GPS RTK在高压输电线路测量中的应用及分析.doc

1、GPS RTK 在高压输电线路测量中的应用及分析摘 要：本文结合 500kV 仙居抽水蓄能电站-丹溪变输电线路工程，简单阐述了 GPS RTK 定位技术的工作原理，通过工程实例详细介绍了 GPS RTK 在高压输电线路测量中的应用及方法，注意问题，解决方案作了比较深入的分析，得出一些有益结论和设想。 关键词：GPS RTK；高压输电线路测量；测量误差 中图分类号：TM621 文献标识码： A 1 引言 随着 GPS 定位技术和计算机技术的发展，GPS RTK 作业模式以其实时性、精度高、操作灵活方便广泛应用于各生产领域，在高压输电线路测量中也得到了广泛的应用。本文结合 500kV 仙居抽水蓄能

2、电站-丹溪变输电线路工程，对 GPS RTK 技术在高压输电线路测量模式和运用方法进行相应的总结。 2 RTK 定位技术基本原理 RTK（Real Time Kinematic）定位技术是基于载波相位观测值的实时动态定位技术，它能够实时地提供测站点在指定坐标系中的三维定位结果，并达到厘米级精度。在 RTK 作业模式下，基准站通过数据链将其观测值和测站坐标信息一起传送给流动站。流动站不仅通过数据链接收来自基准站的数据，还要采集 GPS 观测数据，并在系统内组成差分观测值进行实时处理。流动站可处于静止状态，也可处于运动状态，并在动态条件下求解出整周模糊度（Ambiguity ResolutionO

3、n The Fly）,求出整周模糊度后，则每个历元都可进行实时定位，但必须保证始终锁住四颗或四颗以上卫星，若少于四颗或失锁后，都要进行重新初始化。RTK 技术的关键在于数据处理技术和数据传输技术。 3 工程实例 2010 年 11 月-12 月，我院负责对 500kV 仙居抽水蓄能电站-丹溪变输电线路工程终勘定位，工程始于仙居县抽水蓄能电站 500kV 构架，终于义乌市 500kV 丹溪变构架，全长 94.36 公里，其中 95%为高山地。线路途经仙居、缙云、永康、义乌四县市，地形条件相当复杂，海拔高，高差大，山势险峻，植被茂密,通视条件差，测量定位难度大。用常规工测方法难于完成输电线路的勘测

4、任务，并且很难达到设计的精度要求，所以采用 GPS RTK 进行终勘定位。 3.1 作业方法 输电线路终勘定位采用 GPS RTK 前，选取 GPS 外控测量中 GPS 控制点(按 E 控制网精度要求测设)，并将航切输电线路的转角点和控制点的坐标输入测量手簿内，为 GPS RTK 的开展做好了铺垫。首先把基准站架设在外控控制点上，流动站根据设计要求以及现场地形，确定转角点的位置并采集该点的坐标，根据相邻两转角坐标定出直线，根据设计技术要求和现场地形定出直线杆位。流动站操作者利用测量手簿中“点放样” 、“线放样”的功能，在固定解的状态下采集线路杆位桩、方向桩、地物控制点、断面点等点位坐标。注意：

5、基准站离流动站距离根据实际地形平地丘陵可考虑控制在 5km 以内，山地控制在 3km 以内，不宜太远以免接收不到基准站无线电信号造成误工。 3.2 测量精度比较 本线路已联测好的控制点有 21 个，众多数据表明，RTK 确定的整周模糊度的可靠性最高为 95%，比静态 GPS 多出一些如数据链传输误差、电台干扰、基准站信号传输延迟等因素，因此在测量的时候应对 RTK 测量进行质量控制，方法有： （1）静态已知点检测比较法，测量中在一个静态已知点上架设基站对下一个已知静态点进行检测，基准站离流动站过远并且中间无已有的基准站可用 GPS RTK 进行加密，并传递至下一个控制点校核。 （2）同一基站测

