RTK在长距离高压线路测量的精度控制

陈晓才

摘要： RTK不论是在公路测量、铁路测量，还是在电力线路测量工程中都起着重要的作用。本文基于高压线路测量技术全面地阐述了RTK工作原理，以及RTK技术在线路测量工程中应用，然后以桂林～凯歌220kV工程线路的RTK测量为例进一步阐述了RKT技术在高压线路测量工程中的工作原理，最后基于RTK的工作原理提出了提高RTK在高压线路测量中的精度措施。

关键字：RT；测量工程；精度控制；高压线路

1引言

自从全球定位系统（GPS）问世以来，其作为一种新的测量技术，在海陆空领域的导航和定位测量有着广泛的应用。随着GPS的不断发展，该技术已经应用到各个测量领域，特别是RTK(Real Time Kinematic)技术的快速发展，在常规的测量工程中得到了越来越广泛的应用。测量工作对电力工程来说，是其工程建设前期的一项重要工作，在电厂前期的勘测设计、基础开挖、土地征用、施工安装以及维护等方面送电线路的勘测设计都起着关键的作用。相对于普通的测量工程来说，电力工程测量工作有着对控制网精度要求高，送电线路长、对地距离有着严格要求和施工控制网面积小等特点。RTK技术在选线、定线和定位工程中有着巨大的作用。

2 RTK原理

实时动态（RTK）测量技术也叫载波相位差分技术，是通过载波相位观测量来进行实时差分的GPS测量技术，其测量的精度低于GPS静态的测量精度，很多状况下以静态的GPS点为基准，建立基准点。RTK是GPS测量技术中的一个新的创新，广泛的应用在控制测量、地形碎部测量、市政工程放样等工程。RTK技术是基于载波相位观测值的实时动态定位技术，流动站和基准站要求保证4颗以上的相同卫星进行相位跟踪。能够实现实时的提供在指定坐标系中的测站点三位定位，并且能达到厘米级别的精度。通常RTK测量系统的动态定位系统是由卫星信号接收系统、数据传输系统、软件解算系统三部分组成。

RTK技术关键在于其数据处理和传输两大技术，通常RTK测量技术具有广泛的用图，自动化程度高、并且定位的精确度高、不受环境天气的影响、可以一天24小时工作。RTK通常包括1台基准站的接收机、至少1台流动站接收机和数据传输相关的电台构成。其基本原理图如图1所示：

图1 RTK基本原理图

3 RTK在线路测量中的实施

3.1 定线测量

定线测量是指精确测量定线路内部中心线起点、终点、以及转角点间各个线段之间的直线桩。RTK能够实时的动态显示当前位置。因此在高压线施工过程中很容易控制线路的方向和其它建筑的结构。其工作原理图如图2所示：

图2RTK 定线示意图

S2，S3为线路的两个转角桩，如果想在S2，S3之间定出一组直线桩J1、J2、……如图3所示：

图3 RKT验桩示意图

在S2和S3之间设置基准站，然后用移动站分别测量转角点S2、S3点的坐标。得到转角点坐标后，将S2和S3的坐标设为直线上的两个点。然后以此直线为参考线，依据现场情况，将测设直线间隔输入电子薄，会自动产生一个直线文件。依据此折现文件中直线桩坐标，RTK进行实时的导航指标，可以测量出直线桩J1、J2、J3……

3.2 断面测量

断面测量是指测量线路线中心线和两边线或线路的垂直方向地形的起伏变化对应的距离和高度。断面测量通常和定线测量同时工作，所以不用再设置基准站，RTK断面测量有两种方式，分别是直接利用数据采集功能，在业内数据处理时输出断面图；另一种是利用RTK数据处理相关软件中的断面测量功能模块完成断面测量。

3.3 杆塔定位测量

杆塔定位测量是依据线路设计工作人员在平断面图上设定的杆塔位置进行测量。RTK测设杆塔位的方式和定线测量方式相似。通常相邻之间两杆塔之间架设基准站。使用可以动站测出直线两端点的坐标。然后获取转点坐标信息，同时将两端点坐标设为直线上的两点，再以该直线为参考先设计图。将测设杆塔的位置和端点之间的间隔输入到电子手薄后，会自动生成一个含有杆塔位桩点坐标的直线文件。以及该直线文件可测设出各个杆塔的位桩，并可以标定这些位桩。

