gps-rtk线路测量技术应用和线路施工设计实践

'GPS-RTK线路测量技术应用和线路施工设计实践　　摘要：GPS定位技术在野外测量中有着广泛的应用，目前，随着科技的发展，这项技术的精度不断提高，它已经基本上代替了传统的全站仪测量技术。本文主要介绍了几种使用GPS定位技术，来进行输电线路测量的方法，以及一些在野外测量过程中总结出的小方法，并且通过GPS测量后数据处理完成实际工程施工设计的全过程。关键词：输电线路；测量；GPS定位技术；方法；施工设计；中图分类号：P258文献标识码：A1前言随着GPS定位技术的不断改进，软、硬件的不断完善，它很快就在许多领域得到了广泛的应用，并开始逐步深入人们的日常生活。当前，使用GPS定位技术来进行测量，已经成为测量的主流。这种新技术使得测量不仅可以全球化、全天侯的工作，而且还具有厘米级以上的高精度，因而，也为测量领域带来了一场深刻的技术革命。12 与传统的测量技术相比，GPS定位技术具有非常明显的优势。首先，它通过差分信号传播数据，对两点之间的通视情况没有要求，因此，不需要砍伐通道；其次，它可以直接采集测量点的三维坐标，这些坐标通过软件处理后可以一次成图，大大减少了整理测量数据的时间，也降低了由于人为操作导致数据出错的可能性；第三，它还可以根据已知坐标为测量导航，使野外测量可以更快的找到测点，不容易迷失方向。在实际使用GPS定位技术测量的过程中，有一些方法可以使测量变得更简易和高效，下面就着重介绍几种非常适用的小方法。本文针对一条具体的输电线路——35kV叶蒋输电线路进行了设计，其中通过GPS测量后数据处理（包括线路设计软件应用）对其进行施工设计的全过程。1.1课题研究目的输电线路工程设计是电力建设的重要组成部分，同时也对输电线路正常运行起着决定性作用。本课题与输电线路工程专业联系比较紧密，通过对GPS-RTK测量技术的了解，从仪器操作—数据处理—线路软件应用—施工设计出图的整个过程来介绍电力线路从野外测量到内业计算及出图的整个过程。1.2本课题的工作任务12 本课题是在通过介绍GPS操作程序及数据处理后，通过在35kV叶蒋输电线路工程测量中碰到的问题及用GPS仪器处理的方法归纳，然后通过软件计算完成后的35KV叶蒋线施工设计内容包括施工图纸的全过程。1.3案例工程概况本工程从蒋家湾电站新增35KV间隔出线至拟建叶溪河电站35KV间隔止。导线采用LGJ-70/10型钢芯铝绞线，全线地线采用单地线架设，型号为GJX-35/7稀土锌铝合金镀层钢绞线。全线采用单回架设，线路全长2.54公里。本工程全线在长阳县及巴东县境内，沿线分布高山、岗地等地貌，海拔高程均在700米以下走线。沿线所经过林区为非重点保护林区，主要树种为栎树、松树，经济林较多，线路部分经过耕地及荒地。本线路设计气象条件按湖北省Ⅱ级典型气象条件取值，最大设计风速为23.5m/s，覆冰厚度为15mm，最高气温为40℃，最低气温为-20℃。2课题相关内容及操作过程2.1GPS在线路测量中仪器操作程序基站位置的选择12 使用GPS测量时，应对工程走向有所了解。选择基站位置时宜离通讯微波塔200米，一般高压电线50米（此数据为参考值），变电站不少于300米。不应架设于高压电线下或者低洼处特别是微波塔旁边，一般情况下基站应架设在高耸的山包、屋顶，但是为了安全和收工时拆除基站的方便，在得到有关人员同意的基础上宜尽量架设于高出周围建筑物的屋顶,如果无法保证基站安全应派专人看守。架设基站将仪器对中整平（过程与全站仪相同，注意基座黑色的LOCK旋转纽不要轻易打开，否则将造成基座与主机脱离，使仪器跌落至地面造成事故）连接完毕应将固定螺丝锁死。基站连接线共有三根，分别是主机与电台连接线（黑色较细长越2米），电台与电源连接线（一边红色一边黑色），电台与天线连接线（黑色长越3米），连接时注意两连接头有一个红色的小点，要相对应。操作不熟悉人员要特别注意插头与插口内插槽要对应孔内针数一致。架设基站时应注意的问题a、连接头要接紧，连接完毕要检查核对，连接时注意脚底下，不要将连接线插头踩瘪；b、基站脚架不要架设太高，为防止下雨，若天气不好要用方便袋将电瓶、主机包裹，电台不宜包裹，应用其他方法遮雨（电台在使用时会发热），否则电台容易老化降低寿命；c、天线脚架应假设于基站脚架的下风侧，以防由于天气突变，风将天线脚架吹到，将基站打坏；d、基站脚架及天线脚架都应踩入泥土（如果条件允许），若架设于水泥地应将天线脚架的三个脚与花杆固定（用绳子绑扎），三个脚不宜收的太拢，应适当张开。12 2.2在施工测量中GPS测量方法与实际运用2.2.1线路测量中采集数据的运用在本次线路测量中，如果线路是从A点走线至B点，我们会分别测出A点和B点的坐标，然后利用两点坐标建立一条A-B的直线，GPS会根据这条直线通过K值与D值为我们导航。