基于gps rtk在廈門～英春220kvⅰ、ⅱ回線路工程定位的應用研究

1、<p><b>　　龍巖學院</b></p><p>　　資源工程學院畢業(yè)論文</p><p>　　題 目：基于GPS RTK在廈門～英春220kVⅠ、Ⅱ回線路工程定位的應用研究</p><p><b>　　資源工程學院印制</b></p><p>　　基于GPS RTK在廈門～英春2

2、20kVⅠ、Ⅱ回線路工程定位的應用研究</p><p>　　【摘要】：由于經(jīng)濟快速發(fā)展需要大量的電力消耗，促進了電網(wǎng)建設，但是大部分輸電線路位于山地丘陵， 通視條件差，傳統(tǒng)光學儀器無法滿足測量需要 。GPS RTK測量技術(shù)的出現(xiàn)彌補了這一缺陷，它能方便、 快速 、準確地完成測量工作。本文基于筆者去年從事電力測量的相關實習經(jīng)驗，以GRS RTK 在電力線路測量中的應用為研究對象，描述了電力線路測量的現(xiàn)狀，介紹了GP

3、S RTK系統(tǒng)的組成、工作原理及相關作業(yè)流程。并通過廈門～英春220kVⅠ、Ⅱ回線路工程定位項目實踐，闡述了GPS RTK技術(shù)在電力線路測量工作中的應用：靜態(tài)控制測量、定線測量、樁間距離測量、平斷面測量、桿塔測量等。以便使讀者更好的了解GPS RTK技術(shù)的發(fā)展對電力建設的意義。</p><p>　　【關鍵詞】：GPS；ＲＴＫ；控制測量；工程定位；</p><p><b>　　目

4、 錄</b></p><p><b>　　1．引 言5</b></p><p>　　1.1 輸電線路測量現(xiàn)狀5</p><p>　　1.1.1輸電線路基本知識5</p><p>　　1.1.2輸電線路的特點5</p><p>　　1.1.3傳統(tǒng)測量技術(shù)的弊端5</p

5、><p>　　1.2 GPS RTK引入電力測量的意義6</p><p>　　2．GPS RTK的工作原理6</p><p>　　2.1 GPS的定位原理6</p><p>　　2.2 RTK的工作原理6</p><p>　　3. GPS RTK技術(shù)測量的技術(shù)方案7</p><p>　　3

6、.1 搜集測區(qū)資料7</p><p>　　3.2 GPS控制網(wǎng)的技術(shù)設計7</p><p>　　3.3 GPS 靜態(tài)控制7</p><p>　　3.3.1選點埋石7</p><p>　　3.3.2靜態(tài)觀測8</p><p>　　3.3.3數(shù)據(jù)處理8</p><p>　　3.4 RTK

7、 測量8</p><p>　　3.5 RTK的精度控制8</p><p>　　3.5.1 誤差來源8</p><p>　　3.5.2 精度控制9</p><p><b>　　4．工程實例9</b></p><p><b>　　4.1工程概況9</b></p&

8、gt;<p>　　4.2 GPS測量的技術(shù)設計9</p><p>　　4.2.1設計依據(jù)。9</p><p>　　4.2.2設計精度10</p><p>　　4.2.3設計基準和網(wǎng)形10</p><p>　　4.2.4觀測設備和人員10</p><p>　　4.3 GPS靜態(tài)測量10</

9、p><p>　　4.3.1控制點的選點與埋石10</p><p>　　4.3.2原有控制點數(shù)據(jù)11</p><p>　　4.3.3布網(wǎng)方案11</p><p>　　4.3.4 GPS測量11</p><p>　　4.3.5 GPS 數(shù)據(jù)處理12</p><p>　　4.4 RTK動態(tài)測量

10、12</p><p>　　4.4.1作業(yè)方式和工作內(nèi)容12</p><p>　　4.4.2測區(qū)轉(zhuǎn)換參數(shù)13</p><p>　　4.4.3基準站的設置13</p><p>　　4.4.4實測定位13</p><p>　　4.5終勘定位14</p><p>　　4.5.1 定線測量14

11、</p><p>　　4.5.2 樁間距離測量14</p><p>　　4.5.3平斷面測量15</p><p>　　4.5.4 桿塔測量15</p><p>　　4.6注意事項16</p><p><b>　　5．結(jié) 論17</b></p><p><b

12、>　　6．致 謝18</b></p><p><b>　　參考文獻：18</b></p><p><b>　　1．引 言</b></p><p>　　GPS即全球定位系統(tǒng)（Global Positioning System）是美國從上世紀 70年代開始研制歷時20年耗資 200億美元，于1994年

13、全面建成的衛(wèi)星導航定位系統(tǒng)。作為新一代的衛(wèi)星導航定位系統(tǒng)，因其具有高精度的連續(xù)實時精密三維導航與定位功能，并且具有良好的抗干擾性，已成為在航空、航天、軍事、交通運輸、資源勘探、通信氣象等領域被廣泛采用的系統(tǒng)。我國測繪部門使用 GPS 也近十年了，它最初主要用于高精度大地測量和控制測量，建立各種類型和等級的測量控制網(wǎng)，現(xiàn)在它除了繼續(xù)在這些領域發(fā)揮著重要作用外還在測量領域的其它方面得到充分的應用。電力工程因為其所處地形條件復雜，傳統(tǒng)測量技術(shù)

14、難以滿足工程建設要求，GPS測量則充分顯示其優(yōu)越性。</p><p>　　1.1 輸電線路測量現(xiàn)狀</p><p>　　1.1.1輸電線路基本知識</p><p>　　發(fā)電廠生產(chǎn)的電能，是通過高壓送電線路輸送到用電中心的變電所，經(jīng)過變電所降壓，再送給用戶的。送電線路分為電纜線路和架空線路兩種。電纜線路一般是將導線敷設于地下，造價較高；架空線路是用桿塔把導線懸掛在空中

15、，易于發(fā)現(xiàn)故障和檢修。所以遠距離送電一般都采用架空輸電線路(以下簡稱輸電線路或線路)?！　∧壳埃覈Ｓ玫乃碗娋€路額定電壓主要分為10kV、35kV、110kV、220kV、330kV、500kV 等6種，輸電線路見圖1-1。</p><p><b>　　圖1-1 輸電線路</b></p><p>　　1.1.2輸電線路的特點</p><p>

