GPS在送电线路测量中的应用

摘要：全球定位系统（GPS），是随着现代科学技术的迅速发展而建立起来的新一代精密卫星导航与定位系统，该系统已在送电线路设计测量过程中得到广泛的应用。本文首先对GPS原理进行了概述，然后探讨了其工作方法，最后从四方面探讨了GPS在送电线路测量中的应用，并提出了测量中应注意的问题。

关键词：GPS；送电线路；线路复测；基站

Abstract: global positioning system (GPS), with the rapid development of modern science and technology and set up a new generation of precision satellite navigation and positioning system, the system has been design in transmission lines has been widely used in the measurement process. This article first makes a brief introduction to the principle of GPS, and then discusses its working methods, and finally discussed from four aspects of measurement, the application of GPS in transmission lines and proposes the problems should be paid attention to in measurement.

Key words: GPS; Transmission lines; Line repetition; The base station

中图分类号：[TU198+.2]文献标识码：A文章编号：2095-2104(2013)

GPS原理及应用目标

（一）GPS原理概述

GPS 是全球卫星定位系统的英文缩写，此系统来源于美国军方在全球发射的GPS导航卫星，其空间卫星群由24 颗高约20万km的GPS卫星群组成，并均匀分布在6 个轨道面上，各平面之间交角为60°，轨道和地球赤道的倾角为55°，卫星的轨道运行周期为718min，这样可以保证在任何时间和任何地点地平线以上可以接收4～11颗GPS卫星发送出的信号。人们利用可以接收这些卫星信号的仪器接收4颗或4颗以上的卫星的信号，计算出仪器到卫星的距离，并且根据已知的卫星位置坐标数据，经过计算机计算得出仪器所在位置的三维坐标数据，可以快速、简单地知道自己所在位置。

GPS 定位主要有单点定位和相对定位模式。平时所见的车载GPS 就属于导航型GPS ,应用的是单点定位的方式,其精度比较低,在25～100m左右。而在线路勘测中应用最多的就是相对定位模式中RTK技术。

它主要通过基站不断接收卫星信号，利用基站大功率发射电台不断向外发射测量数据改正信息，同时移动站也接收同一组卫星(5个以上)信号，并且利用小功率接收电台接收基站电台发射来的测量数据改正信息参与数据计算，这样就可以很快计算出移动站的坐标位置，不必事后处理，精度也很高，达到3cm左右。

（二）工作目标

本文就GPS在送电线路测量中的应用，提出了工作的目标，工作目标如下：

1、利用GPS进行架空送电线路定位选线工作。

2、内业数据处理，将GPS 与架空送电线路设计软件连接，根据所采集的转角塔的中心桩坐标在架空送电线路设计软件中生成平断面杆塔定位图。

3、利用GPS 结合全站仪进行交叉跨越测量。

4、电力工程施工单位根据平断面杆塔定位图到现场进行杆塔定位复测。

二、GPS静态和动态测量技术

（一）静态测量

静态测量就是用GPS的静态测量测量像控点的坐标，对航带进行纠正注入坐标。

1、静态相对定位的原理

静态相对定位是用两台接收机分别安置在基线的两端，同步观测相同的GPS卫星，以确定基线端点的相对位置或基线向量。同样，多台接收机安置在若干条基线的端点，通过同步观测GPS卫星可以确定多条基线向量。在一个端点坐标已知的情况下，可以用基线向量推求另一待定点的坐标。

2、电力线路航带静态测量的网型

电力线路的外控点的连接一般采用线状连接叶状发散的网型而不是采用一般大地测量的三角网连接。

作业方法：在测区中部选择一个基准站，并安置一台GPS 接收机固定连续跟踪所有可见卫星；另几台GPS 接收机围绕基准站到各像控点设站。比如C1、C2、C3……为基站点，k0101、k0102、 k0103……像控点围绕C1；k0201、k0202……像控点围绕C2……。C1，C2，C3……线状连接，相控点与基站点叶状连接。

3、控制点的联测及静态数据的输出处理

当测区内有GPS永久性跟踪站、国家A或B级网点、GPS地壳形变监测点时，应首先选用作基站点。为了检验当前作业的正确性，必须检查一个点以上的已知控制点，当检核结果在设计限差要求范围内时，方可确认基线计算的准确性。数据的计算可采用Trimble Geomatics Office（TGO）软件进行。平差后的数据应满足精度的要求，计算的结果应选择适当的坐标系统输出。

（二）动态测量

1、RTK 技术的原理及测量精度

动态测量就是各种专业的人员实地决定下电力线路的路径铁塔的中心位置等，测量人员的工作就是测量下塔位中心和危险断面三维坐标，塔位处的地形情况等，校核航切平面断面图为设计服务。

我们应用GPS的RTK 技术和全站仪进行测量载波相位差分技术（RTK）是实时处理两个测站载波相位观测值的差分方法。载波相位差分法分为两类：一类是修正法，另一类是差分法。

从RTK 硬件设备特性和观测精度、可靠性及可利用性综合考虑，现阶段RTK 的测量技术要求如下：

RTK技术当前的测量精度（RMS）：平面 10mm+2ppm；高程 20mm+2ppm。

所以RTK 测量可用于的测量工作，RTK 技术可用于四等以下控制测量、工程测量的工作。

2、RTK测量中应注意的问题

由于RTK 数据链的传播限制和定位精度要求，RTK 测量一般不超过10km。但在中小比例尺测图时，在等高距大于2m时，可将测距放宽至不大于15km。当等高距小于2m时，应不大于

10km。但要注意下列要求：

1、GPS 接收机的性能要高，且机内有先进的数学模型，能确保长基线进行正确整周未知数的求解。

2、数据链的性能要好，传送距离要远，能正确无误的将基站的数据发送到移动站。

3、根据无线电传播的规律，基站和移动站离地面要有一定的高差。

4、基站和移动站之间必须没有山体、楼群之类的遮挡；另外，作业区域内还不能存在强烈的电磁波等干扰。

（三）GPS在送电线路测量中的具体步骤

1、利用GPS软件在计算机（或测量控制器）上新建一个项目，按顺序将所给点位坐标依次输入计算机数据库，然后确定所给坐标与WGS-84（世界大地坐标系.1984）的关系，如坐标系不同则作“点校正”统一坐标系统。“点校正”功能能实现地方控制点与WGS-84 的特殊转换，并将这些定义保存在坐标系统的数据库里。