4 工程实例

220kV送电线路的测量任务主要是在地面上。路长一般在十几公里到几十公里，有时候甚至是几百公里。其勘测设计和施工测量与公路测量、铁路测量、地下管线测量有很多的共同点。只是技术指标要求有所不同。

本文以桂林～凯歌220kV线路工程线路RTK测量为例。工程起点于500kV桂林变，终点于220kV灌阳凯歌变，途径灵川、兴安、全州、灌阳四个县，线路总长109.3公里；线路经过的区域地形起伏较大，最低海拔170米，最高海拔890米；线路途径的区域通视条件差，树林比较茂盛，作业难度较大。。

4.1 控制测量

线路测量前，在靠近线路路径、视野开阔的地方架设基站，采用中海达GPS网络，利用中国移动通信进行数据传输，用中海达RTK移动台分别采集在线路测量区域附近四个广西测绘局施测的C级GPS控制点。根据购买的该C级控制点标北京54坐成果，求解出WGS84转换为北京54的七参数。利用求解出来的七参数，采集另外一个C级点进行检查。经测量，检查点的平面精度在小于3cm，高程精度小于4cm。然后在线路路径的区域，每隔约10公里布设两个控制点，其中一个作为线路测量时的基站点，另外一个作为检查点。

4.2 线路测量

220kV送电线路施工图阶段，测量采集交叉点的数据，提供相关的平面和纵断面。220kV送电线路实地测量时，室内选线之后到实地进行核查。送电线穿越村庄时，两面房屋与线路的距离要符合规范里的要求；线路在跨越河流时，要求有足够的档距；线路转角时，转角是否大于90度；线路在换基站时，要先至少测量利用前一基站点测量的两个转角塔位的坐标和新测量的塔位坐标，来计算塔位的转角。

5 精度控制

在RTK测量实践中，影响RTK精度的原因大致包括以下几方面：人为、地域环境因素、设备本身精度、控制成果。在测量实践中，测量区内的已知控制点级别越高精度就越好。如果已知点级别一致，如果内符合精度越高则RTK数据越精准。

要提高RTK的测量精度，需要在以下方面进行：（1）测量前检查设备，并到野外进行预演，如果发现问题要及时的解决，以免工作时造成严重的错误。（2）测量前到相关的部门收集整理覆盖整个测量区域的高等级的控制点，保证控制点的等级一样，为了确保控制网的精度，通常要求有效点在4个以上。（3）主机安装时，要根据仪器的出厂指标。要避开微波发射台的干扰源、大面积的湖泊、高压塔，通常架设在空旷并没有遮挡的地方。（4）观测开始前应对仪器进行初始化，并得到固定解，当长时间不能或得固定解时，宜断开GPS通信链接，重新进行初始化。（5）RTK控制测量流动站观测时应采应用三角架对中、整平，每次观测历元数应不少于20个，采样间隔为3～5秒，每个控制点采集3～5次，每次测量的平面坐标较差不大于4cm，高程较差不大于4cm，取各次测量的中数作为最终结果。（6）如果用无线电台进行数据传输时，流动站要在一定的距离内采集。（7）在人员安排上一定要安排那些具有熟练的生产技能的工作人员工作。

6 总结

RTK技术不但能够达到比较高的定位精度，而且还大大的提高了测量的工作效率。随着RTK技术的不断发展，RTK测量技术逐渐应用到测量的各个工程中。通过相关数据的处理程序，大大的减轻了测量工作人员的工作强度。所以RTK技术在长距离高压线测量过程中有着重要的作用。本文首先介绍了RTK技术的工作原理，然后详细的阐述了RTK技术在线路测量时的工作，接着以桂林～凯歌220kV高压线路的RTK测量为例进一步阐述了RTK的测量过程。最后提出了如何提高RTK技术在高压线路测量工程中的精度。

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注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。