GPS在电力工程勘测中的应用

GPS在电力工程勘测中的应用

张腾飞

中国能源建设集团陕西省电力设计院有限公司 陕西 西安 710000

摘要：随着GPS技术的飞速发展采用GPS进行电力工程的控制测量已成为电力勘测行业的主要方式本文以河北某变电站GPS控制测量结合工程实例，对GPSPPK技术在电力勘测中的应用进行了研究，得出使用该技术的基本要求，并在外业数字测图的图根测量和碎部点数据采集中取得了较好的效果。

关键词：GPS技术;电力勘测;应用

引言

经过长久以来的实践和验证，GPS技术的测量精度和准确度都大大优于以往的测量方法，其经济性和实用性都比较高，适合被大范围推广和应用。现阶段，为了更好地提高测量数据的精度和准确度，越来越多的工程测量工作中都使用了GPS测绘技术。GPS测绘技术为电力工程勘测提供了准确的数据和信息，促进了工程质量的提高和进度的加快，除此以外，GPS测绘技术的工作效率要远超一般的测绘方法，降低了人工成本的支出，为工程建设提供了更加优质高效的测绘服务。

1GPS技术及其优势分析

1.1GPS技术工程测量的原理

在工程测量中GPS技术采用高轨测距，将GPS卫星和观测站之间的间距当作基础观测量。常用的测量方法有两种，第一，伪距测量，即以GPS卫星发射测距的电文和A/C码传递给接收机之间的时间来计算卫星与接收天线间的距离。但是接收机和GPS上的时钟时间存在时区差异，所以通过这种方式计算出的距离与真实数据还存在一定的差异，被称作伪距。第二，载波相位测量，该方法测量距离的依据是传播路径中GPS卫星载波信号的相位变化情况，所以其精度要高于伪距测量。

1.2GPS定位技术优势

最新GPS定位技术的优点是：测量设备简单，安装一台双频接收机便能够实现对全世界范围内目标的高精度跟踪定位；传统GPS定位技术无法对出现的误差进行优化处理，大大降低了测量的精度。而最新GPS定位技术采用非差模式进行测量计算，虽然影响参数众多，但通过选用科学的数学模型便能够对误差进行一定的优化处理；在定位精度方面，传统GPS定位技术与最新GPS定位技术存在着明显的差距，传统定位技术精度最高可达10 m左右，而最新GPS定位技术定位精度最高可达厘米级别。综合而言，在定位精度、误差处理、测量范围、测量设备等几方面最新GPS定位技术都明显优于传统定位技术。

2 GPS技术在电力工程勘测中的应用

2.1在电力控制网坐标系勘测中的应用

电力工程施工前期，企业需要一支专业的测绘队伍对施工现场进行仔细勘查，并将地形图按照规定的比例绘制出来，以为与国家坐标系相匹配测区控制网的构建提供参考资料。但由于近几年我国电力工程建设规模不断扩大，且许多工程工期紧张、难度等级大，尤其是海拔高、人烟稀少、工作条件艰苦地区，因而为克服这一系列困难，保障电力工程顺利开展与完成，就必须依赖最新GPS定位技术对电力工程实施精密测量，确定出控制网的起始坐标。为促进GPS技术在电力工程勘测中优势充分发挥，通常在实际应用中往往将其与GIS(地理信息系统)、RS(遥感技术)相互融合使用。由于GPS定位技术测量精度高，加之GIS与RS技术的辅助，因而也可以采用非常规测算方法对控制网坐标系进行确定，即先按照假象坐标系对控制网进行布设，然后再开展控制网起始坐标系的测算与定位计算等相关工作。测算出电力控制网坐标系后需要对其进行检验，若确认无误则可以进行控制网的约束平差工作。当所有控制网相关工作全部做好之后，依照实际测算出的控制网利用GIS技术对假象控制网坐标系进行调整，使其与国家坐标系相匹配，最终制作出电力工程测区控制网精密数字地图。GPS定位技术在电力工程测区控制网坐标系测算工作中的应用，可以大大减少作业人员的劳动强度，简化测算环节，缩短作业周期，提高电力工程测算精度。