16、;　　隨著近幾年我國電網(wǎng)建設力度的加大， 電網(wǎng)建設施工企業(yè)所承擔的施工任務也在逐年增加， 測量任務越來越多， 野外地形條件越來越復雜。但是大部分輸電線路位于山地丘陵，植被茂密，通視條件差，而位于平原區(qū)也可能由于建筑物太多造成通視情況不好。山地地形的復雜可能造成勘測人員迷路，走錯路線，走錯位置等，不但沒有人身安全且影響了工作效率。其次測區(qū)分布沿線路呈帶狀，并且較長，綿延幾十公里甚至幾百公里，很難通過一次勘測就可以完全通過，需要經(jīng)過反復修改

17、線路走向，勘測人員體力付出較大。而且由于線路很長容易出現(xiàn)較大的誤差累計，同時高程受地球曲率影響也較大。</p><p>　　1.1.3傳統(tǒng)測量技術(shù)的弊端</p><p>　　電力線路測量工作起初使用經(jīng)緯儀進行，遇到障礙物時，用鋼尺配合經(jīng)緯儀進行間接定線，效率低下，精度不能滿足工程建設的需要。其后發(fā)展為使用全站儀測量，需要測量人員拿著花桿沿著線路跑，并且還要兼顧風偏點、危險斷面點等。然而現(xiàn)在

18、的電力線路，特別是高壓送電線路一般都選擇在山區(qū)通過，植被茂密地形復雜，導致工作強度大，人身安全無法保證，而且當用花桿來測量地物時，花桿不可避免地會傾斜，特別是立高花桿時更無法保持花桿直立，嚴重影響測量成果的精度。</p><p>　　傳統(tǒng)測量方法測量時需要滿足通視條件，而當前送電線路基本都選擇在山區(qū)通行，很難滿足通視條件，或者需要砍伐樹木才能滿足通視。這樣不但工作量大，而且損壞植被、破壞環(huán)境，與國家倡導的愛護環(huán)境

19、、環(huán)保施工的政策相違背。</p><p>　　1.2 GPS RTK引入電力測量的意義</p><p>　　TK(Real Time kinematic)是GPS發(fā)展的最新成果，由于采用了先進的衛(wèi)星捕獲和跟蹤技術(shù)，觀測時間大大縮短，可以為測量提供實時高精度的定位結(jié)果。RTK測量不受天氣、地形、通視等條件的限制，而且操作簡便、作業(yè)靈活、工作效率高，誤差分布均勻，不存在誤差積累問題。采用RTK

20、來進行測量，能夠?qū)崟r知道定位精度，避免了因精度不夠而需反測的煩惱。</p><p>　　GPS RTK技術(shù)的出現(xiàn)，給輸變電線路的施工測量帶來了歷史性的變革。RTK可以在任何地點、任何時候準確地測量到物體瞬時的位置。這項技術(shù)的應用使得線路航測的大規(guī)模落實路徑測量和實時動態(tài)放位測量變?yōu)楝F(xiàn)實。GPS RKT應用于桿塔放位時，可取消傳統(tǒng)測量放位中那些依靠體力(如上樹搖旗吶喊、多次反復奔波)才能完成的串通直線及定線測量、樁

21、間距離與高差測量等數(shù)道工序，而直接對每基塔位進行實時動態(tài)的放樣測量，實現(xiàn)了一步法放樣定位。這樣，簡化了工序，節(jié)省了大量人力、物力，總工效提高了2～3倍。另外，由于RTK 對通視的要求低，就避免部分地物的拆除和大量樹林的砍伐，保持了生態(tài)平衡，取得了良好的環(huán)境效益。由此可見，GPS RTK技術(shù)的應用于電力線路的建設的研究具有重要的實踐意義。</p><p>　　2．GPS RTK的工作原理</p>&l

22、t;p>　　2.1 GPS的定位原理</p><p>　　GPS定位系統(tǒng)由GPS衛(wèi)星及其星座、地面控制部分以及用戶設備部分3大部分組成。其中空間部分由7顆試驗衛(wèi)星和24顆GPS工作衛(wèi)星組成；GPS的地面控制系統(tǒng)包括一個主控站、三個注入站和五個監(jiān)測站；用戶設備部分按其功能可分為硬件和軟件2個部分。三者具有獨立的功能和作用， 又有機結(jié)合形成完整系統(tǒng)。[1]</p><p>　　GPS 定

23、位的基本原理是根據(jù)高速運動的衛(wèi)星瞬間位置作為已知的起算數(shù)據(jù)，采用空間距離交會的方法，確定待測點的位置。在需要的位置p點架設GPS 接收機，在某一時刻ti同時接收了三顆(a、b、c)以上的 GPS 衛(wèi)星所發(fā)出的導航電文，通過一系列數(shù)據(jù)處理和計算可求得該時刻GPS接收機至GPS衛(wèi)星的距離 sap、sbp、scp，同樣通過接收衛(wèi)星星歷可獲得該時刻這些衛(wèi)星在空間的位置（三維坐標）[2].。從而用距離交會的方法求得 p 點的維坐標（xp，yp，z

24、p）。[3]</p><p>　　2.2 RTK的工作原理</p><p>　　RTK（Real Time Kinematic）技術(shù)是以載波相位測量與數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)相結(jié)合的以載波相位測量為依據(jù)的實時差分GPS測量技術(shù)。它能夠?qū)崟r地提供測站點在指定坐標系中的三維定位結(jié)果，并達到厘米級精度，是GPS測量技術(shù)發(fā)展里程中的一個標志。它由基準站接收機、數(shù)據(jù)鏈、流動站接收機三部分組成。</p>

