高压输电线路测量中GPS-RTK技术的应用分析

常 龙　刘正林

1.南瑞电力设计有限公司　2.中国能源建设集团江苏省电力设计院有限公司

高压输电线路测量中GPS-RTK技术的应用分析

常 龙1刘正林2

1.南瑞电力设计有限公司2.中国能源建设集团江苏省电力设计院有限公司

全球定位系统GPS是美国研制的卫星导航系统，具有全球性、全天候、连续性、实时性等特点，能为各类用户提供精密的三维坐标、速度和时间。并且由于GPS-RTK技术在高压输电线路的测量中有着诸多优点，应用日益广泛，因此需要加强对其进行分析基于此，本文概述了GPS—RTK技术，简述了GPS-RTK技术应用的特点，对高压输电线路测量中GPS-RTK技术的应用进行了探讨分析。

GPS-RTK技术；应用；特点；高压输电线路；测量

1　GPS—RTK技术的概述

GPS-RTK（Real-timekinematic）技术采用差分GPS三类（位置差分、伪距差分和相位差分）中的相位差分。这三类差分方式都是由基准站发送改正数，由流动站接收并对其测绘结果进行改正，以获得精确的定位结果，所不同的是发送改正数的具体内容不一样，其差分定位精度也不同。前两类定位误差的相关性会随基准站与流动站的空间距离的增加其定位精度迅速降低。RTK的工作原理是将一台接收机置于基准站上，另一台或几台接收机置于流动站上，基准站和流动站同时接收同一时间相同GPS卫星发射的信号，基准站所获得的观测值与已知位置信息进行比较，得到GPS差分改正值。然后将这个改正值及时地通过无线电数据链电台传递给流动站以精化其GPS观测值，得到经差分改正后得到较准确的实时位置。

2　GPS-RTK技术应用的特点

GPS-RTK技术应用的特点主要体现在：（1）测站之间无需通视。测站间相互通视一直是测量学的难题。GPS这一特点，使得选点更加灵活方便。但测站上空必须开阔，以使接收GPS卫星信号不受干扰。（2）定位精度高。一般双频GPS接收机基线解精度为5mm+1ppm，而红外仪标称精度为5mm+5ppm，GPS测量精度与红外仪相当，但随着距离的增长，GPS测量优越性愈加突出。（3）观测时间短。观测时间短采用GPS布设控制网时每个测站上的观测时间一般在30～40min左右，采用快速静态定位方法，观测时间更短。（4）提供三维坐标。GPS测量在精确测定观测站平面位置的同时，可以精确测定观测站的大地高程。（5）操作简便。GPS测量的自动化程度很高。目前GPS接收机已趋小型化和操作傻瓜化，观测人员只需将天线对中、整平，量取天线高打开电源即可进行自动观测，利用数据处理软件对数据进行处理即求得测点三维坐标。而其它观测工作如卫星的捕获，跟踪观测等均由仪器自动完成。（6）全天候作业。GPS观测可在任何地点，任何时间连续地进行，一般不受天气状况的影响。

3　高压输电线路测量中GPS-RTK技术的应用分析

3.1绘制中小比例尺地形图。高压输电线路的选线设计通常都是在1：10000或1：50000地形图以及1：5000比例尺带状地形图上进行的。对于这些中小比例尺地形图，如采用航测方法成图，需要进行航空摄影，然后建立控制网，再进行相片控制测量和外业调绘等工作，在野外采集控制数据和调绘信息，最后把这些信息拿到内业利用全数字摄影测量工作站进行测绘和编辑，便可绘制成所需的中小比例尺地形图。采用这种方法成图受外界干扰因素较多，通常受到空域审批和天气条件的限制，再加上工作步骤繁多，在一个成图周期内往往要花费较长的时间。如采用工测方法成图，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GPSRTK动态测量技术，采用工测方法成图。

3.2定位及线测量。绘制中小比例尺地形图后，设计人员便可在地形图上确定高压输电线路的走向，选定带状线路并初步确定转角塔的位置。结合塔位坐标，通过以下步骤进行测量。（1）求解坐标转换参数。测量前需要在测区边沿选择三个分布均匀的控制点进行点校正，求解坐标转换参数。基准站的WGS84坐标的获得方法有两种：第一、直接求取法，即利用已有的静态数据，将控制点的WGS84坐标和地方坐标直接输入手簿进行求取；第二、点位采集法，即将仪器架设在基准站上，直接从手簿中读取基准站的WGS84坐标，然后将流动站安置于控制点上采集WGS84坐标。测量时应将校正参数记录在笔记本上，以其它已知控制点作为检核，当检核精度满足拟测量等级时，方可开始正常作业。（2）定位测量。结合塔位坐标，应用RTK的定位功能，将塔位点的坐标输入GPS手簿中，系统就会确定出塔位的实际位置。采用这种方法测量，可直接查看观测手簿上的收敛值来确定放样点的定位精度。当达到要求的点位精度时，即可停止观测，将点位坐标存入相应的存储单元。在无干扰的测区，当仪器锁定5颗以上卫星时，在5秒钟内RTK测量即获得固定解，手簿显示的收敛值一般在2cm以内。此时的收敛值真实地反映了天线中心测量的内符合精度。（3）定线测量。结合塔位坐标，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，系统就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。

3.3断面图测量。（1）采集野外数据信息。启动RTK的定线功能，输入一个耐张段内两个转角塔的坐标，然后按照GPS手簿上的引导找准中线点的位置，根据地形地貌和跨越地物的实际情况，沿中线每隔一定距离采集一个中线点的信息，采集信息点一般间隔为20～50m。将采集到的信息按编码存储到GPS手簿相应的存储单元中。如遇到铁路、公路、电信线路和房屋等交差跨越时，要准确测出交差点的三维坐标并记录跨越点相距起始点的距离等信息。在线路中线左右50m的范围内，如有危险点还要同时采集危险点的三维坐标等信息。（2）内业编辑生成断面图。启动《SLCAD架空送电线路平断面处理系统》，把在野外采集到的信息从GPS手簿调入到计算机中，然后将计算机内存中的数据信息读入到系统的表单中，通过编辑整理便可生成断面图。

4　结束语

全球定位系统GPS因其具有自动化程度高、速度快、定位精度高等诸多优点而被广泛应用。同时GPS-RTK技术具有实时厘米级的定位精度，目前已在电力、水利、道路、林业和勘界测量等领域得到了很好的应用。而将GPS-RTK技术应用于高压输电线路测量中，特别是定线、测距、高程测量、断面测量以及杆塔定位测量等工作，可以提高其工作效率和勘测精度。

［1］孔祥元.大地测量学基础［M］.武汉：武汉大学出版社，2010

［2］任生保.GPSRTK技术在地籍和房地产测量中的应用［J］.2009（3）