GPS在輸電線(xiàn)路勘測中的應用
由于輸電線(xiàn)路勘測工作的特點(diǎn)以及全球定位系統（GPS）的上風(fēng)以及特點(diǎn)，使得GPS應用于輸電線(xiàn)路勘測成為必然。GPS的引進(jìn)使得輸電線(xiàn)路勘測的質(zhì)量，效率都獲得進(jìn)步，是輸電線(xiàn)路勘測的一次重大技術(shù)奔騰。測厚儀| 測速儀| 轉速表| 壓力表| 壓力計| 真空表| 硬度計| 探傷儀| 電子稱(chēng)| 熱像儀| 頻閃儀

1 引 言 

GPS（又稱(chēng)全球定位系統）是美國國防部主要為滿(mǎn)足軍事部分對海上、陸地和空中設施進(jìn)行高精度導航和定位的要求而建立的。該系統從本世紀70年代初開(kāi)始設計、研制。根據最初設計思想，利用接收衛星發(fā)射的偽隨機噪聲碼(P碼)為美軍及北大西洋組織的盟軍提供米級導航定位，同時(shí)將定位精度為數十米的C/A碼偽距提供民用導航定位。隨著(zhù)技術(shù)的發(fā)展，GPS的作業(yè)模式已從靜態(tài)丈量，快速靜態(tài)丈量，后處理高精度動(dòng)態(tài)丈量，發(fā)展到動(dòng)態(tài)初始化(OTF)厘米級實(shí)時(shí)RTK（載波相位實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)差分定位(Real-TimeKinematic)）丈量作業(yè)。精度方面靜態(tài)丈量經(jīng)過(guò)后處理可以達到3mm + 0.5ppm，RTK定位精度可以達到10mm +1ppm。 

GPS丈量相對于經(jīng)典丈量學(xué)來(lái)說(shuō)，GPS丈量主要有以下特點(diǎn)： 

(1) 測站之間無(wú)需通視。測站間相互通視一直是丈量學(xué)的困難。GPS這一特點(diǎn)，使得選點(diǎn)更加靈活方便。但測站上空必須開(kāi)闊，以使接收GPS衛星信號不受干擾。 

(2) 定位精度高。一般雙頻GPS接收機基線(xiàn)解精度為5mm+1ppm，而紅外儀標稱(chēng)精度為5mm +5ppm，GPS丈量精度與紅外儀相當，但隨著(zhù)間隔的增長(cháng)，GPS丈量?jì)?yōu)越性愈加突出。 

(3) 觀(guān)測時(shí)間短。在小于20km的短基線(xiàn)上，快速相對定位一般只需5分鐘觀(guān)測時(shí)間即可。 

(4) 提供三維坐標。GPS丈量在精確測定觀(guān)測站平面位置的同時(shí)，可以精確測定觀(guān)測站的大地高程。 

(5) 操縱簡(jiǎn)便。GPS丈量的自動(dòng)化程度很高。 

在觀(guān)測中丈量員的主要任務(wù)是安裝并開(kāi)關(guān)儀器、量取儀器高和監視儀器的工作狀態(tài)，而其它觀(guān)測工作如衛星的捕捉，跟蹤觀(guān)測等均由儀器自動(dòng)完成。 

(6) 全天候作業(yè)。GPS觀(guān)測可在任何地點(diǎn)，任何時(shí)間連續地進(jìn)行，一般不受天氣狀況的影響。 

正是以上的特點(diǎn)，決定了GPS必然廣泛用于輸電線(xiàn)路的勘測。 

2 GPS靜態(tài)丈量在輸電線(xiàn)路勘測中的應用 

輸電線(xiàn)路的勘測分為工測和航空攝影丈量，而無(wú)論哪種丈量方法都需要GPS靜態(tài)丈量與RTK的參與。首先參與的就是靜態(tài)丈量，即：對整條輸電線(xiàn)路的四周進(jìn)行控制點(diǎn)的布設及觀(guān)測，用來(lái)對整條線(xiàn)路進(jìn)行高程和平面控制。 
對于航空攝影丈量輸電線(xiàn)路，所拍路徑圖大部分為1：10000左右的照片，首先所要做的就是在這些航拍照片上選擇合適的點(diǎn)作為靜態(tài)外控的控制點(diǎn)。在控制點(diǎn)的選擇上，參照航片我們盡量選擇用肉眼好判別，且四周高差不大的地方，以方便相片的匹配；但同時(shí)我們又要兼顧線(xiàn)路勘測的特性，比如道路情況，是否可以方便到達等等。因此，我們在外控點(diǎn)的布設需要留意以下幾點(diǎn)： 

