手持GPS在電力勘測中的應(yīng)用

李珂，高首都，張中原，高曉東

(1.河南省眾慧電力工程咨詢有限責(zé)任公司，河南鄭州 450007； 2.河南省電力勘測設(shè)計院，河南鄭州 450007)

手持GPS在電力勘測中的應(yīng)用

李珂1?，高首都2，張中原2，高曉東2

(1.河南省眾慧電力工程咨詢有限責(zé)任公司，河南鄭州 450007； 2.河南省電力勘測設(shè)計院，河南鄭州 450007)

介紹了手持GPS的特點，探討了將手持GPS應(yīng)用于電力勘測中的方法，最后，對手持GPS在使用中遇到的問題進行了分析。

手持GPS；坐標(biāo)參數(shù)；電力勘測；應(yīng)用

1 前 言

GPS以全天候、高精度、高效益等顯著特點，已應(yīng)用于大地測量、工程測量、航空攝影測量、地殼運動監(jiān)測、工程變形監(jiān)測等多種學(xué)科，從而給測繪領(lǐng)域帶來一場深刻的技術(shù)革命。隨著GPS的不斷改進，硬、軟件的不斷完善，應(yīng)用領(lǐng)域正在不斷地開拓。目前，手持GPS因其體積小、價格便宜、型式多樣、操作簡單，精度可滿足一定要求，在國民生產(chǎn)的各行各業(yè)得到了廣泛的應(yīng)用。

2 手持GPS的特點與優(yōu)勢

2.1 儀器型號

本文中所使用的GPS為美國Trimble公司生產(chǎn)的GEO XT手持式GPS。該儀器采用Windows CE操作系統(tǒng)，將GPS定位和POCKET PC有機結(jié)合起來。

2.2 儀器特點

(1)定位精度高

該儀器可以提供亞米級的定位精度。采用多路徑抑制技術(shù)，并行12通道接收模式，定位速度更快，利用自帶的Trimble TerraSync軟件記錄觀測數(shù)據(jù)，經(jīng)過后處理可以獲得更高的定位精度。

(2)功能全

該儀器能將特征地物疊加顯示到矢量或柵格格式的背景地圖上，這樣易于定位和導(dǎo)航。甚至可以連接到一個網(wǎng)絡(luò)地圖服務(wù)器上來直接顯示互聯(lián)網(wǎng)上的背景數(shù)據(jù)。儀器除可以使用自帶的多種坐標(biāo)系統(tǒng)外，還可以通過輸入各種參數(shù)定義自己的坐標(biāo)系統(tǒng)。

(3)操作簡便

該手持機是結(jié)合Trimble公司在研制數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)方面多年經(jīng)驗積累而開發(fā)的，內(nèi)置了多款實用性軟件。和Trimble公司的RTK GPS手簿操作上很相似，交互式的觸摸屏使記錄和更新數(shù)據(jù)變得異常簡單。

3 在架空輸電線路選線中的應(yīng)用

架空輸電線路是電網(wǎng)的重要組成部分，它將發(fā)電廠、變電站、配電設(shè)備和電力用戶聯(lián)結(jié)成一個有機整體。輸電線路應(yīng)繞避不良地質(zhì)和水文地段，以保證輸電線路的安全。另外，還應(yīng)盡量繞避村莊、重要建筑物以及少占農(nóng)田等。

近幾年，架空輸電線路每千米本體造價已經(jīng)攀升到幾十萬到幾百萬不等，各級政府對線路走廊的審批越來越嚴(yán)格。新增建筑物、工廠、規(guī)劃區(qū)隨處可見。我國現(xiàn)用的1∶1萬和1∶5萬地形圖大都是上世紀(jì)70年代、80年代或更早測繪的，比較陳舊，實地與圖面上地理信息存在較多不符。

傳統(tǒng)的選線工作依靠羅盤、目測等方法將各種新增地物展繪到地形圖上，這種選線方法很大程度上取決于勘測設(shè)計人員的實際經(jīng)驗和技術(shù)水平，不僅效率低而且容易出錯。

GEO XT手持GPS單點定位精度在10 m左右，完全滿足架空輸電線路的選線要求。將輸電線路所在地區(qū)的中央經(jīng)線、1954年北京坐標(biāo)系或1980西安坐標(biāo)系的橢球參數(shù)輸入手持GPS機中，就可以實時提供測量點的1954年北京坐標(biāo)系或1980西安坐標(biāo)系的三維坐標(biāo)，將坐標(biāo)直接展繪到地形圖上方便快捷。如能結(jié)合衛(wèi)片進行選線可以提高選線精度和效率。將所測數(shù)據(jù)用隨機軟件導(dǎo)入到AutoCAD中還可以進行路徑優(yōu)化。

4 在架空輸電線路終勘中的應(yīng)用

4.1 實測通訊線

架空輸電線路終勘時，一般先進行首級GPS控制測量或航測外控。在終勘時應(yīng)充分發(fā)揮GPS靜態(tài)相對定位的優(yōu)勢，將GPS靜態(tài)解算求取的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換參數(shù)應(yīng)用于手持GPS中以提高定位精度。

