網(wǎng)絡(luò)RTK在和田電網(wǎng)普查中的應(yīng)用分析

舒斌臣 董文明 劉思情 黃鶴 王云凱

[摘要]隨著測量技術(shù)不斷發(fā)展，一種全新的測量技術(shù)RTK（Real-TimeKinematic），也就是我們通常所說的載波相位差分技術(shù)應(yīng)用在在電網(wǎng)普查中。它的出現(xiàn)不僅使得測量的更加的簡便，而且使測量的精度也更加的準(zhǔn)確。

[關(guān)鍵詞]RTK技術(shù) 工程測量 處理方法

[中圖分類號] U665.12 [文獻(xiàn)碼] B [文章編號] 1000-405X（2014）-7-243-2

RTK是一種具有實時和動態(tài)特征的三維坐標(biāo)定位技術(shù)，如今已經(jīng)廣泛以用于電網(wǎng)普查中。在測量精度方面他可以定位20千米以內(nèi)的坐標(biāo)并且精度可以達(dá)到厘米。它很好的融合了GPS定位技術(shù)與數(shù)據(jù)傳輸兩者的優(yōu)勢，并且實現(xiàn)了互補，彌補了GPS作為單一的靜態(tài)觀測在實際運用中的時間長、效率低以及無法實時的進(jìn)行對數(shù)據(jù)的測繪和放樣的一系列問題。

1RTK技術(shù)的基本組成及其原理

網(wǎng)絡(luò)RTK的工作方式主要由GPS接收設(shè)備、數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)三個部分組成。在我們?nèi)粘Ｊ褂眠^程中通常我們會習(xí)慣性的將它劃分為基準(zhǔn)站、流動站和中繼站。其中基準(zhǔn)站主要包括基準(zhǔn)站GPS接收機和基準(zhǔn)站電臺兩個部分；流動站主要有流動站電臺、流動站GPS接收機和電子手簿三個部分；中繼站一般是外設(shè)的電臺，主要用于擴展作業(yè)的范圍。

它的主要工作原理是通過GPS定位系統(tǒng)接收、通過串口發(fā)射基準(zhǔn)站觀測的偽距和載波相位觀測值并且通過基準(zhǔn)站臺將這些數(shù)據(jù)發(fā)射出去，這些數(shù)據(jù)被流動站電臺接收并通過電子手簿將這些數(shù)據(jù)顯示出來。流動站接收機跟蹤GPS衛(wèi)星信號，同時接收基準(zhǔn)站的數(shù)據(jù)，利用OTF計算方法算出載波相位的一周模糊度，再利用相對定位模型得出所在點相對于基準(zhǔn)站的坐標(biāo)和精度指標(biāo)。

2實時動態(tài)差分GPS的操作程序和實施方法

2.1收集測區(qū)的控制點資料

工程進(jìn)入測區(qū)前，要做好準(zhǔn)備工作，收集測區(qū)控制點的詳細(xì)資料，主要包括三點。第一，控制點的坐標(biāo)、經(jīng)緯度、等級、中央子午線和坐標(biāo)系；第二，控制點的所屬性，是屬于常規(guī)控制網(wǎng)還是GPS控制網(wǎng)；第三，控制點的地形和位置是否合適，能不能作為GPS的參考站。

2.2計算定測區(qū)轉(zhuǎn)換參數(shù)

網(wǎng)絡(luò)RTK的測量要在WGS-84的坐標(biāo)系中進(jìn)行操作，測量工程要在當(dāng)?shù)刈鴺?biāo)或者我國北京54坐標(biāo)進(jìn)行操作，對于需要轉(zhuǎn)換的坐標(biāo)，要滿足以下條件：測量工程要有3個以上的大地點分別有WGS-84地心坐標(biāo)系、北京54坐標(biāo)或者是當(dāng)?shù)刈鴺?biāo)。

2.3參考點的選定和建立

參考點位置的選擇和建立是動態(tài)GPS成功操作的重要步驟之一，參考點的位置選擇和建立要滿足以下4個條件，缺一不可。

第一，參考點必須要有準(zhǔn)確的已知坐標(biāo)。

第二，參考點的地勢要高，地形平坦同時交通要發(fā)達(dá)。

第三，參考點的四周不能有干擾GPS信號的干擾物，例如高壓線、移動信號塔、電視臺等干擾源都要遠(yuǎn)離，以確保數(shù)據(jù)的正常接收和發(fā)送。