(1) 一條輸電線(xiàn)路分為幾個(gè)航帶，每個(gè)航帶圖由多張航空照片構成，我們規定每張航帶至少有三個(gè)控制點(diǎn)來(lái)控制，不論航帶的是非。 

(2) 選擇在航片上特征相對明顯且點(diǎn)位輕易保存的位置，且四周高差較小，植被較低，并且盡量闊別建筑物。 

(3) 選點(diǎn)時(shí)要根據道路的情況，盡量選擇交通方便的地方，且不能偏離我們的線(xiàn)路的中線(xiàn)太遠。 

(4) 固然線(xiàn)路的勘測對精度要求相對較低，選點(diǎn)時(shí)不必考慮網(wǎng)形，但須留意線(xiàn)路左右兩側控制點(diǎn)位個(gè)數的分布基本相當，并且相鄰兩點(diǎn)間間隔不大于4km，由于要保證在RTK的作業(yè)半徑內。所有相鄰兩點(diǎn)連線(xiàn)呈現鋸齒形，線(xiàn)路中線(xiàn)貫串其中。 

(5) 每個(gè)航帶選點(diǎn)總數可以每公里大于0.33個(gè)點(diǎn)作為參考。 

(6) 在整條線(xiàn)路的首尾及中部合適的位置適當插進(jìn)國家的控制點(diǎn)，整條線(xiàn)路相對短的至少兩個(gè)（五十公里以?xún)龋�，相對長(cháng)的至少三個(gè)到四個(gè)（五十公里以上）。 

(7) 在選點(diǎn)時(shí)可能會(huì )由于沒(méi)有合適的位置而使兩點(diǎn)間基線(xiàn)太長(cháng)，這時(shí)可使用過(guò)渡點(diǎn)，過(guò)渡點(diǎn)參與平差但不參與航測照片的匹配。 

控制點(diǎn)選好后就是野外的觀(guān)測工作，在觀(guān)測過(guò)程中需要留意的是： 

(1) 設置好GPS接收機，尤其是對接收機突發(fā)情況的設置，例如：接收機忽然死機以及線(xiàn)路接觸不良造成終端無(wú)法操控接收機。 

(2) 做好點(diǎn)之記，并記錄好天線(xiàn)高以及觀(guān)測時(shí)段。 

(3) 在實(shí)地做好記號，方便以后尋找。 

由于輸電線(xiàn)路精度要求相對不是很高，所以我們在野外靜態(tài)觀(guān)測時(shí)兩期觀(guān)測之間只保證聯(lián)測一個(gè)公共點(diǎn)，而不是公共邊。觀(guān)測時(shí)段是非視邊長(cháng)而定，由于大部分為3km左右，所以大部分時(shí)段是二十到四十分鐘。 

野外觀(guān)測做好后，接下來(lái)就是數據的后處理，其中要留意數據的天線(xiàn)高和點(diǎn)號。數據后處理工作包括，數據平差，建立坐標轉換系統，分為一步法和經(jīng)典三維方法。由于輸電線(xiàn)路一般都較長(cháng)，均采用經(jīng)典三維方法，求出轉換參數，靜態(tài)工作結束。 

對于工測的線(xiàn)路，只是無(wú)需相片匹配，其他基本工作基本一樣。 

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任我游200W

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3 RTK丈量在輸電線(xiàn)路勘測中的應用 

RTK是指載波相位實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)差分定位(Real -TimeKinematic)，它是GPS發(fā)展的最新形式。靜態(tài)GPS丈量采用相位差分可以達到厘米甚至毫米級精度，但缺點(diǎn)是經(jīng)過(guò)事后處理才知道結果。而RTK通過(guò)實(shí)時(shí)處理即能達到厘米級精度。 
RTK在輸電線(xiàn)路中的應用主要用于定線(xiàn)，定位，直線(xiàn)樁位及塔位的放樣，另外還有平斷面的丈量。GPS所能直接提供的數據形式就是坐標，RTK最主要的兩大功能就是實(shí)時(shí)測圖和工程放樣，我們所用的基本都是放樣功能。對于平斷面丈量時(shí)也同樣是利用放樣功能記錄下每個(gè)地物的點(diǎn)坐標，利用事先約定的點(diǎn)標識來(lái)區別不同的地物；也可以利用同樣的方法丈量塔位地形圖。 

