GPS在水电高压输电线路测量中的应用

罗燕翠　丁智辉　吴亮

摘要：随着现代化技术水平的提高，电力系统逐渐进入了城市、农村。并且对已有电网进行改造，为了各项审计工作和工程建设的顺利进行，不得不对高压送电线路的距离进行测量。该测量数据是审计部门所要审计的必要数据之一，是工程完成进度的一项重要指标。本文主要是针对高压输电线距离测量的具体分析，进而研究GPS在水电高压输电线路测量中的应用。

关键词：GPS；高压输电线路；测量；方向线交会

随着我国市场经济的改革，极大地带动了现代化技术水平的提高，输电线路的测量仪也得到了不断地完善。最开始是操作复杂、繁琐的光学经纬仪，发展到了机器或人作的全站仪，直到今天被人们高度重视的的GPS 测量技术。每一次的发展都是高压输电测量技术的一次革新，而GPS 测量技术开创了一个新的技术革命，提高了测量的准确性、有效性、高效性。

一、GPS概述

GPS的全称是全球定位系统，最早于1958年出现在美国军方的一个项目中，具体的投入使用时间是1964年。在20世纪70年代，美国国防部研制出了新一代GPS卫星定位系统。GPS卫星定位系统主要又空间部分、地面控制系统、用户设备三大部分所组成。其中它的空间部分是由21颗工作卫星以及3颗备用卫星，共计24颗卫星所组成。它位于距离地表20200千米的高空，运行周期是12小时。卫星被平均分布在6个运行轨道面上，每个轨道面的数量是4颗，轨道的倾角精确到55°。GPS的卫星的分布位置，可以在全球的任何时间和地点，均可以对全球进行定位、导航与测量，而且都观察到4颗以上的卫星。但是随着时间的增长，大气之间的摩擦，使得导航精度会不断地降低。而地面控制系统分别由主控制站、监测站、地面天线等组成，其中地面的控制站的主要工作内容是收集并记录各个卫星传回地面的讯息，计算卫星星历、大气校正、相对距离等对应的数据。用户设备说的其实是GPS信号接收机。可以高效地捕获到卫星截止角所确定的一些待测卫星，并且对这些卫星的运行工作进行跟踪，作以了解。当用户的设备部分捕捉到所跟踪的卫星信号之后，就可以及时地测量出卫星到接收天线的真是距离与变化情况，以便对卫星轨道的参数等数据作以解调与计算。

二、GPS 测量技术

1、GPS 测量方法

在高压输电线路中较为常见的GPS 测量技术主要有两种，一种是手持GPS测量的接收机对卫星信号直接接收，进而达到测量的目的。另一种是建立GPS机站，由基站自动接收卫星传回来的信号与讯息，并且把所测量项目的高度、距离等其他数据传送给接收主机。这两种测量技术并不都是完美无缺的，各有其利弊。手持GPS测量的灵活性较高，可以随着测量目标实时移动，在操作上比较便捷，但是所测量的数据无法保证其准确度和精确度。而GPS 机站，它的接受能力非常高，测控范围也比手持GPS测量大，测量误差较小，可以充分保证测量数据的精确度和准确度，但是GPS基站需要专业人士进行专业的检测与看护，避免由于意外情况而出现运行错误或是错误地传输数据。

2、GPS 测量的具体内容

GPS 测量技术在线路测量的主要内容有：交叉跨越线高确定、转角确定、线路复测以及偏坡时边线对地距离测定。它不同于全站仪和经纬仪的测量，GPS 测量中的所有数据都是通过接收机的后台接口，自行记录与传送；线路复测是在线路施工前，根据设计单位提供的线路塔杆位置坐标，对定线测量和塔杆定位测量标定的桩位进行检核，补测丢失桩的过程[2]。架好参考站，然后根据设计单位提供的定位表、平断面图就可以进行线路杆位、直线桩位的复测，复测的过程中要做好复测记录，与原有的设计图纸无误后方可进行线路施工，有若异议要及时与设计人员进行沟通[3]。由于交叉跨越线高，不能独自实现测量，必须借助于全站仪和经纬仪的配合实现；不能够及时记录线路的转角情况，由此也方便了设计人员依据经验对线路转角作以估计，进而判断测点是否准确。

