时朝珲
（盐城射阳供电公司 江苏盐城 224300）
摘要：随着GPS技术的快速发展，现在已经广泛应用于电力线路测量中。以电力线路工程为例，简述了GPS在电力线路测量中的实施原则与作业流程，并对其定位过程进行了精度分析。
关键词： 定位系统；GPS实时测量；线路测量
1．GPS实施原则及作业流程
1.1收集测区的控制点资料
首先收集测区的控制点资料，包括控制点的坐标、等级、中央子午线、坐标系、是常规控制网还是GPS控制网、控制点的地形和位置环境是否适合作为动态GPS的参考站。
1.2求定测区转换参数
GPS测量是在坐标系中进行的，而电力线路测量定位是在当地的坐标与某地相邻的坐标上进行的，这之间存在坐标转换的问题。GPS用于实时测量的，要求给出当地的坐标，这使得坐标转换工作更显得重要。
坐标转换的必要条件是：至少3个以上的大地点坐标，利用转换模型解求转换参数。此参数控制线路一般为30Km左右，一套转换参数控制一段线路，以转角为分段点。
1.3参考站的选定和建立
参考站的安置是顺利实施动态GPS实时测量的关键之一，参考站的安置要满足下列条件：
（1）参考站应有正确的已知坐标。
（2）参考站应选在地势较高，天空较为开阔，周围无高度角超过10度的障碍物，有利于接收和数据链发射的位置。
（3）为防止数据链丢失以及多路径效应的影响，周围无GPS信号反射物(大面积水域，大型建筑物等)，无高压电线、电视台、无线电发射站、微波站等干扰源。
（4）参考站应选在土质坚实、不易破坏的位置。
参考站选定后，可以采用GPS布网(或静态定位)的方法测定，在满足精度要求的情况下也可以将基准站GPS设在原控制点上，用GPS流动站将坐标传过去。
1.4野外作业
将基准站GPS接收机安置在参考点上，打开接收机，输入精确的某地坐标和天线高度，基准站GPS接收机通过转换参数将该地区坐标转换为另一坐标，同时连续接收所有可视GPS卫星信号，并通过数据发射电台将其测站坐标、观测值、卫星跟踪状态及接收机工作状态发送出去。流动站接收机在跟踪GPS卫星信号的同时接收来自基准站的数据，进行处理后获得流动站的另一坐标，最后再通过与基准站相同的坐标转换参数将转为该坐标。接收机还可将实时位置与设计值相比较，指导放样到正确位置。
2. 工程实例分析
测量专业在电力线路工程终勘阶段要完成三大任务，即定线、平断面测量和定位测量，其中定线测量要求根据设计坐标定出转角点，落实设计线路，并根据地形地貌设置一定的直线桩和平断面测量需要的方向桩。本文以220kV送电线路的定线放样测量工程为例，介绍GPS实时测量技术在该工程中的应用，并对结果进行精度分析。
2.1工程概况
某220KV送电线路始于某500KV大型变电站，全长20km。途中经过几个区域并且跨越径河等、地势多为池塘、树林等地形。沿线果园，树林连片，通视情况较差，用常规全站仪完成任务比较困难，并且难以满足精度要求。
2.2作业方案和特点
送电线路的作业原则是要保证线路在两个转角点之间转角段的直线性。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆两个转角桩之间的距离一般在3~7km之间，直线桩的设定要根据具体的地形地物状况和平断面测量的要求综合考虑，两桩距离一般在400m左右，按电力规范“以相邻两直线桩中心为基准延伸直线，其偏离直线方向的角度不应大于180度”左右之规定，平面定位精度应优于±3cm，极端情况下保证±5cm的精度。
