RTKGPS技术在架空送电线路工程中直线放样精度的研究

RTKGPS技术在架空送电线路工程中直线放样精度的研究

丁智辉罗燕翠吴亮

高州市广能电力设计院有限公司广东高州525200

摘要：随着技术的进步，架空送电线路工程也有了新的发展，本文针对RTKGPS的相关基本原理进行了分析，结合架空送电工程测量的技术要点，对同一基站和不同基站放样中的同一直线精度进行了研究，并针对性地提出了一些建议。

关键词：RTK；GPS；架空送电；直线放样；精度

RTKGPS最为一种全新的技术运用在架空送电线路工程中，如何把握和运用好这项技术来为架空送电线路工程服务，是一个难题。我们如何才能把握好测距精度，在施工过程中满足直线180°±1′的要求，做到精确的高程精度是目前我们所必须要解决的问题。

1.原理分析

对于RTKGPS而言，我们都知道它具有误差独立的特点，出现误差时，不会进行累加，其精度可以达到10+2×10-6mm，这就是RTKGPS技术所体现出来的特有优势。其正常的放样工序如下图1所示。

观察图1，我们不难看出，在同一基站进行同一耐张段的放样时，其工作顺序是：首先将基站架设在G1处，然后等待所有的准备工作就绪，最后启动基站电台工作。工作开始时，由J1站与J15站分别从两端往中间放样，依次放样出的结果为Z2，Z3，Z4，…，Z14。将J1，J15作为为转角，将Z2，Z3作为杆位桩。在同一基站放样同一耐张段的所有直线桩时，我们不用考虑起点和基站对点的误差。其中放样误差与流动对点误差共同组成相应的放样误差，简单地说就是流动站中心和标志中心对点时，产生不一致的情况，即

m2zi=m2s+m2d，（1）

ms=10+2D，（2）

注：mzi—放样点的误差；

ms——为放样误差；

md——流动站对点中误差；

D—基站到放样点的距离，km。

当我们手持对中杆时，如果圆水准气泡处于中间位置，那么对点误差大约为3cm。如果我们以对点误差的1/2作为流动站对点中误差，可以得出md=±15mm，取D=7km，那么Zi的误差就是：mzi==±28.3mm。

在相同的条件下，如果mx=my，则mzi==mx，mx==±20mm，其中，mx的大小就可以很好地去衡量放样的直线是否能否满足180°±1′要求。

1.1估算∠Z2′Z3′Z4′的大小（见图2）

从图2中我们可以得知，在正常的情况下，Z2，Z3，Z4是同一直线上的三点，但是由于放样误差的存在，Z2被放到了Z2′，的位置，Z3被放到了Z3′的位置，Z4被放到了Z4′的位置，这样就导致了Z2′，Z3′，Z4′并非在一条直线上。设mx=±20mm，如果相邻两点之间的误差呈现出异向分布的特点且它们之间的误差达到最时，∠Z2′Z3′Z4′到底有多大。不妨，令：

tgα=，（3）

则，α=20″

同理，可求，β=20″，因此，∠Z2′Z3′Z4′=180°-α-β=179°59′20.0″

1.2估算ms的最大值

设：平均档距相同，α=β=30″，求mx的最大值。则：

mx=tgα×420000/2=±30mm。

从（1）式中可知，|ms|40mm；

从（3）式可知，若mx不变，那么两点之间的距离就是影响∠α与∠β的主要因素，随着两点之间的距离的不断增大，∠α与∠β就逐渐缩小；相反，如果两点之间的距离逐渐缩短∠α与∠β就会逐渐变大。

假设，mx=±20mm，∠α=40″，∠β=20″，Z3Z4之间的距离保持不变，那么，Z2Z3=206.3m时，∠Z2′Z3′Z4′=179°59′，放样出的直线恰好是180°±1′，即：两点间的距离Z2Z3只有在大于206.3m时，直线才能满足180°±1′的要求。