RTK要求一臺基準站和至少一臺活動(dòng)站及相配套的數據通訊鏈�；鶞收緦�(shí)時(shí)地把測站信息和所有觀(guān)測值通過(guò)數據鏈傳遞給活動(dòng)站，活動(dòng)站用先進(jìn)的處理技術(shù)來(lái)瞬時(shí)求出活動(dòng)站的三維坐標。 

RTK技術(shù)應用到輸電電路的必然與其特點(diǎn)密切相關(guān)： 

(1) 作業(yè)效率高。 在一般的地形地勢下，高質(zhì)量的RTK設站一次即可測完4km半徑的測區，僅需一人操縱，在一般的電磁波環(huán)境下幾秒鐘即得一點(diǎn)坐標，作業(yè)速度快，勞動(dòng)強度低，節省了外業(yè)用度，進(jìn)步了勞動(dòng)效率。 

(2) 定位精度高，數據安全可靠，沒(méi)有誤差積累。只要滿(mǎn)足RTK的基本工作條件，在一定的作業(yè)半徑范圍內（一般為4km），RTK的平面精度和高程精度都能達到厘米級。 

(3) 降低了作業(yè)條件要求。RTK技術(shù)不要求兩點(diǎn)間滿(mǎn)足光學(xué)通視，只要求滿(mǎn)足"電磁波通視"，因此，和傳統丈量相比，RTK技術(shù)受通視條件、能見(jiàn)度、天氣、季節等因素的影響和限制較小，在傳統丈量看來(lái)由于地形復雜、地物障礙而造成的難通視地區，只要滿(mǎn)足RTK的基本工作條件，它也能輕松地進(jìn)行快速的高精度定位作業(yè)。 

(4) RTK作業(yè)自動(dòng)化、集成化程度高，測繪功能強大。RTK可勝任各種測繪內、外業(yè)�；顒�(dòng)站利用內裝式軟件控制系統，無(wú)需人工干預便可自動(dòng)實(shí)現多種測繪功能，使輔助丈量工作極大減少，減少人為誤差，保證了作業(yè)精度。 

(5) 操縱簡(jiǎn)便，輕易使用，數據處理能力強。只要在設站時(shí)進(jìn)行簡(jiǎn)單的設置，就可以邊走邊獲得丈量結果坐標或進(jìn)行坐標放樣。數據輸進(jìn)、存儲、處理、轉換和輸出能力強，能方便快捷地與計算機、其它丈量?jì)x器通訊。 

RTK技術(shù)應用于輸電線(xiàn)路的勘測是較傳統勘測的一次質(zhì)的跳躍： 

輸電線(xiàn)路的工程特點(diǎn)： 

(1) 大部分輸電線(xiàn)路位于山地丘陵，植被復雜，通視條件差；相反位于平原區也可能由于地物太多造成通視情況不好。 

(2) 山地地形的復雜可能造成勘測職員迷路，走錯路線(xiàn)，走錯位置等，不但沒(méi)有人身安全且影響了工作效率。 

(3) 測區分布呈帶狀，并且較長(cháng)，綿延幾十公里甚至幾百公里，因此，輕易出現較大的誤差累計，同時(shí)高程受地球曲率影響較大。 

(4) 儀器視距較長(cháng)，可以長(cháng)至1km或更長(cháng)。為了保證精度，需要長(cháng)距后視，而且目標較小，不易于尋找。 

(5) 一條線(xiàn)路往往很難通過(guò)一次勘測就可以完全通過(guò)，要經(jīng)過(guò)反復修改線(xiàn)路走向。 

(6) 勘測職員體力付出較大。 

傳統的勘測對以上這些情況根本無(wú)法較好的避免，而RTK技術(shù)的引進(jìn)可以較好的避免一些限制。在實(shí)際應用中，我們大多數情況采用1+2的組合方式，即一臺參考站配合兩臺活動(dòng)站，廣州市駿凱電子科技有限公司當然條件答應活動(dòng)站也可以更多�？梢允孪葘⑽覀兊耐饪乜刂瞥晒�和轉換坐標系一次性導進(jìn)GPS內，以省往人工錄進(jìn)的麻煩，也可避免錯誤發(fā)生。 