特高壓輸電線路規(guī)范要求測量輸電線路兩側(cè)1.0 km內(nèi)的通訊線分布圖，如采用RTK進行測量，必定占用GPS流動站，影響終勘定位的速度。在淮南至上海1 000 kV (楊崗集段)特高壓輸電線路終勘時，使用GEO XT手持式GPS實測通訊線，省時、省力，而且可以節(jié)約一個GPS流動站，方法是:將航測外控求取的坐標(biāo)系統(tǒng)參數(shù)輸入到手持GPS中，實測輸電線路兩側(cè)的通訊線。在測量過程中，如遇到前期的GPS控制點，對該點進行校測并將該點加入到坐標(biāo)系統(tǒng)參數(shù)求取中，提高坐標(biāo)系統(tǒng)參數(shù)的精度。

現(xiàn)場測量完畢后，將手持GPS數(shù)據(jù)導(dǎo)入到Auto-CAD中，將路徑圖進行疊加生成通訊線分布圖。

4.2 尋找塔位樁

地質(zhì)勘探專業(yè)使用手持GPS，只需將測量專業(yè)提供的塔位坐標(biāo)輸入手持機，利用其導(dǎo)航功能，可以方便尋找到塔位樁，但在林區(qū)、城市狹隙地帶定位精度較低。洛南至欒川220 kV輸電線路，全線林木茂密，山高溝深。使用手持GPS尋找塔位樁時我們摸索出一種方法:首先，手持GPS在開闊處實測一坐標(biāo)，將坐標(biāo)展繪到航片或地形圖上，以判斷該測量點的正確性，然后利用手持GPS指示的導(dǎo)航方位來進行尋塔位樁，利用該方法逐步逼近塔位樁。在林區(qū)或城區(qū)采用該方法可以加快工作效率。

5 在變電站、發(fā)電廠選址中的應(yīng)用

變電站、發(fā)電廠選址是電力系統(tǒng)規(guī)劃工作中的一個重要環(huán)節(jié)，在電網(wǎng)規(guī)劃中起決定性的作用。變電站、發(fā)電廠位置直接影響著未來電力系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、供電質(zhì)量和運行經(jīng)濟性。變電站、發(fā)電廠選址除了要做到投資省、運行費用低，滿足各項技術(shù)要求外，還要滿足地形地質(zhì)、線路走廊、交通、氣象、防洪、防污、與城鄉(xiāng)建設(shè)發(fā)展規(guī)劃相一致等各方面的要求。尤其變電站、發(fā)電廠與各種危險源(如:微波塔、加油站、天然氣管道等)的相對位置關(guān)系尤為重要。傳統(tǒng)確定平面位置的方法是參考地形圖上的地形、地物及其他明顯目標(biāo)的相對位置來確定，這種方法不僅效率低，而且對設(shè)計人員的素質(zhì)要求較高。

利用GEO XT手持GPS的導(dǎo)航功能和各種計算功能，可以實時顯示出變電站、發(fā)電廠與各種危險源之間的相對位置，使變電站、發(fā)電廠選址工作更加方便，提高了電網(wǎng)規(guī)劃的效率和質(zhì)量。

6 結(jié) 語

手持GPS在電力勘測的應(yīng)用中大大提高了工作效率，降低了工作強度。但由于諸多不利因素的存在降低了數(shù)據(jù)采集的質(zhì)量，在大量實踐中發(fā)現(xiàn)了許多問題，經(jīng)過分析主要有以下幾個方面:

(1)手持GPS的定位精度與衛(wèi)星個數(shù)及其分布的幾何位置有關(guān)。在開闊地區(qū)，搜索衛(wèi)星信號的速度極為迅速，初始化時間也較短，但在林區(qū)或城區(qū)等隱蔽區(qū)域測量精度較低。

(2)坐標(biāo)系統(tǒng)參數(shù)的設(shè)置尤為重要，參與坐標(biāo)系統(tǒng)參數(shù)求取的點必須具有代表性，選取的點盡量均勻分布且能涵蓋整個測區(qū)。

(3)充分發(fā)揮GPS靜態(tài)相對定位的優(yōu)勢，將GPS靜態(tài)解算時求取的坐標(biāo)系統(tǒng)轉(zhuǎn)換參數(shù)應(yīng)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配合衛(wèi)片，選擇輸電線路路徑切實可行，不僅降低了勘測設(shè)計人員的勞動強度而且提高了選線精度。

可以預(yù)想，將來手持GPS也會有雙星操作系統(tǒng)，定位精度也會繼續(xù)提高，使用范圍將更加廣泛。

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[4] 金立新.手持GPS在鐵路勘測中的應(yīng)用[J].鐵道勘察，2004(3):37～42

[5] 張思祥，湯濤，康東升等.手持GPS和Google Earth軟件在線路選線中的應(yīng)用[J].電力建設(shè)，2008，29(5):37～39

Application of the Hand－h(huán)old GPS in the Electric Power Survey

Li Ke1，Gao ShouDu2，Zhang ZhongYuan2，Gao XiaoDong2
(1.Henan Zhonghui Electric Power Engineering＆Consulting Institute Co.，Ltd，Zhengzhou 450007，China；2.Henan Electric Power Survey＆Design Institute，Zhengzhou 450007，China)

The characteristics of hand－h(huán)eld GPS were introduced，the methods of using hand－h(huán)eld GPS in power survey were discussed，and finally，the problems in using hand－h(huán)eld GPS were analyzed.

Hand－h(huán)old GPS；coordinate system parameter；Electric Power Survey；Application

1672－8262(2011)01－71－02

P228

B

2010—06—10

李珂(1979—)，女，助理工程師，主要從事航測及工測數(shù)據(jù)處理工作。