该区域采用GPS静态测量技术沿线布设了主导线点，并精确测得各主导线点的坐标，这为定线测量提供了设置基准站的便利条件，如果由于主导线之间的距离太长，地势又复杂，动态GPS系统的数据链难以顺利传递数据，可以在其间加密或延伸了一部分参考点。直线桩放样时，一般将基准站接收机设立在线路的主导线点或由主导线点引伸的参考点上，流动站接收机向转角点两边的线路依次按设计方位角和具体地形地貌放样直线桩。由于GPS流动站的精度是相对于基准站而言的，因而具有一定的相对独立性，为了避免由于起算坐标的误差影响转角段的直线性，每一个转角段均应由一个固定的基准站测定。直线桩要保证3个点一组并两两通视，主要目的是保证平断面测量和后续定位及施工测量在部分桩位被破坏后，还能利用常规方法恢复桩位。同时也便于采用全站仪对GPS点位进行现场检核。如果由于地形的限制，无法保证3个直线桩两两通视，可以加设一定的偏角桩满足上述复桩和检核的要求。
全站仪的现场检核只须检查3点之间的相对关系，无须全线联测。具体放样过程中，除了基准站点位精度影响GPS放样结果精度外，模糊度解算误差、动态基线解算误差，坐标系统转换误差、GPS天线的对中误差等均会影响GPS实时放样结果精度。因而在实际作业过程中，搬迁基准站后，由两个基准站放样测得的同一转角桩可能会有一定的差距(4~16cm)，这个差距不能太大，否则要检查是否有粗差)，这时可以用前一个基准站测得的该转角桩的坐标作为前一个转角段的坐标，后一个基准站测得的该转角桩的坐标作为后一个转角段的坐标，这样可以保证各转角段的直线性。
2.3定位结果的精度分析
GPS实时测量的平面及高程点位精度可达厘米级，不同基准站间所测数据误差满足精度要求，各点位之间也不存在误差累积，直线桩位偏差能满足线路直线测量的要求，与全站仪测定结果也比较符合。GPS实时测量能够满足送电线路定线定位测量的技术要求。
3. GPS实时测量的不足之处
GPS实时测量技术作为一种先进的测量技术，在工程测量中所发挥的巨大作用是有目共睹的，但它也并不是万能的，它也有其自身的局限性：
（1）受卫星状况限制。当卫星系统位置对某区域是最佳的时候，在这段时间内仍然不能很好地被卫星所覆盖，容易产生假值。另外，在路线密布区，卫星信号被地表面覆盖时间较长，使可作业时间受限制。
（2）受天空环境影响。中午受电离层干扰大，共用卫星数少，常接收不到，因而初始化时间很长甚至不能初始化，以至于无法进行测量。
（3）数据链传输受干扰和限制，作业半径比标称距离小。实时数据链传输易受到障碍物如山体，高大建筑物和各种高频信号源的干扰，在传输过程中衰减严重，严重影响作业精度和作业半径，在地形起伏高差较大的山区和城镇密楼区数据链传输信号受到限制。另外，当GPS实时测量作业半径超过一定距离(一般为几公里，每种机型在不同的环境又各不相同)时，测量结果误差会超限。
（4）耗电量较大，需要多个大容量电池才能保证连续作业。
（5）精度和稳定性仍存在问题。由于实时测量较容易受卫星状况，天气状况，数据链传输状况影响的缘故，实时测量的精度和稳定性都不及全站仪，特别是稳定性方面。
4. 结束语
GPS实时测量作为一种工程测量手段，除了定位精度高、操作简单、提供三维坐标外还有以下优点：
（1）实时提供经过检验的成果资料，无需数据后处理。
（2）拥有彼此不通视条件下传递三维坐标的优势，并且不像全站仪导线测量那样产生误差累积。
（3）目前动态GPS具备开放性，用户可以根据自己的特殊应用开发更多的功能。
（4）GPS接收机观测基本实现了自动化、智能化，并具有全天候、经济、观测时间短等诸多优点，极大地提高了测量精度和工作效益，减轻了测量工作的劳动强度。
参考文献
[1]徐绍铨，张华海，杨志强．GPS测量原理及应用[M] 武汉：武汉大学出版社，2003：10-98．
[2]张殿生．电力工程高压送电线路设计手册[M] 北京：中国电力出版社，2004：595-672．
作者简介
时朝珲（1969—），男，本科，助理工程师，主要从事输电检修、运维管理及线路设计和线路工程施工管理工作。
论文作者:时朝珲
论文发表刊物:《电力设备》2016年第7期
论文发表时间:2016/7/4
标签：测量论文; 坐标论文; 基准论文; 精度论文; 作业论文; 转角论文; 实时论文; 《电力设备》2016年第7期论文;