25、;<p>　　RTK基本工作原理，見圖2-1：它利用2臺及以上GPS接收機同時接收衛(wèi)星信號，其中一臺安置在已知坐標點上作為基準站，將一些必要的數(shù)據(jù)輸入控制手簿，如基準站的坐標、高程、坐標系轉(zhuǎn)換參數(shù)、水平面擬合參數(shù)等，另一臺用來測定未知點的坐標——移動站。基準站根據(jù)該點的準確坐標求出其到衛(wèi)星的距離改正數(shù)，并將這一改正數(shù)通過無線電傳輸設備，實時地發(fā)送給流動站。流動站GPS接收機在接收GPS衛(wèi)星信號的同時，通過無線接收設備，接收

26、基準站傳輸?shù)馁Y料，然后根據(jù)相對定位的原理，實時解算出流動站的三維坐標及其精度（即基準站和流動站坐標差△X、△Y、△H，加上基準坐標得到的每個點的WGS－84坐標，通過坐標轉(zhuǎn)換參數(shù)得出流動站每個點的平面坐標X、Y和海拔高H），歷時不到一秒鐘。</p><p>　　圖2-1 RTK工作原理</p><p>　　3. GPS RTK技術(shù)測量的技術(shù)方案</p><p>　　

27、3.1 搜集測區(qū)資料</p><p>　　根據(jù)收到的測量任務指示書收集測區(qū)相關資料，包括：測區(qū)隸屬的行政管轄；測區(qū)范圍的地理坐標，控制面積；測區(qū)的交通狀況和人文地理；測區(qū)的地形及氣候狀況；測區(qū)控制點的坐標、等級、中央子午線、坐標系、埋設地點，并對控制點的分析、評價，查看控制點保存是否完好，是否影響GPS靜態(tài)聯(lián)測。</p><p>　　3.2 GPS控制網(wǎng)的技術(shù)設計</p>&

28、lt;p>　　GPS控制網(wǎng)技術(shù)設計的一般原則要充分考慮建立GPS控制網(wǎng)的應用范圍，并且采用分級布網(wǎng)的方案：為提高GPS網(wǎng)的可靠性，各級GPS網(wǎng)必須布設成由獨立的GPS基線向量邊(或簡稱為GPS邊)構(gòu)成的閉合圖形網(wǎng)，閉合圖形可以是三邊形、四邊形或多邊形，也可以包含一些附合路線，GPS網(wǎng)中不允許存在支線。</p><p>　　GPS控制網(wǎng)的技術(shù)設計包括控制網(wǎng)的設計依據(jù)、設計精度（見表3-1、表3-2）、GPS網(wǎng)

29、的基準網(wǎng)型以及觀測設備人員等。</p><p>　　表3-1 GPS測量精度分級(一) </p><p>　　表3-2 GPS測量精度分級(二) </p><p>　　3.3 GPS 靜態(tài)控制</p><p>　　3.3.1選點埋石 </p><p>　　GPS點

30、位的選擇應符合技術(shù)要求，有利于使用其它測量方法進行聯(lián)測；點位的基礎應堅實穩(wěn)固，易于長期保存，并有利于安全作業(yè)；點位應便于安置接收設備和操作，視野開闊，被測衛(wèi)星的地平高度角應大于15，溢保證GPS信號接收；點位應遠離大功率無線點發(fā)射源（如電視臺、微波站等），其距離不得小于200m，并應遠離高壓輸電線，其距離不得小于50m，以免產(chǎn)生多路徑效應誤差。</p><p>　　3.3.2靜態(tài)觀測 </p>&l

31、t;p>　　每時段采集數(shù)據(jù)前，作業(yè)員應量取天線高，查看此時段的接收衛(wèi)星數(shù)、衛(wèi)星號、故障情況；一個時段觀測過程中不得進行關閉接收機又重新啟動、進行接收機初始化（發(fā)現(xiàn)故障除外）、改變衛(wèi)星高度角、改變數(shù)據(jù)采集間隔、改變天線位置；觀測員在作業(yè)期間不得擅自離開測站，并應防止儀器受震動和被移動，防止人和其它物體靠近儀器、以免遮擋衛(wèi)星信號；觀測時不應在接收機旁使用手機和對講機，避免干擾衛(wèi)星信號；在觀測過程中應保證接收機正常工作，數(shù)據(jù)記錄正確；觀

32、測結(jié)束后再次量取天線高，量至mm，兩次天線高之差不應大于3mm。</p><p><b>　　3.3.3數(shù)據(jù)處理</b></p><p>　　可采用徠卡LEICA Geo office軟件包、南方公司的GPS數(shù)據(jù)處理軟件包GPSPro或天寶公司的數(shù)據(jù)處理軟件包TGO進行基線處理與平差與坐標轉(zhuǎn)換計算。對不同類型接收機采集的數(shù)據(jù)采用其配套軟件進行編輯，生成通用RENIX數(shù)

33、據(jù)，輸入最終所采用的數(shù)據(jù)處理軟件包，進行基線處理、自由網(wǎng)平差，得到各測站點的WGS-84大地坐標及有關精度信息。然后利用所選取的GPS數(shù)據(jù)處理軟件，將測區(qū)控制點WGS-84坐標轉(zhuǎn)換成的北京54坐標。控制點高程根據(jù)聯(lián)測的已知高程點進行GPS 高程擬合后，得到控制點的擬合高程，高程基準為1985年國家高程系。</p><p>　　3.4 RTK 測量</p><p>　　RTK在輸電線路建設中

34、的應用主要用于定線、定位、直線樁位及塔位的放樣，另外還有平斷面的測量。GPS所能直接提供的數(shù)據(jù)形式就是坐標，RTK最主要的兩大功能就是實時測圖和工程放樣，我們所用的基本都是放樣功能。對于平斷面測量時也同樣是利用放樣功能記錄下每個地物的點坐標，利用事先約定的點標識來區(qū)別不同的地物，也可以利用同樣的方法測量塔位地形圖。</p><p>　　RTK要求一臺基準站和至少一臺流動站及相配套的數(shù)據(jù)通訊鏈。基準站實時地把測站信

35、息和所有觀測值通過數(shù)據(jù)鏈傳遞給流動站，流動站用先進的處理技術(shù)來瞬時求出流動站的三維坐標。從前面論述的測量原理可知，借助于基準站可以方便地得到各不同樁位相對基準站的精確位置，也就可解算出各樁位間的相互位置。同樣，根據(jù)圖紙已知待定樁位相對于某確定樁的位置值，就可借助于移動站找到待定樁的實際位置。這些計算和顯示都由軟件自動實時進行。在實際工作中為方便測量和減小誤差，一般將基準站設在工作區(qū)域的中央位置。其設置無嚴格要求，但在整個測量工作中是絕對

