GPS全球定位系统在电力线路测量中的应用

提要：本文简要介绍了GPS全球定位系统在电力线路测量中的应用，提出了一些测量方法。

关键词：GPS全球定位系统、电力线路、测量、应用

中图分类号：TM726文献标识码： A 文章编号：

1. GPS全球定位系统在电力线路测量中应用的必要性

而随着人们生活水平的提高，大部分农民日常燃料已经有传统的柴禾改为煤或液化气、沼气等，由于无人砍伐，在南方大部分地区，地表植被越来越茂盛。在电力线路测量中，由于通视问题需要沿整条线路路径砍伐通道，使用传统的测量仪器(如全站仪、经纬仪等)进行测量越来越显困难。一方面，随着国民经济发展，环境保护越来越受到重视，砍伐通道因不符合环保要求，越来越难以获得林业部门的审批；另一方面，由于人们法律和维权意识的增强，砍伐通道的赔偿费用也越来越高，设计部门难以承受。

由于GPS测量方式无须通视，不需要砍伐通道，实际上在大部分地方无须砍青或只需在测点周边砍掉少量的遮挡物，因此符合环保要求，也最大程度避免了青苗赔偿问题，也符合国家电网公司提出的输电线路设计“两型三新”的要求。

实际上，如果采用GPS测量配合动力伞放引绳和张力放线等技术，在施工过程中也可以完全避免砍伐通道，可大大降低赔偿费用，这种方式在经济林密集青苗赔偿费用高的地区可以凸显其经济上的优越性，在环保上的优势更加明显。

2. GPS进行线路测量的一般测量方法

设计阶段的测量工作主要包括选线、平断面测量和定位、塔基断面测量三个部分；施工复测则较简单，根据设计单位提供的平断面图对档距、高差、转角角度进行复核即可。

选线时一般是事先确定线路路径沿线各个转角桩的位置，通过GPS测量获得各个转角桩的坐标和高程，然后通过室内计算或手簿的计算功能确定线路在各个转角桩上的转角度数。

在进行平断面和定位测量时，事先将各转角桩的坐标及高程输入手簿，然后通过GPS直线放样功能根据前后两个转角桩的坐标确定直线方向，在直线方向上和直线两侧一定范围内采集地形点数据，并在直线上合适的塔位打桩并测定桩位的坐标及高程数据，这样逐个耐张段进行测量，就完成了整条线路的平断面和定位测量。

平断面测量和定位测量完成后，通过排位确定杆塔位置，然后在各杆塔中心桩周边一定范围内(根据选用杆塔的根开不同确定测量范围，一般测量范围为杆塔根开外5m范围内)均匀地测量地形数据，就完成了塔基测量。通过室内工作生成塔基地形图并根据基础摆放方位切断面，即可生成塔基断面。

在施工复测阶段，一般是根据设计部门提供的平断面图和杆塔坐标数据，逐塔测量坐标和高程，并与设计部门提供的数据进行校核，无误后在各塔位前后与中心桩通视的位置打上方向桩，给分坑测量提供参照点。

3. 不同地形情况下应用GPS进行选线测量时方法的选择

GPS测量虽不要求通视，但进行动态测量时由于基站和流动站之间的电台数据链为甚高频，其波长一般只有十几厘米，基本无绕射能力，要求基站和流动站之间不能有高山遮挡；而动态测量时基站一般要求摆放在坐标和高程已知的点位上，为获得较高的精度，基站点最好摆放在进行过静态测量的点位上。基于以上特点，GPS选线测量在不同地形地区需要采用不同的测量方法，下面将分别按照平原及一般丘陵地区和山区的GPS选线测量方法进行论述。

1）、平原及一般丘陵地区GPS的选线测量方法

平原及一般丘陵地区由于地形缓和，运输方便，可直接选取转角塔位作为静态测量控制点；线路转角之间的直线上无高的遮蔽物，动态测量较方便，一般一个基站可控制两侧各6～8km的直线。因此采用GPS动静态选线均较方便，一般可采用动静态结合的方式进行选线工作。

具体测量时可根据杆塔坐标测量的允许误差来确定静态测量点位的数量和间距，并非每个转角位置均需进行静态测量。一般可每隔5km左右选择一个转角位置进行静态测量以得到精确的坐标和高程数据并求得转换参数，其间的直线塔位和转角塔位均可采用动态测量方式进行测量。由于GPS动态测量的误差一般在20mm+1ppm边长，且两个静态控制点之间的动态测量误差不传递，在5km的范围内采用动态测量的方式获得直线和转角塔位的坐标和高程数据其精度完全可以满足要求。在实际测量过程中，在两个静态测量的转角塔位之间确定转角塔位并测量其坐标、高程数据，然后进行每个耐张段的断面、定位测量工作，这些工作可一次性完成，提高了工效。最后采用GPS动态测量方式进行塔基断面测量，采用测高仪或全站仪补测跨越。

