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1、龙岩学院资源工程学院毕业论文题 目：基于GPS RTK在厦门英春220kV、回线路工程定位的应用研究专 业： 测绘工程 班 级： 07测绘班 学 号： 姓 名： 指导教师： 职称： 助教 指导教师： 职称： 副教授 资源工程学院印制资源工程学院 测绘工程【摘要】：由于经济快速发展需要大量的电力消耗，促进了电网建设，但是大部分输电线路位于山地丘陵， 通视条件差，传统光学仪器无法满足测量需要 。GPS RTK测量技术的出现弥补了这一缺陷，它能方便、 快速 、准确地完成测量工作。本文基于笔者去年从事电力测量的相关实习经验，以GRS RTK 在电力线路测量中的应用为研究对象，描述了电力线路测量的现状，
2、介绍了GPS RTK系统的组成、工作原理及相关作业流程。并通过厦门英春220kV、回线路工程定位项目实践，阐述了GPS RTK技术在电力线路测量工作中的应用：静态控制测量、定线测量、桩间距离测量、平断面测量、杆塔测量等。以便使读者更好的了解GPS RTK技术的发展对电力建设的意义。【关键词】：GPS；控制测量；工程定位；目 录1引 言51.1 输电线路测量现状51.1.1输电线路基本知识51.1.2输电线路的特点51.1.3传统测量技术的弊端51.2 GPS RTK引入电力测量的意义62GPS RTK的工作原理62.1 GPS的定位原理62.2 RTK的工作原理63. GPS RTK技术测量的
3、技术方案73.1 搜集测区资料73.2 GPS控制网的技术设计73.3 GPS 静态控制73.3.1选点埋石73.3.2静态观测83.3.3数据处理83.4 RTK 测量83.5 RTK的精度控制83.5.1 误差来源83.5.2 精度控制94工程实例94.1工程概况94.2 GPS测量的技术设计94.2.1设计依据。94.2.2设计精度104.2.3设计基准和网形104.2.4观测设备和人员104.3 GPS静态测量104.3.1控制点的选点与埋石104.3.2原有控制点数据114.3.3布网方案114.3.4 GPS测量114.3.5 GPS 数据处理124.4 RTK动态测量124.4.
4、1作业方式和工作内容124.4.2测区转换参数134.4.3基准站的设置134.4.4实测定位134.5终勘定位144.5.1 定线测量144.5.2 桩间距离测量144.5.3平断面测量154.5.4 杆塔测量154.6注意事项165结 论176致 谢18参考文献：181引 言GPS即全球定位系统（Global Positioning System）是美国从上世纪 70年代开始研制历时20年耗资 200亿美元，于1994年全面建成的卫星导航定位系统。作为新一代的卫星导航定位系统，因其具有高精度的连续实时精密三维导航与定位功能，并且具有良好的抗干扰性，已成为在航空、航天、军事、交通运输、资源勘
5、探、通信气象等领域被广泛采用的系统。我国测绘部门使用 GPS 也近十年了，它最初主要用于高精度大地测量和控制测量，建立各种类型和等级的测量控制网，现在它除了继续在这些领域发挥着重要作用外还在测量领域的其它方面得到充分的应用。电力工程因为其所处地形条件复杂，传统测量技术难以满足工程建设要求，GPS测量则充分显示其优越性。1.1 输电线路测量现状1.1.1输电线路基本知识发电厂生产的电能，是通过高压送电线路输送到用电中心的变电所，经过变电所降压，再送给用户的。送电线路分为电缆线路和架空线路两种。电缆线路一般是将导线敷设于地下，造价较高；架空线路是用杆塔把导线悬挂在空中，易于发现故障和检修。所以远距
6、离送电一般都采用架空输电线路(以下简称输电线路或线路)。目前，我国常用的送电线路额定电压主要分为10kV、35kV、110kV、220kV、330kV、500kV 等6种，输电线路见图1-1。图1-1 输电线路1.1.2输电线路的特点随着近几年我国电网建设力度的加大， 电网建设施工企业所承担的施工任务也在逐年增加， 测量任务越来越多， 野外地形条件越来越复杂。但是大部分输电线路位于山地丘陵，植被茂密，通视条件差，而位于平原区也可能由于建筑物太多造成通视情况不好。山地地形的复杂可能造成勘测人员迷路，走错路线，走错位置等，不但没有人身安全且影响了工作效率。其次测区分布沿线路呈带状，并且较长，绵延几
7、十公里甚至几百公里，很难通过一次勘测就可以完全通过，需要经过反复修改线路走向，勘测人员体力付出较大。而且由于线路很长容易出现较大的误差累计，同时高程受地球曲率影响也较大。1.1.3传统测量技术的弊端电力线路测量工作起初使用经纬仪进行，遇到障碍物时，用钢尺配合经纬仪进行间接定线，效率低下，精度不能满足工程建设的需要。其后发展为使用全站仪测量，需要测量人员拿着花杆沿着线路跑，并且还要兼顾风偏点、危险断面点等。然而现在的电力线路，特别是高压送电线路一般都选择在山区通过，植被茂密地形复杂，导致工作强度大，人身安全无法保证，而且当用花杆来测量地物时，花杆不可避免地会倾斜，特别是立高花杆时更无法保持花杆直