36、不可改變的。</p><p>　　3.5 RTK的精度控制 </p><p>　　3.5.1 誤差來源</p><p>　　RTK測量誤差產(chǎn)生的原因很多，概括起來有以下三個方面[4]：</p><p>　　測量儀器：由于每一種儀器只具有一定限度的準確度，由此觀測的數(shù)據(jù)必然帶有誤差。同時，儀器本身也有一定的誤差，比如：接收機鐘差，GPS接收機所

37、使用的鐘的鐘面時與 GPS標準時之間的差異；接收機天線相位中心偏差，GPS 接收機天線的標稱相位中心與其真實的相位中心之的差異。  觀測者：由于觀測者的感覺器官的鑒別能力有一定的局限，所以在儀器的操作過程中也會產(chǎn)生誤差。同時，觀測者的技術(shù)水準和工作態(tài)度也是對觀測數(shù)據(jù)質(zhì)量有直接影響的重要因素。如由于GPS控制部分的問題或用戶在進行數(shù)據(jù)處理時引入的誤差等  外界條件：測量時的外界條件，如溫度、濕度、風力、大氣

38、折光等因素和變化都會對觀測的數(shù)據(jù)直接產(chǎn)生影響。特別是高精度的測量，更重視外界條件產(chǎn)生的觀測誤差。例如：1） 多路徑誤差。多路徑誤差是RTK測量中最嚴重的誤差，由于接收機受周圍環(huán)境的影響，使得接收機所接收到的衛(wèi)星信號中還包含有各種反射和折射信號的影響，其誤差一般為幾厘米，高反射環(huán)境下可超過lOcm。 </p><p>　　2） 地球曲率引起的誤差 。在進行坐標系測量時，由于測量結(jié)果是用水平面代替水準面，由于地球曲

39、率的影響，無可避免地會造成測量誤差。當基準站與流動站之間的距離不超過15km時 [5]，GPS RTK差分測量的水平面定位精度能達到厘米級。而高程誤差與距離的平方成正比 [6]。</p><p>　　3.5.2 精度控制</p><p>　　在論述RTK技術(shù)的原理時，我們知道，RTK測量的關鍵是確定整周未知數(shù)，能否連續(xù)地、可靠地接收基準站播發(fā)的信號，是RTK能否成功的決定因素。在實際應用中

40、，來自各方面的干擾，較高處，避開電視、電臺發(fā)射塔、微波站、飛機場、高壓線、和大面積水域等。除此之外，為了保證地物點的測量精度，我們還要對接收機天線進行校驗，選擇有削弱多路徑誤差的各種技術(shù)的天降低了RTK的可靠性和精度。為了保證地物點的測量精度，基準站上空應無大面積遮蔽和影響數(shù)據(jù)鏈通訊的無線電干擾，并避免多路徑效應，因此RTK基準站點位應選擇在視野開闊的建筑物頂部或地勢線。同時，我們還要不斷利用新的數(shù)據(jù)處理技術(shù)，以削弱各種誤差帶來的影響。

41、</p><p>　　當然，針對線路的勘測，盡量選擇較好的測量時段。另外，可以適當?shù)挠昧鲃诱炯用芸刂泣c，以解決作業(yè)半徑不足的問題；對于植被較密集地帶則必須砍伐樹木，雖然RTK無累計誤差，但由于有高程異常和數(shù)據(jù)鏈傳輸誤差因素等一些問題，必須對RTK進行質(zhì)量控制，針對輸電線路勘測比較行之有效和方便的方法就是已知點檢核比較法，在每次工作之前，先檢查已知點，對比兩次差值，一般情況都不會超過5cm。[9]</p>

42、;<p><b>　　4．工程實例</b></p><p><b>　　4.1工程概況</b></p><p>　　本工程線路起自已建的廈門500kV變220kV構(gòu)架，終止于已建的英春220kV變構(gòu)架，雙回路，線路總長度約14.0km；其中英春變出線段約2.8km雙回路已建；新建段長度約11.2km，其中廈李III回（該線路已開斷進

43、廈門西牽引變，為保持前后命名的一致，本工程暫時仍采用廈李III回命名）#11～#14段（雙回路）改遷1.3km。導線截面為2×630mm2，地線一根為OPGW復合光纜地線，另一根為良導體地線。新建段線路建設地點處于廈門市同安區(qū)，已建段線路建設地點處于集美區(qū)。</p><p>　　為理順電網(wǎng)分布，加強電網(wǎng)可靠性，本工程擬對原廈李III回與原廈春I回線路進行對調(diào)，避免了兩者之間交叉跨越及本工程利用原廈春I回

44、走廊改造時存在多次跨越房屋、廠房的問題。 </p><p>　　4.2 GPS測量的技術(shù)設計</p><p>　　4.2.1設計依據(jù)。</p><p>　?。?）依據(jù)本院工技部下達的本工程《工程勘察任務書》(2010)勘字09號和本院線路設計部提供的本工程《線路工程終勘聯(lián)系書》（工程檢索號：35-S592S）的要求按期完成各項測量工作。</p><

45、;p>　?。?）本線路工程主要采用工程測量的方法進行控制測量和平斷面量測。嚴格執(zhí)行《工程測量規(guī)范》(GB50026-2007)和《全球定位系統(tǒng)（GPS）測量規(guī)范》（GB/T 18314-2001）。根據(jù)可研審批的路徑方案，結(jié)合1：10000線路路徑圖，進行靜態(tài)GPS控制測量。根據(jù)1：10000地形圖沿路徑附近合理布設外業(yè)控制網(wǎng)（點），認真施測、檢查、平差計算。</p><p>　?。?）外業(yè)終勘定位原則上采