第四，參考點的地形要平坦，土壤要結(jié)實，不會因為一些自然原因等坍塌等。

在確定好參考點后，可以利用GPS布網(wǎng)進(jìn)行測定。測定后，結(jié)果如果滿足了精度要求后，將基準(zhǔn)站GPS建立在原來的控制點上，利用流動站GPS傳回坐標(biāo)。

2.4工程項目內(nèi)業(yè)設(shè)計和參數(shù)設(shè)置

工程項目的設(shè)計以及參數(shù)的設(shè)置可以借助先進(jìn)的軟件技術(shù)，按照要求輸入?yún)?shù)。主要參數(shù)要求有：當(dāng)?shù)刈鴺?biāo)系的參數(shù)、長半軸和離心率；測區(qū)的西南角和東北角的經(jīng)度和緯度；放樣點的設(shè)計坐標(biāo)；測區(qū)坐標(biāo)系的參數(shù)轉(zhuǎn)換。

2.5野外作業(yè)

在野外進(jìn)行實際操作時，首先要將基準(zhǔn)站的GPS接收機設(shè)立在參考點上，然后打開接收機，將PCMCIA卡上設(shè)置好的參數(shù)錄入GPS接收機，輸入精確的參考點北京54坐標(biāo)和天線基準(zhǔn)站GPS接收機，將北京54坐標(biāo)參數(shù)轉(zhuǎn)化為WGS-84的坐標(biāo)參數(shù)，接收所有的GPS信號，再利用數(shù)據(jù)發(fā)射電臺發(fā)送測區(qū)的坐標(biāo)、觀測值、衛(wèi)星跟蹤以及接收機的工作狀態(tài)。最后流動站的接收機跟蹤GPS的衛(wèi)星信號，獲得基準(zhǔn)站的各項數(shù)據(jù)，通過科學(xué)處理后得出流動站的三維WGS-84坐標(biāo)，將三維坐標(biāo)數(shù)據(jù)與基準(zhǔn)站相同的坐標(biāo)進(jìn)行參數(shù)轉(zhuǎn)換，將WGS-84轉(zhuǎn)換為北京54坐標(biāo)，同時將坐標(biāo)數(shù)據(jù)顯示在手控器上。

2.6內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)處理

GPSRTK數(shù)據(jù)的處理要相對簡單容易。在野外測量中，記錄好實際測量出來的坐標(biāo)數(shù)據(jù)，通過轉(zhuǎn)換軟件獲得需要的數(shù)據(jù)和坐標(biāo)參數(shù)。目前做的較好的軟件公司中海達(dá)公司的V9RTK，同時該公司的ZNetCaster軟件，能夠標(biāo)出點位、軌跡同時能夠放大、縮小點位。在實際測量時，根據(jù)不同的工程要求，輸出不同格式的坐標(biāo)文件。

3工程實例

在進(jìn)行工程的測量工作時，要完成三個方面的測量，分別是定線、平斷測量以及定位測量。定線測量要求比較高，要求根據(jù)設(shè)計左邊定出轉(zhuǎn)角點，確定好設(shè)計線路，根據(jù)實際地形地勢設(shè)置直線樁和平斷而測量需要的方向樁。

3.1工程概況

和田地處新疆維吾爾自治區(qū)的最南端，是重要的商業(yè)中心，占地24.78萬平方公里，氣候干燥。和田電網(wǎng)不僅要為和田地區(qū)的七縣一市提供輸電服務(wù)同時還要承擔(dān)部分的發(fā)電任務(wù)。和田電網(wǎng)以220千伏為核心，東至310公里外的民豐縣，西至180公里外的皮山縣，東西共延綿500多公里。和田電網(wǎng)主要以110千伏和35千伏的電壓等級的輸電、配電網(wǎng)架，已經(jīng)全面覆蓋了和田地區(qū)的七縣一市。和田電網(wǎng)共有一座220千伏的變電站，11座110千伏變電站和50座35千伏降壓變電站。和田電網(wǎng)220千伏的輸電線路共計286.278公里，110千伏的輸電線路共計937.577公里以及1298.13公里的35千伏輸電線路。

