手持GPS定位仪在电力工程测量中的应用

2012-12-29张小东

中国新技术新产品 2012年1期

张小东

(佛山市南海环粤勘测有限公司，广东佛山 528000)

近几年，随着GPS技术的不断发展完善，使其在各类大地测量控制网的加强改造和建立以及在公路工程、电力工程测量和大型构造物的变形测量中得到了较为广泛的应用。尤其是GPS技术发展来的手持GPS定位技术在电力测量中的应用，提高了测量的工作效率和测点的精度，极大的促进了电力建设的发展。

1 手持GPS的特点与组成

1.1 仪器型号

在这里我们所探讨分析的是美国Trimble公司生产的GEO XT手持式GPS。该仪器采用Windows CE操作系统,将GPS定位和POCKET PC有机结合起来。

1.2 仪器特点

(1)定位精度高

该仪器可以提供亚米级的定位精度。采用多路径抑制技术,并行12通道接收模式,定位速度更快,利用自带的Trimble Terra Sync软件记录观测数据,经过后处理可以获得更高的定位精度。

(2)功能全

该仪器能将特征地物叠加显示到矢量或栅格格式的背景地图上,这样易于定位和导航。甚至可以连接到一个网络地图服务器上来直接显示互联网上的背景数据。仪器除可以使用自带的多种坐标系统外,还可以通过输入各种参数定义自己的坐标系统。

(3)操作简便

该手持机是结合Trimble公司在研制数据采集系统方面多年经验积累而开发的,内置了多款实用性软件。和Trimble公司的RTK GPS手簿操作上很相似,交互式的触摸屏使记录和更新数据变得异常简单。

2 在架空输电线路选线中的应用

架空输电线路是电网的重要组成部分,它将发电厂、变电站、配电设备和电力用户联结成一个有机整体。输电线路应绕避不良地质和水文地段,以保证输电线路的安全。另外,还应尽量绕避村庄、重要建筑物以及少占农田等。

近几年,架空输电线路每千米本体造价已经攀升到几十万到几百万不等,各级政府对线路走廊的审批越来越严格。新增建筑物、工厂、规划区随处可见。我国现用的1：1万和1：5万地形图大都是上世纪70年代、80年代或更早测绘的,比较陈旧,实地与图面上地理信息存在较多不符。

传统的选线工作依靠罗盘、目测等方法将各种新增地物展绘到地形图上,这种选线方法很大程度上取决于勘测设计人员的实际经验和技术水平,不仅效率低而且容易出错。GEO XT手持GPS单点定位精度在10m左右,完全满足架空输电线路的选线要求。将输电线路所在地区的中央经线、1954年北京坐标系或1980西安坐标系的椭球参数输入手持GPS机中,就可以实时提供测量点的1954年北京坐标系或1980西安坐标系的三维坐标,将坐标直接展绘到地形图上方便快捷。如能结合卫片进行选线可以提高选线精度和效率。将所测数据用随机软件导入到AutoCAD中还可以进行路径优化。

3 在架空输电线路终勘中的应用

3.1 实测通讯线

架空输电线路终勘时,一般先进行首级GPS控制测量或航测外控。在终勘时应充分发挥GPS静态相对定位的优势,将GPS静态解算求取的坐标转换参数应用于手持GPS中以提高定位精度。

特高压输电线路规范要求测量输电线路两侧1.0km内的通讯线分布图,如采用RTK进行测量,必定占用GPS流动站，影响终勘定位的速度。在淮南至上海1000kV(杨岗集段)特高压输电线路终勘时，使用GEO XT手持式GPS实测通讯线，省时、省力，而且可以节约一个GPS流动站，方法是:将航测外控求取的坐标系统参数输入到手持GPS中，实测输电线路两侧的通讯线。在测量过程中，如遇到前期的GPS控制点，对该点进行校测并将该点加入到坐标系统参数求取中，提高坐标系统参数的精度。

现场测量完毕后，将手持GPS数据导入到Auto-CAD中，将路径图进行叠加生成通讯线分布图。

3.2 寻找塔位桩

地质勘探专业使用手持GPS，只需将测量专业提供的塔位坐标输入手持机，利用其导航功能，可以方便寻找到塔位桩，但在林区、城市狭隙地带定位精度较低。洛南至栾川220kV输电线路，全线林木茂密，山高沟深。使用手持GPS寻找塔位桩时我们摸索出一种方法:首先，手持GPS在开阔处实测一坐标，将坐标展绘到航片或地形图上，以判断该测量点的正确性，然后利用手持GPS指示的导航方位来进行寻塔位桩，利用该方法逐步逼近塔位桩。在林区或城区采用该方法可以加快工作效率。

4 在变电站、发电厂选址中的应用

变电站、发电厂选址是电力系统规划工作中的一个重要环节，在电网规划中起决定性的作用。变电站、发电厂位置直接影响着未来电力系统的网络结构、供电质量和运行经济性。变电站、发电厂选址除了要做到投资省、运行费用低，满足各项技术要求外，还要满足地形地质、线路走廊、交通、气象、防洪、防污、与城乡建设发展规划相一致等各方面的要求。尤其变电站、发电厂与各种危险源(如:微波塔、加油站、天然气管道等)的相对位置关系尤为重要。传统确定平面位置的方法是参考地形图上的地形、地物及其他明显目标的相对位置来确定，这种方法不仅效率低，而且对设计人员的素质要求较高。

利用GEO XT手持GPS的导航功能和各种计算功能，可以实时显示出变电站、发电厂与各种危险源之间的相对位置，使变电站、发电厂选址工作更加方便，提高了电网规划的效率和质量。

5 注意事项

(1)手持GPS的定位精度与卫星个数及其分布的几何位置有关。在开阔地区，搜索卫星信号的速度极为迅速，初始化时间也较短，但在林区或城区等隐蔽区域测量精度较低。

(2)坐标系统参数的设置尤为重要，参与坐标系统参数求取的点必须具有代表性，选取的点尽量均匀分布且能涵盖整个测区。

(3)充分发挥GPS静态相对定位的优势，将GPS静态解算时求取的坐标系统转换参数应用于手持GPS中，可以大幅度提高手持GPS的定位精度。

(4)手持GPS配合卫片，选择输电线路路径切实可行，不仅降低了勘测设计人员的劳动强度而且提高了选线精度。

6 经验与体会

前面我们介绍的是正规的测量程序，它适用于精度要求较高的测量工程，而在实际工作中我们很多时不需要测量精度很高，也不需要归算到固定的坐标系统上，如在电力线路设计时的断面测量工作。在电力线路断面测量时，根据应用软件的需要只需测量里程、线路转角和相对起点的高差或高程，线路征地时也仅是符合到相应的佛山54坐标系统上。在这种情况下做一套正规的测量GPS网也没有必要，实际工作时我们在测区内收集5个已知控制点，其坐标系统为54佛山坐标系，高程系统为1956年高程系，利用坐标转换软件将网格坐标转换成WGS0-84坐标，再利用转换WGS-84坐标和对应网格坐标在内业做点校正，形成一个测区文件。外业测量时我们无需将基准站架设到已知点上，因为大部分三角点都位于山顶上。将基准站设备抬到山上很不现实，实际工作时我们任意将基准站架设到交通便利的较高位置处，现场定点以手簿位置坐标为基准采集一个网格坐标，以该点为基准点启动基准站，然后直接进入断面测量工作。