GPS-RTK技术及其在电力线路定线测量中的应用

GPS－RTK技术及其在电力线路定线测量中的应用

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l.实时动态差分GPS的最低配置

实时动态差分GPS的最低配置包括三个部分：

——基准站。基准站由GPS双（单）频接收机、GPS天线、数据发送电台、天线、电源、脚架等部分组成。

——流动站。流动站由GPS双（单）频接收机、GPS天线、数据接收电台、天线、电源、背包、HUSKY 干控器、对中杆等组成。

—一支持实时动态差分的软件系统及各项工程测量应用功能

基准站接收机设在具有巳知坐标的参考点位匕，连续接收所有可视GPS卫星信寸并将测站坐标、观测值、卫星跟踪状态及接收机工作状态通过数据链发送出去。

流动站接收机在跟踪GPS卫星信号的问时接收来自基准站的数据，通过OTF算法解求载波相位整周模糊度再通过相对定位模型获取所在点相对基准站的坐标和精度指标。

OTF算法是RTK的关键技术， OTF算法很多，不问厂家生产的动态GPS接收机使用不问的OTF算法。一般来说，首先，在未知点的近似坐标和协方差的基础匕，确定整周模糊度的搜索空间，在搜索空间内计算所有可能的模糊度解；然后，通过比较最小方差，选择最可能的解；最后，通过比较最优解和次优解，决定最后的模糊度解。

2.实时动态差分GPS的作业流程和实施

不同的测量工程要求不同的作业方法和作业流程，这里就实时动态差分GPS作业流程和实施的共性进行阐述。

2.1收集测区的控制点资料

任何测量工程进入测区，首先一定要收集测区的控制点资料，包括控制点的坐标、等级、中央于午线、坐标系及控制点是属常规控制网还是GPS控制网，其地形和位置环境是否适合作为动态GPS的参考站。

2.2求定测区转换参数

DGPS RTK测量是在WGS-84坐标系中进行眨而各种工程测量和定位是在当地坐标或我国的北京54

坐标匕进行眨这之间存在坐标转换的问题。GPS静态测量中，坐标转换是在事后处理时进行眨而DGpSRT K 是用于实时测量眨要求立即给出当地的坐标，回此，坐标转换工作更显重要。

坐标转换的必要条件是：至少3个以匕的大地点分别有WGS-84地心坐标、北京54坐标或当地坐标。利用步尔莎（Burs刨模型解求7个转换参数。Bursa模型为：

在计算转换参数时，要注意下列几点：

l）巳知点最好选在测区四周及中心均匀分布，能有效地控制测区。如果选在测区的一端，应计算出满足给定的精度和控制的范围，切忌从一端无限制地向另一端外推。

2）为了提高精度，利用最小二乘法选3个以匕的点求解转换参数。为了校验转换参数的精度和正确性，还可以选用几个点不参与计寡而代入公式起校验作用，经过校验满足要求的转换参数认为是可靠的。

3）在不考虑7个参数中尺度比和旋转参数吐可以现场求定3个平移参数，令伽、6、q、6均为0即可.并可满足一定精度要求的转换参数。

2.3参考点的选定和建立

参考点的安置是顺利实施动态GPS的关键之一。参考点的安置应满足下列条件：

l）参考点应有正确的巳知坐标。

2）参考点应选在地势较高且交通方便.天空较为开鼠周围无高度角超过10o的障碍物，有利于卫星信号的接收和数据链发射的位置。

3）为防止数据链丢夫以及多路径效应的影响，周围无GPS信号反射物（大而积水域、大型建筑物等），无高压线、电视台、无线电发射站、微波站等干扰源。

4）参考点应选在土质坚实、不易破坏的位置。

参考点选定后，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设在原控制点匕，用流动站GPS将坐标传过去。

2.4工程项目内业设计和参数设置

这里以法国DSNP公司的实时动态差分的软件系统中KISS软件为例，按要求输入下列参数：①当地坐标系（如北京54坐标系）的椭球参数：长半轴和偏心率；②中央于午线龙测区西南角和东北角的大致经纬度；④测区坐标系间的转换参数；⑤如果是施工坐标系，还要输入转到施工坐标系的转换参数；⑤根据测量工程的要求，可进行室内测线的设计鲫三维物探测量、水下地形测量、电力工程测量中的定线等）还可输入每个放样点的设计坐标，以便野外实时找点和准确放样。

2.5野外作业

将基准站GPS接收机安置在参考点匕，打开接收机，将PCMCIA卡匕设置的参数读入GPS接收机，输入精确的参考点北京54坐标和天线良基准站GPS接收机通过转换参数将参考点北京54坐标转换为WGS-84坐标，问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卫星信号的问时，接收来自基准站的数据，进行处理后获得流动站的三维WGS-84坐标，再通过与基准站相问的坐标转换参数将 W GS-84转换为北京54坐标，并在流动站的HUSKY手控器匕实时显示。接收机还可将实时位置与设计值相比较，指导放样。

2.6内业数据处理

GPS RTK数据处理相对于静态测量要简单。外业测量可以记录实测坐标或记录接收机输出的NMEA0183格式的数据。

DSNP公司的KISS软件具有显示点位、轨迹及放大、缩小和漫游等功能。我们可以根据不问的工程测量要求，输出不问格式的坐标文本文件。

3.工程实例及数据分析

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、平断而测量和定位测量。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而测量需要的方向桩。本文以 1999年湖南省内的岗长线超高压输送电力线路的定线放样测量工程为例，介绍DGPS RTK在该工程中的应用，并进行部分数据的精度分析。

3.1工程概况

岗长线500 kV送电工程，线路始于湖南常德市郊的岗市500 kV的变电站，止于长沙市郊新建的 500 kV 的双湖变电站，全长 181km。途经常德市的鼎城区、汉寿袅盖阳市的赫山区、资阳区、桃江袅长沙市的宁乡县、望城县、长沙县、开福区跨越沉水、资水、湘江，地势多为高程70 m- 100 m的三陵与30 m- 40m 的山地和水日。小山匕密布Zm-4m的灌木丛，通视情况较差，用常规全站仪打通全线将而临繁重的砍伐任务并且难以满足精度要求。这个工程我们是使用法国Dassault Sercel（简称DSNP）生广的SCROPIO 6002 MK/SK动态GPS接收机完成的。

3.2作业的原则与特点

输送电力线路最重要的原则是要保证线路在两个转角点之间（转角段）的直线性。两个转角桩之间的距离一般在Zkm-15km，直线桩的设定要根据具体的地形、地物状况和平断而测量的要求综合考虑，两两距离一般在80 m- 300 m。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180o士 l’，之规定，平而定位精度应优于士3 cm，极端情况下，保证士 5 cm的精度。

岗长线巳采用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。但是由于主导线之间的距离太长（10 km-15km）地势又复杂.动态 GPS

系统的数据链难以顺利传递数据，我们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申的参考点上，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。