效观测卫星数≥5个，PDOP值≤6。
　　3RTK在线路测量中的应用
　　3.1工程实例及数据分析
　　测量专业在电力线路工程终勘阶段要完成三大任务，即定线、平断面测量和定位测量，其中定线测量要求根据设计坐标定出转角点，落实设计线路，并根据地形地貌设置一定的直线桩和平断面测量需要的方向桩。溪洛渡右岸送电广东±500kV同塔双回直流输电线路（广东段）的定线放样测量工程为例，介绍GPSRTK在该工程中的应用，并进行部分数据的分析。
　　3.2工程概况
　　±500kV同塔双回直流输电线路（广东段）始于广东省怀集县的蓝钟镇，止于广东省从化市汾水换流站。全长200km。地势多为高程200～1000m的山地地形。沿线植被连片，通视情况较差，用常规全站仪完成任务比较困难，并且难以满足精度要求。
　　3.3作业原则与特点
　　送电线路的作业原则是要保证线路在两个转角点之间(转角段)的直线性。两个转角桩之间的距离一般在2～15km之间，直线桩的设定要根据具体的地形地物状况和平断面测量的要求综合考虑，两桩距离一般在400m左右，按电力规范“以相邻两直线桩中心为基准延伸直线，其偏离直线方向的角度不应大于180°±1”之规定，平面定位精度应优于±2cm，极端情况下保证±5cm的精度。
　　±500kV同塔双回直流输电线路线采用GPS静态测量技术沿线布设了主导线点，并精确测得各主导线点的坐标，这为定线测量提供了设置基准站的便利条件，但由于主导线之间的距离太长(7～12km)，地势又复杂，动态GPS系统的数据链难以顺利传递数据，为此在其间加密或延伸了一部分参考点。直线桩放样时，一般将基准站接收机设立在线路的主导线点或由主导线点引伸的参考点上，流动站接收机向转角点两边的线路依次按设计方位角和具体地形地貌放样直线桩。由于GPS流动站的精度是相对于基准站而言的，因而具有一定的相对独立性，为了避免由于起算坐标的误差影响转角段的直线性，每一个转角段均应由一个固定的基准站测定。直线桩要保证三个点一组并两两通视，主要目的是保证平断面测量和后续定位及施工测量在部分桩位被破坏后，还能利用常规方法恢复桩位。同时也便于采用全站仪对GPS点位进行现场检核。如果由于地形的限制，无法保证三个直线桩两两通视，可以加设一定的偏角桩满足上述复桩和检核的要求。全站仪的现场检核只须检查三点之间的相对关系，无须全线联测。具体放样过程中，除了基准站点位精度影响RTK放样结果精度外，模糊度解算误差、动态基线解算误差、坐标系统转换误差、GPS天线的对中误差等均会影响RTK放样结果精度。因而在实际作业过程中，搬迁基准站后，由两个基准站放样测得的同一转角桩可能会有一定的差距(5～15mm，这个差距不能太大，否则要检查是否有粗差)，这时可以用前一个基准站测得的该转角桩的坐标作为前一个转角段的坐标，后一个基准站测得的该转角桩的坐标作为后一个转角段的坐标，这样可以保证各转角段的直线性。
　　3.4定位结果的检验及精度分析
　　（1）以溪洛渡右岸送电广东±500kV同塔双回直流输电线路累距从0.000km至200.032km(全长200km)为例，转角桩57个，直线桩561个，参考桩45个。
　　（2）一致性检验
　　送电线路工程定位测量的一致性检验包括：（1）不同时段的不同卫星组合进行重复RTK测量测得同一桩位的坐标较差；（2）同一桩位由不同基准站传算获得的RTK结果较差；（3）通过全站仪等其它测量手段获得的坐标与GPS-RTK测得的坐标较差。
　　（3）精度分析
　　GPS-RTK测量的平面及高程点位精度可达厘米级，不同基准站间所测数据误差满足精度要求，各点位之间也不存在误差累积；直线桩位偏差能满足线路直线测量的要求，与全站仪测定结果也比较符合。GPS-RTK测量能满足送电线路定线定位测量的技术要求。
　　4结论
　　根据GPS-RTK作为一种工程测量结果，我们总结出在电力工程测量中，具有以下优点：
　　（1）实时提供经过检验的成果资料，无需数据后处理。
　　（2）拥有彼此不通视条件下传递三维坐标的优势，并且不象经纬仪导线测量那样产生误差积累。
　　（3）目前动态GPS具备开放性。用户可以根据自己的特殊应用开发更多的功能。
　　（4）GPS接收机观测基本实现了自动化、智能化，并具有全天候、经济、观测时间短等诸多优点，极大地提高了测量精度和工作效益。
　　参考文献
　　[1]架空送电线路测量技术规程,DL/T5146-2001,35kV～220kV[S].
　　[2]周群友.在电力测量中如何应用GPSRTK技术[J].广东科技2010，(8):73.
　　[3]刘基余，李征航，王跃虎，等．全球定位系统原理及其应用[M]．北京：测绘出版社，1993．