当仪器处于C点时，K值表示C点在直线上的投影至A点的距离，D值表示C点至直线的垂直距离。如图1所示：图1如果C点在线AB上的投影在AB线的反向延长线上，则K值为负；如果C点在AB线的正向延长线上，则K值会大于线AB的长度。以B点为前进方向，若C点在线AB左侧，则D值为负，若C点在线AB右侧，则D值为正。当线路在复杂的环境中走线，我们难以辨别方向的时候，可以利用GPS的上述导航特征，很快的判断方位，以及校核线路走向是否为倒角。例如：当线路从A点走线至B点，再从B点走线至C点，B点为转角。建立A-B的直线，仪器放在C点时，若K值小于线AB的长度，则B点转角为倒角。2.2.2估测线高12 输电线路测量时应准确的记录断面信息，这可以使设计过程中的排杆定位更科学合理。有条件的情况下，对于低压弱电线路的线高应采用测距仪测量，力求准确。如果没有测距仪，采用肉眼观测，误差就会因人而异。有没有一种不需要测距仪，同时也比较准确的估测方法呢？有！下面就介绍这样一种方法。如图2所示：图2方法如下：a、在交叉跨越点C点附近任意方便的地方找点A和B，保证ABC为一条直线，这可以用GPS建立直线的功能来完成。为保证精度，A点与C的距离在10-50米范围内为宜。这个方法需要二个人配合完成，目测者在A点，握花杆者在B点立GPS花杆，保证花杆竖直向上。目测者看通讯线，并指挥握花杆者记录目测者的视线与花杆的交点。分别记录此交点到地面B点的距离H2，以及目测者眼睛到地面A点的距离H1。b、使用GPS读取A、B、C点。测量过程完成。计算：通讯线线高程HX为：HX=LACX（HB+H2-HA-H1）/LAB+H1+HA通讯线线高HG为：HG=HX-HC12 其中，LAC为AC的距离，LAB为AB的距离，将GPS测量数据成图即可得到。HA为A点高程，通过GPS读出。HB为B点高程，通过GPS读出。HC为C点高程，通过GPS读出。H1为目测者眼睛到地面A点的距离。　　H2为目测者视线与花杆的交点到地面B点的距离。由于此方法的精度很大程度上取决于测量者自身，因此只能用于大致估测，对于比较重要的交叉跨越，还是必须要采用其它的方法精确测量。335KV叶蒋线施工设计过程3.1GPS在35KV叶蒋线测量中的断面数据采集本次测量过程总结了3种作业模式：1、实地选定了前视转角位置，先以两个流动站测量前后转角桩坐标，用这两个桩的测量坐标定义直线，然后两个流动站对向放样直线桩位（见图a）2、困难地段确定了前视方向，先以流动站测量后视转角桩和前视方向桩坐标，再用这两点的实测坐标定义直线，最后两个流动站都向前放样直线桩。3、非困难地段直接以后视转角的实测坐标和前视转角的概略坐标（量图）定义直线，由后向前放样桩位直至前视转角。12 桩间距离和高差测量经过坐标联测并求解转换关系后，根据GPS实测的桩位坐标反算的桩间距离精度很高，可以直接采用。然而，GPS测量的高程是在WGS-84中的大地高，而工程建设中广泛采用的却是正常高系统，当桩间距离小于5KM时，可用GPS大地高差代替桩位间的正常高差。但根据以往的工程实践，由于一些地方的高程异常较为严重，这种直接应用难以满足规范要求。因此，对于GPS-RTK所放样桩位的高程，在现场条件许可的情况下，应采取变换棱镜高度的方法尽可能用全站仪重新加以实测。联测不到桩间高差时则用RTK测量的大地高差代替。由于平丘地区相邻两个桩位间的距离一般不大于400m，高程异常的影响可以不予以考虑。测量过程需注意地方1、依据断面点上显示的偏移距离可以看出对中杆是否上线，对于测量断面作用很大。另外在主菜单的设置选项里面有一个视图显示的比例设置，依据这个可以放大或者缩小主显示屏的显示的比例，可以比较宏观的看出线路的大致走向线路前后左右物体的相对关系。不允许一个人拿手簿另外一个人拿对中杆，这样会造成人为的错误。12 2、在测量断面过程中，需采集断面点及杆塔桩位，在确定两转角桩后，用GPS移动站在两转角桩上采集数据，然后在手薄上利用两点坐标进行线放样，在此条直线间再进行断面点采集以及在一定的挡距处增加直线杆塔，测量过程中包括在线路上的跨越物及地形情况都按规范记录到手薄里，以下为GPS测量桩号及跨越物标识规则：GPS测量桩号及跨越物标识规则3.235KV叶蒋线测量内业数据处理打开手簿，用数据线与电脑相连，在移动盘下找到FlashDisk文件，打开该文件，找到Jobs文件,打开,找到需要输出数据的工程,直接将转换的文件复制到电脑上，以下为本工程35KV叶蒋线野外勘测实测数据：J0,,3382500.280,445822.099,310.661J1,,3382515.225,445828.505,312.24310kv,,3382514.820,445834.172,313.557dm1,,3382513.553,445849.259,317.677gl1,,3382512.608,445861.633,322.926gl2,,3382512.673,445861.468,322.981dm3,,3382512.480,445863.750,323.011dm4,,3382511.217,445879.857,330.173dm5,,3382509.654,445900.312,342.708j2xf,,3382509.495,445901.417,343.565J2,,3382509.263,445904.377,344.09912P,L,3382505.527,445916.100,348.42012 