46、用二次終勘定位方式進行作業(yè)。嚴格執(zhí)行《220kV及以下架空送電線路勘測技術(shù)規(guī)程》(DL/T 5076-2008)。采用RTKGPS進行定線和施測各轉(zhuǎn)角塔位，全站儀或RTKGPS進行直線塔位干線測量和平斷面檢查測量。外業(yè)工作應嚴密組織實施，對于控制桿塔高度的重要平斷面點和風偏斷面點，特別是重要交叉跨越點，應認真施測和校測。（4）線路跨越的重要森林植被或經(jīng)濟作物的種類、高度與范圍應在平斷面圖中表示清楚。塔基斷面測量應滿足設計要求，嚴禁估測。

47、線路跨越已有建筑物應進行認真檢查。采用TL航測軟件包編輯、優(yōu)化生成CAD平斷面圖提供設計使用。</p><p>　?。?）測量并計算全線塔位（樁位）北京54橢球下的平面坐標（X，Y，H）和地理坐標（經(jīng)度、緯度，高程）。按我院“貫標”要求經(jīng)各級校審后提供測量成品，并及時將有關測量資料歸檔保存。 </p><p><b>　　4.2.2設計精度</b&g

48、t;</p><p>　　根據(jù)工程需要和測區(qū)情況，選擇 E級 GPS網(wǎng)作為測區(qū)首級控制網(wǎng)。要求平均邊長小于 1km，最弱邊相對中誤差小于 1 /20000，點位中誤差最大為 ± 9mm， GPS接收機標稱精度的固定誤差 a≤20mm，比例誤差系數(shù) b≤10 × 10 - 6。[7]</p><p>　　4.2.3設計基準和網(wǎng)形</p><p>　

49、　電力工程控制網(wǎng)是電力工程建設、管理和維護的基礎，其網(wǎng)型和精度要求與電力工程項目的性質(zhì)、規(guī)模密切相關。本工程控制網(wǎng)共10個點，其中聯(lián)測已知平面控制點4個地區(qū)，高程控制點3個， GPS擬合高程點7個。采用3臺GPS接收機觀測，網(wǎng)形布設成邊連式。[10]</p><p>　　4.2.4觀測設備和人員</p><p>　　工程組采用3臺徠卡GPS1230雙頻接收機、1臺TC802全站儀和1臺TC

50、307全站儀，面包車2部，負責人1人參加人員5人。</p><p>　　4.3 GPS靜態(tài)測量</p><p>　　4.3.1控制點的選點與埋石</p><p>　　雖然線路的勘測對精度要求相對較低，選點時不必考慮網(wǎng)形，但須注意線路左右兩側(cè)控制點位個數(shù)的分布基本相當，并且相鄰兩點間距離不大于4km，因為要保證在RTK的作業(yè)半徑內(nèi)。所有相鄰兩點聯(lián)機呈現(xiàn)鋸齒形，線路中線

51、貫穿其中?？刂泣c選在地勢較高、上方無遮擋的開闊地方；使用水泥護樁、鐵標芯或在永久建筑物上做標記。控制點設在線路路徑走向附近且交通便利的地方，在點之記上注明其位置。</p><p>　　控制點選擇在土質(zhì)堅實且能夠長久保存的地方。直接在選擇好的位置挖掘長、寬、高30cm×30cm×60cm深坑，采用混凝土攪拌壓實，中間設置帶有十字刻劃的鐵標，見圖4-1。建筑物刻劃點應刻上十字星和20cm×

52、;20cm的正方形外框；在水泥路上刻石在中心打出10cm×10cm的空洞，安上特制鐵標志并用混凝土澆灌牢固，刻劃20cm×20cm外框，見圖4-2。</p><p>　　12cm 20CM </p><p>　　40或60cm </p><p><b>　　20cm&l

53、t;/b></p><p>　　圖4-1 圖4-2</p><p>　　控制點可能密度不夠，需要加密，加密控制點在野外選定后，若在土質(zhì)實地上則需打上木樁，木樁頂面與地面高差應小于5cm，且木樁中心打上鐵釘作為標識；若在水泥地則應刻劃記號。加密控制點應用紅漆寫上點名。</p><p>　

54、　控制點埋石，見圖4-3，在埋石工作完成后對點之記進行繪制和整理，采用標準A4紙張打印輸出，確保點之記內(nèi)容完整、格式統(tǒng)一、整飾美觀。點之記中的交通路線圖、交通情況、點位略圖及點位說明應盡可能多地增加找點信息，以便查找點位，并力求簡單明了、語言精練。</p><p>　　圖4-3 XY01控制點</p><p>　　4.3.2原有控制點數(shù)據(jù)</p><p>　　從福建

55、省地理信息中心收集C（三）級GPS控制點和原來變電站地形圖測繪時布設的控制點3個（A052、589P、587P），通過現(xiàn)場踏勘確認點位完整可靠與所收集數(shù)據(jù)一致，可做為起算數(shù)據(jù)用于控制點聯(lián)測和加密[11]。</p><p><b>　　4.3.3布網(wǎng)方案</b></p><p>　　以收集到的控制點A052、589P、587P為起算點，按邊連式布設E級GPS控制網(wǎng)，見圖

56、4-4。點位周圍的視野開闊，無樹木和其它建筑物及各種障礙物，點位遠離高壓電線、電視轉(zhuǎn)播臺、電視臺、強的干擾臺、主建筑物等。GPS點位選擇保證有二個以上方向通視；困難地方有一個方向通視。</p><p>　　圖4-4 測區(qū)控制網(wǎng)</p><p>　　4.3.4 GPS測量</p><p>　　由于輸電線路精度要求相對不是很高，所以我們在野外靜態(tài)觀測時兩期觀測之間只保證

57、聯(lián)測一個公共點，而不是公共邊。觀測時段長短視邊長而定，由于大部分為3km左右，所以大部分時段是40到120分鐘。</p><p>　　表4-1 GPS測量各項技術(shù)指標規(guī)定 [12]</p><p>　　4.3.5 GPS 數(shù)據(jù)處理</p><p>　　外業(yè)采集數(shù)據(jù)完成后，進行數(shù)據(jù)處理及平差計算，使用廣播星歷進行計算?；€解算及平差計算，采用徠卡LEICA Geo o