3、GPS 测量的数据处理

GPS 测量的数据处理其实就是GPS 接收机对所接收卫星信号的一个处理。GPS 所测的坐标系是WGS -84，与数据处理的大地参考坐标相一致。测量高度往往在45m至55 m之间，根据测区1∶10 000 地形图，图解高程数据，选择平均高程值为测区高程参考面[3]。

三、GPS在水电高压输电线路测量中的应用及改进

1、应用

GPS在高压输电线路测量中，主要用于平断面测量、定线测量、塔杆定位测量，这三个方面。在应用的过程中，GPS测量技术以测站间无需通视，全球全天候定位，可提供全球统一的三维地心坐标，观测时间短，操作简便以及测量准确等优势对以上三个方面展开高效的测量工作。

1.1平断面的测量

利用GPS根据野外地貌、地形、跨越地物的具体情况对野外数据的全面收集。采集特点是沿着中线每隔一段距离收集一个断面点，间隔距离一般在30～50米之间，平坦宽阔地区的距离可以尽可能地所放宽，最长不得超过六百米。就野外的实际情况全线采集危险点、边线点、断面点、风偏断面点，依据GPS的定位系统，准确地确定线路方向，以及架設直线塔的地理坐标，以确保直线桩满足设置要求。

1.2定线测量

该测量的主要任务是依据设计的要求，准确地确定线路中心线的起点、转折点、终点。借助于GPS定位系统，展开定线工作，尤其克服了全站仪测量中的点、点模式之间的通视要求，可以灵活地掌握，施工与建筑物之间的联系。在测量过程中，基准站需要安装在视野广阔、地势较高、周围没有大型的建筑物，坐标系多为WGS-84坐标，同时设置测量项目的参考数据。

1.3塔杆定位测量

该测量是根据设计好的坐标位置，采用先进的测量方法，对塔杆具体坐标的测量与确定。转点塔杆之间的直线桩在征设计人员同意后，在档距有调节余地的情况下，可以根据施工的需要适当移动直线桩的位置，只要保证直线桩跟同一耐张段的两个转角塔位在同一直线上即可[3]。

2、改进措施

虽然在测量中采用了先进的GPS测量技术，但是在实际的使用中并不是一本万利的，在测量中仍然存在着一些问题，对测量数据产生了一定的影响。为了提高测量工作的效率与准确性，提出以下几条改进措施：（1）对踏勘线路的走向与去向作以了解，以确定最佳的路径走向，避免沿着线路两端的直线前进，而塔干坐标失位时加大再转角的难度；（2）对于一些测量点时限内的交桩需要，为了避免失桩导致再次的校验，增加不必要的工作量，应当对基站选点做永久性的固定；（3）采用GPS基站测量技术时，应当严格根据当地的实际情况，同时依据国家的控制点展开校核，以保证测量数据的精确度与准确性；（4）技术人员应当研发方便GPS 自动测量的接口平台或是软件，以适用不同的测量要求。

结束语：

本文首先对GPS作以全面的介绍，然后阐述了GPS在高压输电线路测量技术方法与内容，最后对GPS在水电高压输电线路测量的应用进行了简要的描述，提出了具有针对性的改良建议。通过以上内容的介绍，为GPS在水电高压输电线路测量的后续研究提供了一定的理论依据。

参考文献：

[1]苗世洪，王少荣，刘沛，程时杰，付维生，王建雄.基于GPS的电网状态监测系统的设计与实现[J].电力系统自动化，2012 （12）.

[2]樊德仁，陈世云，程宝学，杜学智.GPS基线解算结果的某些精化处理方法[J].西安石油学院学报（自然科学版），2011（03）.

[3]周红波，高文杰，牛子春.基于GPS的电网状态监测系统的设计与实现[J]. 西安石油学院学报（自然科学版），2012（04）.