国网自贡供电供电 四川 自贡 643000
【摘 要】近年GPS、RTK技术的出现，为输电线路测量提供了便利。本文针对GPS、RTK技术在输电线路测量中的应用进行了分析。首先，本文介绍了GPS、RTK技术的原理。然后，该文阐述了此技术在输电线路测量的具体应用。最后，本文分析了GPS、RTK技术相对于传统测量技术的优点。
【关键词】输电线路测量；GPS；RTK
0.引言
近些年来，随着我国工业现代化的发展，国家电网建设力度工作量变大，相应的电网建设单位的施工任务也在逐渐增多，输电线路的测量任务也越来越多。同时，要求的测量时间也越来越短，野外测量地形条件也往往很复杂，当下的常规仪器作业根本无法满足这种要求。随着全球定位系统—GPS技术和实时动态测量—RTK技术的出现和推广，这一现状得到了很大的改善。借助GPS技术可以便利地完成诸多测量的工作。GPS测量与传统的测量技术相比，具有精度高、距离远、速度快、操作简便等优点[1-2]。此种方法可显著地提高输电线路的测量速度、精度和生产效率。借助于RTK技术，测量人员可以及时知晓输电线路的测量结果或精度[3]。目前，铁路定测、矿山测量等地形测量领域，GPS、RTK技术已经得到广泛应用。
1.GPS技术和RTK技术的简介
20世纪70年代，美国着手研发一款全球定位系统。最终，在1994年此种系统研发成功，这就是如今被人广为知晓的GPS系统。GPS系统能够实现对全球任一地点进行全方位实时导航与定位的功能。空间卫星设备、地面控制单元和用户接收设备是GPS的三个主要构成部分。GPS测量技术具有全天候、测量精度高、反应快的优点。最初的GPS技术主要应用于军事测量，随着其民用化的推广，如今的GPS技术在汽车导航，大地测绘，野外勘探等诸多领域得到了广泛的应用。
RTK测量技术是依靠载波相位观测量为依据的实时差分测量技术。此种技术的基本思路是：布置一台GPS接收机于基准站上，利用此接收机接收其范围内的GPS卫星信号，同时将相关的监测数据利用无线电传输装置，进行实时传送。用户在利用另一台GPS接收机接收GPS卫星发出的信号的同时，须通过无线电传输装置，接收基准站发出的数据。最后，用户依据相对定位原理，即可实时地计算出用户站的三维坐标。此种方法的测量精度可以达到厘米级。如图1所示为此种方法的示意图。针对实时分析的定位结果，便可实时判断出基准站与用户站的观测结果的好坏、以及解算结果是否是收敛的，并依此来判断求解的结果的正确性，从而避免多余的观测，减少整个观测的时间。RTK测量系统的基本构成包括了：GPS接收设备、数据传输设备、软件系统。
图2 RTK定线示意图
测量的具体方法为：
首先，设基准站于转角桩J2、J3之间，借助移动站先后测量出转角桩J2、J3两点的坐标，并记录下来。然后，将两个转角桩的坐标数据设定为线段的两个端点。其次，以此线段作为参考线，考虑实际情况，将测设直线桩的间隔导入到用户的电子手薄之中，软件就会导出包含各个桩点坐标的数据。最后，凭借这些桩点坐标和RTK给出的导航指示，就能够测设出相应的直线桩Z1、Z2、……Zn。
2.2 断面测量
所谓的断面测量是指找出沿着线路中心线及其两边线方向，或着整个线路垂直方向上的各个地形特征显著变化的点，测出各点的的高度和距离参数。根据测量方向的不同，断面测量又可以细分为纵断面测量和横断面测量两种。其中，纵断面测量是沿着线路中心线进行测量；横断面测量是沿着线路中心的垂直方向进行测量。测量工作区域的地形特征位置的里程、高程是断面测量的主要任务，此种测量主要是为监测出各个特征点和输电线路上各根导线相互之间的相对距离，它对于高程的测量精度要求不高。那么，就能够利用RTK技术快速地进行断面测量。
由于前面的两种测量是同时进行的，因此不需要单独设立基准站。借助RTK技术进行测定断面时，常见的方式有以下两种：
（1）直接利用RTK技术的数据采集，收集各个特征点坐标参数，接着进行内业数据分析，导出整个断面图。
（2）借助RTK分析软件中的断面测量模块对特征点断面测量。在整个测量的过程中，首先，将断面依靠的线路、相应的纵断面设计文件以及整个断面依靠的线路文件导入到文件设置中，并将设计的断面文件导入到纵断面文件之中。设置完整个文件名之后，就可以进入软件的断面测量的界面。这里，断面测量的软件界面显示方法和线路放样显示方法基本相同。然后，移动相应的仪器，如果前点的偏离距离在初始设定的阀值区间之内，依靠输电线路的起伏情况，收集纵断面数据。收集完成之后，根据自身的需要，对数据的格式进行适当的转化。
2.3 杆塔定位测量
所谓的杆塔定位测量就是依靠设定好的线路平断面图上给出的杆塔位置，将其设定到已有线路的中心线上，同时设立杆塔位的中心桩做为标志。
利用RTK技术来测量并设定杆塔位的步骤与第一种测量方法比较相似，将基准站建立在两个相邻的杆塔之间，借助移动站依次测量出该线段的两端点坐标数据。然后，把端点的坐标参数设定成直线两个端点，将该直线视为参考线进行设计图的设计。将杆塔位置和各个端点间的距离导入到电子手簿中，就会生成各个杆塔位桩点的坐标数据，并给出相应的折线文件。依据这些数据坐标数据，利用RTK进行导航，即可设定出各杆塔位桩的位置，并标定之。