RTK技術(shù)固然便捷，但也有其弊端： 

(1) 受衛星狀況限制。當衛星系統位置對美國事最佳的時(shí)候，世界上有些國家在某一確定的時(shí)間段仍然不能很好地被衛星所覆蓋，輕易產(chǎn)生假值。另外，在高山峽谷深處及密集森林區，城市高樓密布區，衛星信號被遮擋時(shí)間較長(cháng)，使一天中可作業(yè)時(shí)間受限制。 

(2) 天空環(huán)境影響。白天中午，受電離層干擾大，共用衛星數少，常接受不到5顆衛星，因而初始化時(shí)間長(cháng)甚至不能初始化，也就無(wú)法進(jìn)行丈量。 

(3) 數據鏈傳輸受干擾和限制、作業(yè)半徑比標稱(chēng)間隔小的題目。RTK數據鏈傳輸易受到障礙物如高大山體、高大建筑物和各種高頻信號源的干擾，在傳輸過(guò)程中衰減嚴重，嚴重影響外業(yè)精度和作業(yè)半徑。在地形起伏高差較大的山區和城鎮密樓區數據鏈傳輸信號受到限制。另外，當RTK作業(yè)半徑超過(guò)一定間隔（一般為幾公里，每種機型在不同的環(huán)境又各不相同）時(shí)，丈量結果誤差超限，所以RTK的實(shí)際作業(yè)有效半徑比其標稱(chēng)半徑要小很多，工程實(shí)踐和專(zhuān)門(mén)研究都證實(shí)了這一點(diǎn)。 

(4) 初始化能力和所需時(shí)間題目。在山區、一般林區、城鎮密樓區等地作業(yè)時(shí)，GPS衛星信號被阻擋機會(huì )較多，輕易造成失鎖，采用RTK作業(yè)時(shí)有時(shí)需要經(jīng)常重新初始化。這樣丈量的精度和效率都受影響。 

(5) 高程異常題目。RTK作業(yè)模式要求高程的轉換必須精確，因在我國有些地區，尤其是山區，輕易出現高程異�，F象。 
當然，針對線(xiàn)路的勘測，要克服這些缺點(diǎn)也有一定的辦法，盡量選擇較好的丈量時(shí)段，參考站的位置盡量高；另外，可以適當的用活動(dòng)站加密控制點(diǎn)，以解決作業(yè)半徑不足的題目；廣州市駿凱電子科技有限公司對于植被較密集地帶則必須砍伐樹(shù)木，固然RTK無(wú)累計誤差，但由于有高程異常和數據鏈傳輸誤差因素等一些題目，必須對RTK進(jìn)行質(zhì)量控制，針對輸電線(xiàn)路勘測比較行之有效和方便的方法就是已知點(diǎn)檢核比較法，在每次工作之前，先檢查已知點(diǎn)，對比兩次差值，一般情況都不會(huì )超過(guò)5cm。 

另外，值得一提的是: 由于GPS技術(shù)的引進(jìn)，使原本比較繁瑣的線(xiàn)路改線(xiàn)工作變得十分快捷。 

4 結 語(yǔ) 

GPS技術(shù)應用于輸電線(xiàn)路丈量，使得線(xiàn)路勘測的效率，質(zhì)量大大進(jìn)步，而且節省了勘測職員體力的支配。另外減少了對樹(shù)木的砍伐，起到了一定的環(huán)保作用。GPS技術(shù)已成為輸電線(xiàn)路勘測的一個(gè)重要組成部分，隨著(zhù)GPS技術(shù)不斷的進(jìn)步以及廣大測繪工作者的不斷探索，GPS會(huì )逐步深進(jìn)到更具體的工作以及滿(mǎn)足更多特種工程的需要。