假设，mx=±30mm，α=40″，β=20″，Z3Z4的距离一定，那么，Z3Z4=309.4m时，∠Z2′Z3′Z4′=179°59′，放样出的直线恰好是180°±1′，即：两点间的距离Z3Z4只有在大于309.4m时，直线才能满足180°±1′的要求。由此可以得知，直线上两点的距离与我们所选取的mx值大小相关联。如果选取的mx值较小，那么两点之间的距离较小，在放样的过程中效率就会受到影响；如果选取的mx值较大，那么两点之间的距离相对可以延长，这样就能提升放样时的效率。对mx值的选择，只有在实际问题中进行具体的分析才行。

2.不同基站放样同一直线的误差讨论

2.1起始点误差

假设架空送电线路GPS的控制网中，两个基站之间的距离为10km。经过用北京坐标系控制点进行约束平差处理，二者之前的精度处于1/80000-1/40000之间，若选择1/40000作为精度指标。那么两个站点之间的距离误差mGS为：

1/40000=2mGS/10000，

则，mGS=±0.125m。

在相同的条件下，G1，和G2两点的误差相同，则，

mGS=，（4）

mG1==±0.088m，其中mG1即为起点误差。

2.2放样点的误差（见图3）

从图3可知，在实际的放样过程中，我们在G1进行放样，放样点为Zi点，我们在G2同样进行放样，放样点Zi点，由于放样误差的存在，我们将Zi点放到了Zi′点，二者之间的误差为m合。

因，=++，（5）

得，=，（6）

如果影响条件相同=，

则，=。取限差，，放样误差，对点中误差，将、、带入（5）中，可得=2=194mm。

在图3中，我们规定档距不变，由、、所导致的直线不直的夹角为γ，则tgγ=/420，

因此，γ=1′35″。

如果考虑α和β的影响，那么最终这种误差就不能够满足技术规程180°±1′的要求。所以，架空送电线路中对不同基站进行同一直线的放样采用RTKGPS技术不适用。

3.RTKGPS放样基本要求

按照上述的推论分析，RTKGPS技术工作者为了保证放样的直线满足180°±1′的要求，必须按照以下方面进行操作。

（1）采用RTKGPS技术进行放样必须在精测的状态下进行，在对整周数模糊度进行解算时，应该进行实数解，避免使用浮动解，如果确实要使用浮动解时，应该做好相应的记录，做好校核工作，随时都要以书面的方式告知相应的定位组负责人。

（2）在条件（1）满足的前提下，实际的放样过程中，杆位桩之间的放样误差绝对值必须小于40mm，只有通过这样的方式才能进行有效的控制。

4.结语

（1）根据本文的推论得出，对于同一基站进行同一耐张段放样时，所有的杆位桩都应该要满足180°±1′这样的技术规程要求。

（2）在实际的勘探和设计的过程中，设计单位应该强化对短距离方向桩方面的直线的校核工作，使得能更加符合和满足后续施工单位对复桩和检测工作的需要。

（3）架空送电线路中对不同基站进行同一直线的放样采用RTKGPS技术不适用，这点应该时刻记住。

（4）根据本文的研究，建议在使用RTKGPS技术对同一基站进行相关的直线桩放样时，其误差需小于24mm，桩与桩之间的距离需大于275m。

（5）RTKGPS技术目前在架空送电线路工程中得到了一定的应用，通过实践证明，这项技术不仅仅满足了技术规程的要求，同时还取得了比较好的效果，因此可以将这项技术进行深入研究和推广使用。

（6）RTKGPS作为一项高新技术，是一个电子、空间和通信等技术的组合体。其定位精度（10+2D）mm，并不是可以用一个简单的算式来进行归纳和描述，它与卫星的分布，卫星的个数，观察的时段以及在实际操作过程中所处的环境有着十分紧密的联系。因此，我们必须要对此项技术进行更加深入的研究才能更好地掌握它，才能使得这项技术更好地为我们服务，只有这样才能更好地完成实际中的工程任务。

参考文献：

[1]周兴顺，赵卫，胡俊鹏.GPSPTK技术应用于高速公路中桩放样[A].全国公路科技创新高层论坛论文集新技术新材料与新设备卷[C].2010

[2]赵环.架空送电线路通过沁水煤田塔位的稳定性分析[A].全国岩土与工程学术大会论文集[C].2011.

作者简介：

丁智辉，男，汉族1987-广东高州人，高州市广能电力设计院有限公司助理工程师。