12P2,F,3382505.805,445915.231,348.46112P3,,3382497.049,445942.601,352.35012P4,,3382462.619,446048.910,334.99612P5,,3382462.655,446049.267,334.55312P6,,3382457.258,446066.433,334.86712P7,F,3382449.075,446091.798,329.954Z1,,3382452.493,446081.011,332.16112P8,q5d3e,3382433.693,446137.964,317.78712P9,J3XF,3382243.091,446733.733,541.27412P10,J3DFqx1,3382243.216,446746.054,545.387J5,,3383157.953,448006.137,348.257J3,,3382240.446,446741.872,545.292Z2DF,,3382298.907,446559.752,496.800Z2,,3382299.821,446556.890,496.883P1,,3382305.518,446533.587,487.375Z2-1,,3382331.784,446457.255,449.437P2,,3382639.904,447338.335,478.977P3,,3382625.884,447317.411,476.707P4,,3382615.007,447301.139,474.521P5,,3382600.586,447279.619,471.120Z3,,3382582.890,447253.200,467.430Z3DF,,3382586.390,447258.428,468.42112 P6,,3382668.140,447380.492,487.269Z4,,3382680.261,447398.599,488.929Z4DF,,3382684.728,447405.262,488.864P7,,3382725.089,447465.546,485.051P8,,3382738.893,447486.143,486.880P9,,3382753.394,447507.786,488.334P10,,3382797.016,447572.952,504.482P11,,3382820.350,447607.329,513.133Z5,,3382852.910,447655.757,524.389Z6,,3382879.931,447696.779,533.341P12,,3382917.793,447753.285,539.044P13,,3382933.506,447776.740,539.847P14,,3382959.905,447815.191,533.845Z7DF,28.52,3383057.478,447941.461,514.845然后将以上各点按编辑规则要求，可导入南方CASS软件生成平面图，也可通过输电线路设计软件中的GPS数据导入至软件的输高程里程项，如下图：然后根据软件操作步骤逐步完成施工设计需要的校核数据。4结束语12 以上介绍的是一些在实际测量中比较典型的情况及施工设计的典型模式，而这几种方法的适用范围其实是非常广泛的，只要我们稍加变通，就可以轻松解决很多问题。在输电线路设计中，终勘测量是最重要的环节之一，测量数据是整个设计过程中的第一手资料来源，数据的准确性、合理性直接决定了整个设计的质量等级。科学的计算方法和正确的测量理论是测量的基本依据，而熟练的仪器操作和细心严谨的态度是测量的根本保证。输电线路的测量方法多种多样，需要我们在实际的作业中去摸索和思考，只要我们肯于开动脑筋，总能找到最合适的方法解决问题。参考文献：[1]架空输电线路设计（孟遂民孔伟）[2]周忠谟，易杰军，周琪，GPS卫星测量原理与应用[M],测绘出版社，1997。[3]曾贤华，输电线路测量。12'