58、ffice處理軟件進行，見圖4-5。整個測區(qū)以A052點的單點定位解為起算，解算所有基線，剔除一部分不合理的基線后，進行無約束平差確定的有效觀測量基礎上，以控制點587P和589P為約束，進行WGS－84三維約束平差及平面二維約束平差，以GPS01為檢查。各項精度指標以及成果取得滿足《GPS規(guī)范》相關規(guī)定要求。然后利用徠卡LEICA Geo office數(shù)據(jù)處理軟件，將測區(qū)控制點WGS-84坐標轉(zhuǎn)換成的北京54坐標。控制點高程根據(jù)聯(lián)測的

59、已知高程點進行GPS 高程擬合后，得到控制點的擬合高程，高程基準為1985年國家高程系。</p><p>　　圖4-5 靜態(tài)測量數(shù)據(jù)處理</p><p>　　4.4 RTK動態(tài)測量</p><p>　　4.4.1作業(yè)方式和工作內(nèi)容</p><p>　　送電線路的作業(yè)原則是要保證線路在兩個轉(zhuǎn)角電之間的直線性。兩個轉(zhuǎn)角樁之間的距離一般在２－１５k

60、m之間，直線樁的設定要根據(jù)具體的地形地物狀況和平斷面測量的要求綜合考慮，兩樁距離一般在４００m左右，按電力規(guī)范“以相鄰兩直線樁中心為基準延伸直線，其偏離直線方向的角度不應大于１８０°±１＇”的規(guī)定，平面定位精度應優(yōu)于±３ｃｍ，極端情況下保證±５ｃｍ。</p><p>　　本工程主要工作方式以“先定線后平斷面測量”一次終勘定位方式完成。首先，用GPS定出轉(zhuǎn)角塔位置，得到全線轉(zhuǎn)

61、角塔位坐標；然后根據(jù)轉(zhuǎn)角塔位坐標，結(jié)合1：10000地形圖，專業(yè)技術(shù)人員完成送電線路路徑選線工作。選線完成后，根據(jù)線路轉(zhuǎn)角坐標，利用GPS RTK和全站儀，進行野外線路定線工作：每基桿塔準確位置測定、線路平斷面測量和塔基斷面測量。最后，采用“架空送電線路測量軟件包”進行線路平斷面圖編輯，并生成正確的平斷面圖及相關塔位坐標和圖形數(shù)據(jù)文件，提供設計使用。</p><p>　　4.4.2測區(qū)轉(zhuǎn)換參數(shù)</p>

62、<p>　　本工程采用廈門坐標系，利用ＧＰＳ采集已知點的８４坐標進行坐標轉(zhuǎn)換求得轉(zhuǎn)換參數(shù)，然后根據(jù)轉(zhuǎn)換參數(shù)求得未知點坐標。RTK的測量方法通常采用“鍵入?yún)?shù)”，該方法是將參考站架設在其中的一個控制點上，在儀器中求出該點的WGS84 坐標，然后用流動站去測量幾個控制點的 WGS84坐標。（控制點要能覆蓋整個測區(qū)）并將對應的地方坐標輸入到接收機中，進行計算坐標轉(zhuǎn)換參數(shù)。將求出的轉(zhuǎn)換參數(shù)直接輸入到儀器中，然后流動站可以直接進行測

63、量放樣。[10]轉(zhuǎn)換參數(shù)在整個區(qū)域只需在參考站上求一次 WGS84坐標值，以后再架在該點時，直接調(diào)用上次存儲的 WGS84坐標。</p><p>　　圖4-6 RTK 接手機操作界面</p><p>　　4.4.3基準站的設置</p><p>　　GPSRTK定位的數(shù)據(jù)處理過程是基準站和流動站之間的單基線處理過程，基準站和流動站的觀測數(shù)據(jù)質(zhì)量好壞、無線電的信號傳播質(zhì)

64、量好壞對定位結(jié)果的影響很大，基準站位置的有利選擇非常重要。RTK測量中，流動站隨著基準站距離增大，初始化時間增長，精度將會降低，所以流動站與基準站之間距離不能太大，一般不超過10Km范圍。同時要考慮基準站上空無衛(wèi)星信號的大面積遮蓋和影響RTK數(shù)據(jù)鏈通訊的無線電干擾，以及提高基準站無線架設高度。</p><p>　　基準站的設置含建立項目和坐標系統(tǒng)管理、基準站電臺頻率選擇、GPSRTK工作方式選擇，基準站坐標輸入、

65、基準站工作啟動等，以上設置完成后，可以啟動GPSRTK基準站，開始測量并通過電臺傳送數(shù)據(jù)。    </p><p><b>　　4.4.4實測定位</b></p><p>　　在野外實測定位時，應以方向樁作為基準點來參考、修正桿塔中心樁位。在已選的方向樁上設置好基準站，然后啟動流動站，進入實時連續(xù)動態(tài)載波差分測量的模式。當模式固定好以后

66、即可進行測量和放樣操作，且實時得到流動站的網(wǎng)絡坐標。為減少誤差，應在放樣前做一個“點校正”，或先到幾個已知方向樁上檢驗一下精度。因為已知樁位也可能存在誤差，根據(jù)點校正的結(jié)果找出誤差較大的樁位。[13] </p><p>　　表4-2 RTK測量衛(wèi)星狀態(tài)的基本要求[14]</p><p><b>　　4.5終勘定位</b></p><p>　　

67、4.5.1 定線測量</p><p>　　定線測量，就是精確測定線路中心線的起點、轉(zhuǎn)角點和終點間各線段(即在兩點之間寫出一系列的直線樁)的工作。 由于采用GPS定線不需要點與點之間通視，而且RTK能實時動態(tài)顯示當前的位置，所以施測過程中非常容易控制線路的走向以及其它構(gòu)筑物的幾何關系。</p><p>　　利用GPS-TRK的實時動態(tài)測量的功能，將各轉(zhuǎn)角坐標輸入，然后利用兩個轉(zhuǎn)角點定義直線，