8、立，严重影响测量成果的精度。传统测量方法测量时需要满足通视条件，而当前送电线路基本都选择在山区通行，很难满足通视条件，或者需要砍伐树木才能满足通视。这样不但工作量大，而且损坏植被、破坏环境，与国家倡导的爱护环境、环保施工的政策相违背。1.2 GPS RTK引入电力测量的意义TK(Real Time kinematic)是GPS发展的最新成果，由于采用了先进的卫星捕获和跟踪技术，观测时间大大缩短，可以为测量提供实时高精度的定位结果。RTK测量不受天气、地形、通视等条件的限制，而且操作简便、作业灵活、工作效率高，误差分布均匀，不存在误差积累问题。采用RTK来进行测量，能够实时知道定位精度，避免了因
9、精度不够而需反测的烦恼。GPS RTK技术的出现，给输变电线路的施工测量带来了历史性的变革。RTK可以在任何地点、任何时候准确地测量到物体瞬时的位置。这项技术的应用使得线路航测的大规模落实路径测量和实时动态放位测量变为现实。GPS RKT应用于杆塔放位时，可取消传统测量放位中那些依靠体力(如上树摇旗呐喊、多次反复奔波)才能完成的串通直线及定线测量、桩间距离与高差测量等数道工序，而直接对每基塔位进行实时动态的放样测量，实现了一步法放样定位。这样，简化了工序，节省了大量人力、物力，总工效提高了23倍。另外，由于RTK 对通视的要求低，就避免部分地物的拆除和大量树林的砍伐，保持了生态平衡，取得了良好
10、的环境效益。由此可见，GPS RTK技术的应用于电力线路的建设的研究具有重要的实践意义。2GPS RTK的工作原理2.1 GPS的定位原理GPS定位系统由GPS卫星及其星座、地面控制部分以及用户设备部分3大部分组成。其中空间部分由7颗试验卫星和24颗GPS工作卫星组成；GPS的地面控制系统包括一个主控站、三个注入站和五个监测站；用户设备部分按其功能可分为硬件和软件2个部分。三者具有独立的功能和作用， 又有机结合形成完整系统。1GPS 定位的基本原理是根据高速运动的卫星瞬间位置作为已知的起算数据，采用空间距离交会的方法，确定待测点的位置。在需要的位置p点架设GPS 接收机，在某一时刻ti同时接收
11、了三颗(a、b、c)以上的 GPS 卫星所发出的导航电文，通过一系列数据处理和计算可求得该时刻GPS接收机至GPS卫星的距离 sap、sbp、scp，同样通过接收卫星星历可获得该时刻这些卫星在空间的位置（三维坐标）2.。从而用距离交会的方法求得 p 点的维坐标（xp，yp，zp）。32.2 RTK的工作原理RTK（Real Time Kinematic）技术是以载波相位测量与数据传输技术相结合的以载波相位测量为依据的实时差分GPS测量技术。它能够实时地提供测站点在指定坐标系中的三维定位结果，并达到厘米级精度，是GPS测量技术发展里程中的一个标志。它由基准站接收机、数据链、流动站接收机三部分组成
12、。RTK基本工作原理，见图2-1：它利用2台及以上GPS接收机同时接收卫星信号，其中一台安置在已知坐标点上作为基准站，将一些必要的数据输入控制手簿，如基准站的坐标、高程、坐标系转换参数、水平面拟合参数等，另一台用来测定未知点的坐标移动站。基准站根据该点的准确坐标求出其到卫星的距离改正数，并将这一改正数通过无线电传输设备，实时地发送给流动站。流动站GPS接收机在接收GPS卫星信号的同时，通过无线接收设备，接收基准站传输的资料，然后根据相对定位的原理，实时解算出流动站的三维坐标及其精度（即基准站和流动站坐标差X、Y、H，加上基准坐标得到的每个点的WGS84坐标，通过坐标转换参数得出流动站每个点的平
13、面坐标X、Y和海拔高H），历时不到一秒钟。图2-1 RTK工作原理3. GPS RTK技术测量的技术方案3.1 搜集测区资料根据收到的测量任务指示书收集测区相关资料，包括：测区隶属的行政管辖；测区范围的地理坐标，控制面积；测区的交通状况和人文地理；测区的地形及气候状况；测区控制点的坐标、等级、中央子午线、坐标系、埋设地点，并对控制点的分析、评价，查看控制点保存是否完好，是否影响GPS静态联测。3.2 GPS控制网的技术设计GPS控制网技术设计的一般原则要充分考虑建立GPS控制网的应用范围，并且采用分级布网的方案：为提高GPS网的可靠性，各级GPS网必须布设成由独立的GPS基线向量边(或简称为G
14、PS边)构成的闭合图形网，闭合图形可以是三边形、四边形或多边形，也可以包含一些附合路线，GPS网中不允许存在支线。GPS控制网的技术设计包括控制网的设计依据、设计精度（见表3-1、表3-2）、GPS网的基准网型以及观测设备人员等。表3-1 GPS测量精度分级(一) 级 别主 要 用 途固定误差a(m)比例误差b(ppmD)A地壳形变测量或国家高精度GPS网建立50.1B国家基本控制测量81表3-2 GPS测量精度分级(二) 等级平均距离(KM)A(mm)B(ppm.D)最弱边相对中误差二91021/12万三51051/8四210101/4.5一级110101/2二级115201/13.3 GPS 静态控制3.3.1选点埋石 GPS点位的选择应符合技术要求，有利于使用其它测量方法进行联测；点位的基础应坚实稳固，易