6、量杆位桩的时候进行 RTK 两次初始化测量，并用全站仪校核桩位的直线性。 为了统计和检测 GPS RTK 测量结果的精度情况，我们对某些耐张段同时用三种方法进行了测量，解算出各点坐标：最后用常规工测方法（即 TOPCON GTS336N 全站仪）测量出各点偏离直线的差值，统计结果比较如下： 表 1-1GPS RTK 放线精度统计表 3.3 GPS RTK 测量误差分析 由上表可知，GPS RTK 测量存在一些误差，分析原因如下： 所选择的椭球参数及投影参考面所带来的误差； 基准站传递过程中产生的误差； 人为误差，如：动站标杆没有对中、置平所产生的误差等； 观测基线的解算误差； 3.4 GPS

7、RTK 测量与常规工测方法的比较 GPS RTK 测量与常规工测方法的比较，具有以下优点： （1）受天气影响极小，能全天候工作； （2）测点之间及测点与基站之间无需通视； （3）能实时地提供点位坐标及点位精度情况； （4）真正实现了全数字化测量； （5）整个测量工作完全可以由一个操作人员来单独完成； （6）由控制到碎步及点、线、面施工放样的测量、记录、计算实现了高度智能化、一体化； （7）具有点、线、面之间的相对关系的计算功能及直观的图形显示功能； （8）数据存储容量大，数据交换方便。 3.5 解决方案 （1）GPS 机型采用同一机型，GPS 外控测量中采用双频机进行观测，观测时间保证记录数据

8、满足的情况下多观测半小时，如果初始化时间较长的点要增加观测时间保证点的精度。GPS RTK 定位中对转角采用两次初始化记录数据，并比较两次观测点误差不超过 0.02m，对直线桩固定初始化慢的桩位要进行两次初始化观测，取精度较高的数据做为桩位坐标。 （2）测量主机、手薄内椭球参数、坐标系统、投影方法保持一致，免去手簿系统不一致造成的放线和坐标不准。 （3）基站是后续各测点的参照，所以必须保证其准确可靠，因此我们要求所有基准站点都要用静态测量方法进行传递，并要求测一个副桩，以备检核。基站应尽量选在交通比较方便的地方，并且四周没有遮挡物和反射源，做到基站周围尽量开阔，架设好基站后用流动站现场接受实验

9、一下，保证无线电的发送接收正常。 （4）为了保证同一耐张段内的各塔位桩都在同一直线上，我们规定同一耐张段的各塔位应尽量根据同一基准站进行测量，以避免因传递基准站的点位误差、架设仪器时对中误差等引起直线错位。 （5）流动站周边遮挡或干扰比较厉害时对结果的精度影响非常大，最大可差到米级，所以应当尽量保证流动站周围无大的障碍物和反射及发射源。 4 结论 （1）利用 GPS RTK 进行送电线路定位测量，遵循了“从整体到局部”的测量原理，避免了传统测量方法中“从局部到局部”的误差累积和传播，保证了线路路径走向的准确无误。 （2）GPS RTK 与航测方法相结合，可真正实现线路测量的一次性终勘定位，并可

10、保证工程质量，大大提高工作效率，减少青苗砍伐和环境破坏，降低工程成本，减少野外劳动强度。可以预见，航测方法与 GPS RTK 相结合，将是今后输电线路定位测量的最终方向。 （3）利用 GPS RTK 进行选线，也可以大大优化线路路径走向，有效地避开建构筑物和不良地质地段，使线路路径走向更加经济合理。 （4）利用 GPS RTK 进行线路终勘定位时，其精度在大多数情况下是能满足规范要求的，但是当档距较小时，其结果也有可能满足不了规范要求，这是因为现行规范中是以定线时的角度测量误差作为限差（1 ） ，而 GPS 测量是以点位误差来衡量测量结果，且同一基站下的流动站点精度分布比较均匀，所以当桩间距离较小时（如转角桩与方向桩之间） ，则有可能超限。因此应补充现行的线路测量规范。 参考文献 1徐绍铨. GPS 测量原理及应用. 武汉大学出版社. 2002 2张文涛，丘宁峰，郑旭军GPS 及其在电力系统中的应用电网技术，1996，(5) 3朱亚光. Trimble GPS RTK 在线路复桩中的应用. 电力勘测设计，2003，(4)