68、再在實地放樣該直線，直接測出各直線樁、斷面點的里程、高程，見圖4-7。在設置直線樁時，首先進行初步測量，觀察相對于直線的偏移量，若偏離直線較多時，不記錄此點，經(jīng)調(diào)整后再進行觀測、記錄。直線樁按控制點觀測，一般記錄10個以上歷元(GPS-RKT操作手簿可以自動設定點位誤差限差，操作過程中可以自動判定解算值符合限差要求并給予提示)。一個直線段應在同一參考站上完成。J2、 J3為線路的兩轉(zhuǎn)角樁， J2、 J3之間定出一系列直線樁Z1、Z2、…

69、…如圖4-8所示。</p><p>　　圖4-7 部分測量原始資料</p><p>　　圖4-8 輸電線路方向</p><p>　　直線樁（Z）、轉(zhuǎn)角樁（J）應按順序進行編號，嚴禁重號。</p><p>　　4.5.2 樁間距離測量</p><p>　　樁間距離采用RTK GPS實測坐標反算求解或全站儀光電測距測量。當

70、采用全站儀測距時應采用對向觀測一測回或同向觀測兩測回，成果取其各測回平均值，測距較差的相對誤差不大于1/1000。距離小于100米時，測距較差不大于0.1米。測距最大不超過全站儀單棱鏡標稱測程。</p><p>　　采用RTK GPS實測坐標反算求解時，直線樁應在400m左右均勻布設，且每一個直線樁至少可以看到另外一個樁子。若必須在少于200m的地方打樁才能滿足要求時，應將該樁附和在就近的兩個直線樁上。如:Z1和

71、Z3之間為400m，但不通視，需要在距Zl約200m的地方打樁子，應以Zl和Z3之間的坐標定義直線，放樣該直線確定Z2。 若在直線上不能找到合適的位置，可以在偏離直線的地方打樁，測定坐標值，編制 “特殊地段坐標成果表”，反算方位角用及坐標法確定線路的方向。</p><p>　　增設的加樁應按直線樁同樣的技術(shù)要求設置，但不測角，其位置應考慮架設儀器，測量邊線，風偏，危險點，交叉跨越，房屋等方面的因素。</p&

72、gt;<p>　　4.5.3平斷面測量</p><p>　　送電線路中心線兩側(cè)各20米范圍內(nèi)的建筑物、墳地、道路、管線、河流、水庫、地下電纜等，應實測其平面位置。對跨越采石廠等特殊要求的地貌，線路兩側(cè)300米以內(nèi)都須實測其寬度及范圍，并在平斷面圖上標注位置。對線路路徑所跨越的林區(qū)應按樹種的類別，分別測出其邊界，并在路徑平斷面圖上標出樹種范圍及樹高。</p><p>　　測出沿

73、線路中心線及兩邊線方向或線路垂直方向的地形起伏特征變化點的高度和距離，稱為斷面測量;沿線路中心線施測各點地形變化狀態(tài)，稱為縱斷面測量;沿線路中心的垂直方向施測各點地形變化狀態(tài)，稱為橫斷面測量。輸電線路的斷面測量，主要測定地物、地貌特征點的里程和高程，對高程精度要求不很高，而且主要測定各特征點與輸電線路導線間的相對距離，因此，可以用RTK快速測定斷面。</p><p>　　斷面點應就近樁位施測，選測的斷面點應能真實

74、反映地形變化和地貌特征，防止漏測。在導線對地距離可能有危險影響的地段，斷面點應適合加密。對山谷，深溝等不影響導線對地安全之處可不測繪。當導線的邊線（本工程的邊線按照8米考慮）地面比中線地面高出0.5米時，應施測邊線斷面，立尺時應按導線間距準確地立在邊線位置。當線路通過高出中線和邊線的陡坎或陡坡附近時，應根據(jù)需要施測風偏橫斷面或風偏點。風偏橫斷面的縱橫比例尺相同，可采用1:500或1:1000。</p><p>　

75、　斷面測量一般與定線測量同時進行，故不需要另外設置基準站。將采集到的數(shù)據(jù)利用GPS數(shù)據(jù)處理軟件生成一定格式的數(shù)據(jù)文件，輸入到線路成圖軟件中繪制平斷面圖，見圖4-9。</p><p><b>　　圖4-9 平斷面圖</b></p><p>　　4.5.4 桿塔測量</p><p>　　桿塔定位測量，是根據(jù)線路設計人員在線路平斷面圖上設計線路桿塔位

76、置測設到已經(jīng)選定的線路中心在線，并釘立桿塔位中心樁作為標志的工作。</p><p>　　用RTK測設桿塔位的方法與定線測量類似，一般在相鄰兩耐張桿塔之間架設基準站，用移動站分別測出直線段兩端點的坐標(如果已經(jīng)有坐標則可直接調(diào)用)。在獲取轉(zhuǎn)點的坐標信息后，將兩端點的坐標信息設置為直線的兩點，然后以該直線作為參考線，設計圖，在電子手薄中輸人測設的桿塔位置與端點之間的間隔后，即會生成包含各桿塔位樁點坐標的折線檔。 根據(jù)

77、折線文件中桿塔位樁的坐標，按照RTK實時導航指示，可測設出各桿塔位樁，并標定之。</p><p>　　塔基斷面測量，RTK逐點測量塔腿方向的距離及高差，嚴禁估測、目測。塔基斷面測點要能真實反映地形的變化，必要時測繪塔基斷面圖，見圖4-10。直線塔按45°+N×90°撥角(Ｎ分別為0、1、2、3)，測其四條腿的平距和高差；轉(zhuǎn)角塔的角度應按轉(zhuǎn)角度數(shù)的二分之一，加上直線塔角度，以“左減右加

78、“的原則撥角，測其四條腿的平面位置及高差。四條塔腿分別用A、B、C、D表示，如果塔位地形比較陡，測量人員應與結(jié)構(gòu)設計人員加強溝通，根據(jù)結(jié)構(gòu)設計人員需要，每條腿須測三個方向的資料，具體如下：</p><p>　　雙回路轉(zhuǎn)角塔一般測至20米，雙回路直線塔一般測至18米。對塔腿上的實際地物應在塔基斷面圖上予以標明。</p><p>　　圖4-10 塔基斷面圖</p><p&g