2.2在输电线路户航外作业中的应用

高压输电线路施工亲，一定要保证航外工作的完成。输电线路航外作业主要完成的工作是，根据输电线路初步设计方案对由航测获得的数据执行调绘与GPS外控作业。在这一环节中，准确找出国家等级控制点非常关键。鉴于早期建立的控制点精度较低，且在野外开展联测作业不仅难度大而且任务艰巨，因而必须选用高精度测量定位技术及相关仪器设备来开展此项工作。在进行输电线路航外工作时要利用GPS定位技术、RS技术与GIS技术，为保证定位技术优势得到充分发挥，需要严格按照既定的规则进行：将首级控制点平均分布在施工区域范围内，布设位置应尽可能设在便于观测或交通便利之处，各控制点之间的距离间隔依据输电线路布设长度级控制度数量来确定。严格按照GPS技术观测流程对控制点与像控点实施在线监测，监测时间保证在6h以上，以确保原始数据的可靠性。采用MATLAB软件、AOTUCAD等软件对输电线路观测所得数据进行处理与分析，对控制点可靠性进行评估，若准确无误则进行后续约束平差、建立国家坐标系等相关操作。

2.3参考站的选定和建立

参考站位置的合理确定是RTK技术顺利运用的关键。因此，在参考站的前期选择过程中，要注意以下几个方面：其一，要确定参考站的已知坐标；其二，参考站点的地势要高，最好处在开阔地段，周边没有较高建筑物的干扰，确保参考站能清晰接收到卫星信号；其三，卫星信号接收容易受到其他信号的干扰，为了保证原始数据信息的完整、准确，要保证参考站周围无信号反射物和多路径效应的存在，尽量将参考站设立在远离电台、发射站的地方；其四，要对参考站所在的地势严加测量，尽量选择土质层坚固稳定的环境。选定好参考站的位置，就要对其进行安装建立，可以选用GPS布网结构确定坐标。

2.4控制点加密

控制点之间的距离过大会超出RTK的工作半径范围，影响设备的正常工作。这时候可以采用GPSRTK中的静态功能布设一些支点，适当延伸测量距离。应当注意支点位置的选择要靠近转角桩，确保信号强度，保证视野开阔，交通出行也要便捷。此外，在控制点再次安置基准站时，要事先检验已存在桩位情况，将前后测量的高度和坐标参数差距范围控制在7cm以内。

3GPS技术在电力工程勘测中的应用案例

3.1工程概况

介绍某电力工程的输电线路长度是67km，电压等级是220kV，线路铺设前半段为丘陵地带，中间段为高山森林覆盖地带，并跨越多个住宅楼与高速公路。为保证该电力工程建成后能够为区域用户提供安全稳定的电能服务，促进当地经济发展，采用最新GPS定位技术、GIS技术和遥感技术，以及4台动态双频接收机来实施该电力工程建设。

3.2静态控制网布设

勘测人员通过勘测已经明确了输电线路走向和拐角在比例地图中的位置。在线路上需要以线路的具体规划、地理情况等为依据设置10个控制点以完成对国道、居民区以及主要干道区域的检测，为观测工作提供便利。因为高压线、水域、通信塔等都会给电波信号的传输带来影响，影响卫星信号的传递质量，因此在实际的规划和施工中，控制点不能与上述位置过近，这样才能保证动态双频接收机工作质量的稳定。在此次设计施工中使用MATLAB来完成控制网约束平常的计算。因为线路勘测中高程与距离的考虑都是相对来说的，因此如果范围比较小，大地高差和水平高差的比值是比较小的，所以在计算控制网平差时最宜使用大地高。

结束语

总之，电力工程勘测中，GPS定位技术具有精度高、测量准确、测量效率高等优点，并且其在操作难度方面的要求也比较低，因此它可以大大提高勘测作业的速度，为电力工程事业的发展提供很大的帮助。因此相关的研究人员和工作人员需要进一步做好对GPS定位技术的研究和学习，促进其实际应用效果的提高，实现我国电力产业可持续性发展的战略目标。

参考文献

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