2.4 杆塔施工测量
在实际的施工过程中，第一步要再次测量塔位，若在施工时碰到输电线路的中心桩丢失，还要依靠测量来对其进行恢复工作。RTK技术能够将使这些工作变得快速和高效。
2.4.1 从两个已给定的相邻桩位校验或定位出第3个桩位
如图2所示，具体的定位步骤如下：
（1）通过移动站依次定位出已有的1、2号桩位位置数据，同时将其自动地记录在相应的测量软件中。（2）依据线路平断面的定位图或者杆塔明细表，查找出3号桩位相对于2号桩位（或者1号桩位）的相对位置数据，把查出的数据导入到测量软件之中，就能够计算出3号桩位的位置信息。（3）将当下的位置信息实时地传输到测量软件中，利用软件的分析功能，就能够得到当下移动站的实时位置与设计的3号桩位位置之间偏差值，并指导移动站转移到正确的位置上。这样就能够达到定位的目标。（4）在校核3号桩位的位置信息时，可以将移动站放在现有的3号桩位位置上，测量软件会显示此时两者之间的位置上的偏差大小。
2.4.2 在直线段内迅速校核或定位各个直线塔的桩位
当已知某一个直线段的两端转角塔桩位坐标时，仅仅利用移动站就可以得到两个桩位的位置信息，就能够建立一条新线段于电子手簿之中。然后，将移动站转移到两端点中间任任意一个直线塔的桩位位置，即可利用软件分析出该桩位与直线之间的偏差值，以及其与已有桩位之间的距离。将测量得到的距离值与设计的图纸上的数值比较，就能够校验桩位的正确性。反之，从设计的图纸上查询到距离值，然后导入到手簿中，同样能够定位待定的桩位点坐标。
2.4.3 校验转角塔的转角偏差
借助移动站来测量和确定转角塔，以及位于它前后位置上的两个基塔桩位位置，然后，利用软件就能够计算出现实中的转角角度。最后，将其与设计的图纸上的转角比较，就能够校验转角的偏差值。
3.GPS、RTK技术与常规测量技术的特点比较
3.1 测量时的通视要求低
利用常规仪器（一般利用经纬仪和全站仪进行测量）进行作业时，应当确保测站与镜站保持通视的状态。而利用GPS、RTK技术进行测量，各个站点之间就不需要保证通视。这就有效避免了对于林木的砍伐，不仅保证了环境不受破坏，而且极大地降低了作业时的经济成本。
3.2 测量作业的距离长
目前，常规仪器测量作业范围为3km，大于这一范围必须转移站点；而利用了GPS、RTK技术之后，测量的作业范围扩展到了15km，若站点包含了VRS网络地区或者是移动、联通的通讯信号畅通的区域，能够借助VRS实施对架空输电线路的测量工作，其测量范围将不受距离远近的限制。
3.3 系统的独立性好
常规的测量仪器需要测站和镜站相互之间的协调配合，操作麻烦，进度缓慢。而GPS、RTK技术有着极强的独立性。在测量时，基站和移动站都是独立存在的，极大地提高了工作的效率。
3.4 测量时基本不受气候的影响
常规测量仪器工作都会受到天气的影响。在野外作业时，遇到雾、雨天、霾天等能见度较差的情况时，仪器将不能很好地工作；GPS、RTK技术是依赖卫星定位，可以不受地点、环境的限制。
3.5 测量时受光线的影响小
黄昏或黑夜时，由于无法看清目标，常规的测量仪器无法正常工作；利用 GPS、RTK技术，可以实现全天候的测量。
3.6 精度可靠性较常规仪器高
一般而言，常规仪器作业方式得到的精度较高。而当测量的距离较远时，由于地形等环境因素的影响，测量的精度难以达到5 cm。相比之下，GPS、RTK技术的精度不受地形和距离的限制，其精度只与卫星的测定精度有关，一般都能保证3cm以内的测量精度。
3.7 测量数据的采集方法简单
利用常规的仪器进行测量，仅仅能够测量出平距、高差、坐标等数据，相应的草图记录则需要另外配置；而GPS、RTK技术测量简单，横、纵断面数据以及平面信息能够输入电力设计软件，并绘制成图。
4.结束语
总之，GPS、RTK技术的出现和推广对于输电线路的实地测量工作具有重要的意义。它颠覆了传统的测量方法，极大地解放了生产力，给测量工作提供了极大地便利。它使输电线路的测量方式和作业方法取得了质的飞跃，此种方法的测量的精度和测量效率相对于传统方法取得了长足的进步。
参考文献：
[1] 江新清.RTK在输电线路测量中的应用[J].武汉电力职业技术学院学报，2008（6）：27-28.
[2] 谭吉学.GPS RTK测量技术在高压输电线路勘测工程中的应用[J].现代测绘，2005，28（5）：28-30.
[3] 赵娜，冯静.GPS RTK在输电线路测量中的应用[J].矿山测量，2012（1）：23-24.
论文作者:邹跃辉
论文发表刊物:《低碳地产》2016年第10期
论文发表时间:2016/8/31
标签：测量论文; 技术论文; 线路论文; 断面论文; 杆塔论文; 位置论文; 坐标论文; 《低碳地产》2016年第10期论文;