2）、山区GPS测量

山区线路受地形限制，往往无法保证所有转角均位于沿线制高点，可能转角之间的直线上有很高的高山，而GPS动态测量要求基站和流动站之间无高山遮蔽基站和流动站之间的数据链连接，并且基站电台功耗较大，常要求采用较大的蓄电池以提供稳定的供电，而大蓄电池往往较重，较难运上高山，在山岭密集地区即使在一个山顶制高点也控制不了多远的距离，因此，山区线路宜采用GPS动态测量方法进行选线工作。

其具体方式为沿交通较为方便的山区道路路侧及其附近做一系列的静态控制点，基站摆放在这些控制点上，用动态测量的方式进行选线、平断面和定位测量、塔基断面测量，最后用测高仪或全站仪测量跨越情况。单个静态点控制的范围在方圆5km左右，这样可大大方便作业，测量精度也可得到保证。选取点位的时候要尽量靠近线路路径，以保证基站和流动站之间的数据链传输，具置需要现场视地形和遮挡物的情况确定。

4. 图上选线的重要性

无论任何地形、在任何地区进行终勘测量，先期室内的图上选线工作都是外业工作的重要依据。因此，初勘工作十分重要，要在图上仔细描出各种跨越点的具置；同时，进行室内图上选线是要仔细考量地形等各种因素的影响，尽量选择最优的路径，以避免外业工作时发现路径不合理的现象从而对图上选出路径作出过多改动从而降低工效。图上选线工作是否合理是决定终勘测量工效的关键因素。

5. 外业工作流程

GPS测量外业工作的一般流程如下：

1、根据图上选线定出的重要转角位置或控制点位置打下转角桩、点记；

2、GPS至各点进行静态测量；

3、下载数据后进行室内计算，求得静态点的坐标、高程、转换参数等数据；

4、根据室内计算结果进行后续动态测量

当需要提供塔基地形图以备征地时，GPS静态测量尚须联测至已知坐标控制点，以便将坐标控制点引至线路全线，同时与塔基断面测量数据一起上机绘制塔基地形图。流程中的后续测量指动态选线测量、定位测量、断面测量、塔基地形测量等。

6. GPS静态测量的组网方式

GPS静态测量时可采用连续三角锁的方法很方便的将线路各个转角或控制点纳入网中，线路上各个三角形之间只须共一条边即可。进行坐标联测时至少需要三个点，最好有四个点。当三个已知坐标点位于线路一端时(现场较多的情况)，与已知点之间的网形可加密以提高测量精度。如网形一；三个已知点分别位于线路两端及中间时，可参照网形二。如无需提供塔基地形图时，可采用任意坐标系，此时无需进行已知点的联测工作，组网也很简便，只需采用连续三角锁即可。

注：图中的线路转角点也可为静态控制点。

以上是针对静态测量方式，若在小范围内采用动态测量方式选线及坐标联测，也可采用OCUPY(即三点占据法)进行坐标引测，手簿进行坐标转换参数的计算。

7. GPS外业静态测量前的准备工作

GPS静态测量最好有三台以上的仪器，这样可同时测量三条边以形成一个三角形，较之两台仪器每次只能测量一条边速度将提高三倍以上，

进行外业测量前应先将主机清零，然后用设置软件检查三台仪器的固件版本是否一致（很重要，否则将造成GPS时标不一致从而三台仪器无法同时工作），否则要升级成一致版本；然后用设置软件将静态测量的参数设置好，这样就可以进行外业工作了。进行外业工作前要将电池全部充好，否则将造成工作中断从而需要返工。

进行静态测量需要准备的仪器及附件有：脚架三个、天线及主机各三台、卷尺三个、数据连接电缆三条（如为一体机则无数据连接电缆）、充好电的小电池三块（如为一体机则无须外接电池）、外业记录簿若干。

8. 人员安排应注意的地方

在山区应用GPS选线时最好安排选线组先出发一个星期左右，先做好一系列的控制点，方便后续动态选线和定位人员工作，这样可以避免造成人员窝工。

9. GPS测量在线路终勘定位中应用的优点

山区线路采用GPS选线可以严格按照室内图上选线的成果进行线路测量，避免了现场的随意性；避免了全站仪测量时找不准直线方向的缺点，避免了方向不对造成的返工工作量；由于GPS测量不需要找前视后视对准方向，单人即可进行断面测量和定位工作，可以减少前视、后视人员，因此，采用GPS进行电力线路测量较传统方法可以大大节省人力、提高工作效率。尤其是在采用多台套仪器同时作业时更能体现出作业速度快、效率高、准确率高的优点。

GPS测量时点位之间无需通视，无须砍伐直线通道（GPS测量当点位上方树木遮蔽严重时只需要将点位周围大约10m范围内的有严重遮蔽的障碍物砍掉以免影响GPS信号的接收和减少多路径效应的影响）；遇到房屋或其他构筑物阻挡视线时由于不需要通视，无需仪器上房或作三角形，可以大大提高测量效率和精度。

10. 结语

本文简要介绍了GPS全球定位系统在电力线路测量中应用的必要性、一般测量方法和优点，欢迎各位专家批评指正。

注：文章内所有公式及图表请用PDF形式查看。