79、t;<b>　　4.6注意事項</b></p><p>　　實時動態(tài)RTK測量時選用的橢球基本參數(shù)(主要幾何和物理常數(shù))必須在同一工程各個階段保持一致；基準站應選擇在地勢開闊和地面植被稀少，交通方便，靠近放樣的網(wǎng)點或轉(zhuǎn)角樁上，基準站應以快速靜態(tài)或靜態(tài)作業(yè)模式測定坐標和高程；基準站發(fā)射天線安裝時，盡量避開其它無線電干擾源的干擾(如高壓線、通信、電視轉(zhuǎn)播塔、對講機的發(fā)射使用)和強反射源的干擾；流

80、動站在精確放樣數(shù)據(jù)和采集數(shù)據(jù)時，應停止對講機的使用；進行RTK測量，同步觀測衛(wèi)星數(shù)不少于5顆，顯示的坐標和高程精度指標應在±30mm范圍內(nèi)；放樣塔位樁坐標值宜事先輸入接收機控制器(電子手薄)中并認真校對；當放樣顯示的坐標值與輸入值差值在±15mm以內(nèi)時，即可確定塔位樁，并應記錄實測數(shù)據(jù)、樁號和儀器高；當放樣距離超過 3 km時 ，宜將 3 km左右處的塔位樁附合到已知控制點上 (如轉(zhuǎn)角樁、直線樁等 GPS點上 )，當

81、無己知點時 ，必須利用已放樣的塔位樁做重復測量并檢查其精度；同一耐張段內(nèi)的直線樁、 塔位樁宜采用同一基準站進行 RTK放樣，當更換基準站時 ，應對上一基準站放樣的直線樁 (或塔位樁 )進行重復測量，兩次測量的坐標較差應小于 ± 0 . 07 m。</p><p><b>　　5．結(jié) 論</b></p><p>　　與傳統(tǒng)測量方法比較，RTK測量自動化程度高

82、，實時提供經(jīng)過檢驗的成果數(shù)據(jù)，無需數(shù)據(jù)后處理。擁有彼此不通視條件下遠距離傳遞三維坐標的優(yōu)勢，并且不像導線測量那樣產(chǎn)生誤差累積，定位精度高，數(shù)據(jù)安全可靠。GPS技術(shù)應用于輸電線路測量，使得線路勘測的效率、質(zhì)量大大提高，而且節(jié)省了勘測人員體力的支配，帶來了巨大的經(jīng)濟效益。另外減少了對樹木的砍伐，起到了一定的環(huán)保作用。但它的個別成果的不可靠同樣會給我們帶來許多不便。要減少錯誤的概率發(fā)生，需要我們在工作中養(yǎng)成良好的作業(yè)習慣和嚴謹?shù)墓ぷ髯黠L，嚴格

83、按操作規(guī)范作業(yè)，同時要善于發(fā)現(xiàn)問題和總結(jié)問題，結(jié)合實踐及時解決問題，以便使GPS- RTK技術(shù)更好地服務于工作實際。GPS技術(shù)已成為輸電線路勘測的一個重要組成部分，隨著GPS技術(shù)不斷的提高以及廣大測繪工作者的不斷探索，GPS會逐步深入到更具體的工作以及滿足更多特種工程的需要。</p><p><b>　　6．致 謝</b></p><p>　　畢業(yè)將至，回顧近四年的

84、學習生涯，所取得的成績離不開良師益友的辛勤指導與幫助，在這里我表示深深的謝意。</p><p>　　畢業(yè)設計能順利完成，首先要感謝指導老師----高鵬老師！論文撰寫期間，從論文的選題，到內(nèi)容的確定、數(shù)據(jù)的收集，再到初稿的完成、修改直至論文的定稿，高鵬老師都給了我莫大的幫助和支持，在此，我向徐老師表示深深的謝意。她在指導過程中，一直孜孜不倦地精心教導，要求嚴謹，思路清晰，有條不紊，耐心地指出我的不足之處并作出詳細解

85、答，幫助我糾正錯誤。同時也感謝全院的老師，感謝你們的精心栽培。</p><p>　　其次，感謝生活了四年的同學，給予了我極大的支持和幫助，使我能夠很好完成各項工作。在論文撰寫期間，得到了同學們的鼓勵和幫助，為我的論文提出了不少好的建議，在此也向他們表示誠摯的祝福和衷心的謝意。</p><p>　　最后，再次對高鵬致以我崇敬的謝意！謝謝！</p><p><b&

86、gt;　　參考文獻：</b></p><p>　　[1] 張華海，趙長勝，等.控制測量學.北京:煤炭工業(yè)出版社，1997.</p><p>　　[2] 邱致和任志久.GPS L5的信號設計與電文結(jié)構(gòu)[J] .導航 ，2004 </p><p>　　[3] 徐紹銓，等.GPS測量原理及應用.武漢：武漢測繪科技大學出版社，1998，10.</p&

87、gt;<p>　　[4] 孔祥元，郭際明，等.大地測量學基礎[M].武漢：武漢大學出版社，2001</p><p>　　[5] 熊春寶，姬玉華.測量學[M].天津:天津大學出版社，2000:6</p><p>　　[6] 魏二虎，黃勁松.GPS測量操作與數(shù)據(jù)處理[M]. 武漢：武漢大學出版社，2004:118</p><p>　　[7] 張鳳舉

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89、t;<p>　　[11] 吳向陽.GPS網(wǎng)中已知點坐標正確性的檢驗[J]. 測繪通報，1997， （1）</p><p>　　[12] 施品浩.GPS定位作業(yè)模式的探討[J].武漢測繪科技大學學報，1992，17(2).</p><p>　　[13] 張瑜 RTK技術(shù)及應用[J].現(xiàn)代測繪,2003.</p><p>　　[14] 周曉華，李永興，等.

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91、</p><p>　　Resources engineering department Geomatics engineering</p><p>　　2007080108 Hua Xin Guiding teacher Gao Pen</p><p>　　【Abstract】：Because of the rapid economic develop

92、ment requires a lot of power consumption, and promoted the grid construction, but most transmission lines is located in the mountain foothills, the visual condition is poor, cannot satisfy traditional optical instrument

93、measuring needs. The emergence of measuring technology GPS RTK to compensate for the defect, it can be convenient, fast and accurately do measurement. Based on the author in electric power measurement of last year releva