3.2作業(yè)的原則與特點

輸電線路的施工過程中要保證線路在兩個轉(zhuǎn)角點之間呈直線狀態(tài)。兩個轉(zhuǎn)角樁之間的合理距離為2-15千米，直線樁的設(shè)置要綜合考慮實際的地形地貌、地物狀況以及平斷而測量的要求，兩個直線樁的合理距離為80米到300米之間。根據(jù)我國對電力的規(guī)定，以相鄰的兩個直線樁中心為基準(zhǔn)延伸出去，其偏離直線方向的角度不大于180°，同時，平面定位的精度應(yīng)優(yōu)于正負(fù)3厘米，如果地形特殊，精度要優(yōu)于正負(fù)5厘米。

和田電網(wǎng)的測量工作中采用GPS靜態(tài)測量的技術(shù)，輸電線路沿線設(shè)立了主導(dǎo)線點，同時測量出每個主導(dǎo)線點的精確坐標(biāo)數(shù)據(jù)，給定線測量帶來了巨大的優(yōu)勢，方便基準(zhǔn)站的設(shè)立。但是和田地區(qū)的地形復(fù)雜，主導(dǎo)線之間的距離過長，動態(tài)GPS系統(tǒng)的數(shù)據(jù)在傳遞過程中容易發(fā)生錯誤和丟失，因此在主導(dǎo)線之間進(jìn)行加密操作。

在進(jìn)行直線樁的放樣工作時，將基準(zhǔn)站的接收機設(shè)立在輸電線路的主導(dǎo)線點上，流動站的接收機向轉(zhuǎn)角點兩側(cè)的輸電線路根據(jù)設(shè)計好的方位角和實際地形來進(jìn)行直線樁的放樣工作。

GPS流動站的精度有著相對獨立的特點，每個轉(zhuǎn)角段都要設(shè)立一個固定的基準(zhǔn)站進(jìn)行測量，防止起算坐標(biāo)的誤差導(dǎo)致轉(zhuǎn)角段的偏離。

直線樁要求一組三個點，并且兩兩通視，以保證平斷而測量和后續(xù)的定位及施工測量中部分樁位遭到破壞后，還能較好的重新設(shè)立樁位，與此同時，還能夠較好的利用全站儀對GPS點位進(jìn)行現(xiàn)場的檢查和監(jiān)督。如果實際地形特殊，不能夠保證直線樁兩兩通視，可以另外設(shè)立偏角樁，來保證恢復(fù)樁位和檢查的完成。全站儀在進(jìn)行現(xiàn)場檢查時需要檢查三點之間的相對關(guān)系，不需要進(jìn)行全線測量。

在樁位的實際放樣過程中，RTK放樣結(jié)果精度會受到多重因素的影響，包括基準(zhǔn)站點位的精度誤差，模糊度計算的誤差，動態(tài)基線計算的誤差，坐標(biāo)系統(tǒng)轉(zhuǎn)換時產(chǎn)生的誤差，GPS天線的對中誤差等等。在實際操作時，兩個基準(zhǔn)站放樣測出的轉(zhuǎn)角樁可能會有一定的偏差，可以利用前一個基準(zhǔn)站測得的轉(zhuǎn)角坐標(biāo)作為前一個轉(zhuǎn)角段的坐標(biāo)；后面的基準(zhǔn)站測得轉(zhuǎn)角樁坐標(biāo)作為下一個轉(zhuǎn)角段的坐標(biāo)，以減少各轉(zhuǎn)角段的直線偏差。

和田電網(wǎng)的輸電線路跨越的地區(qū)地形較為復(fù)雜，同時地勢差異較大，難以進(jìn)行直線樁的水準(zhǔn)聯(lián)測。在進(jìn)行直線樁的水準(zhǔn)測量時，可以利用相鄰主導(dǎo)線點間的正常高高差以及DGP-RTK測出大地高差算出高程異常，然后在根據(jù)直線樁與第一主導(dǎo)線點的距離與相鄰主導(dǎo)線點間的距離的比例，算出GPS的大地高差。

4結(jié)論

網(wǎng)絡(luò)RTK是目前較為精準(zhǔn)、技術(shù)含量較高的測量方式，同時隨著OTF技術(shù)的日趨成熟，網(wǎng)絡(luò)RTK作為專業(yè)測量手段，越來越受歡迎。網(wǎng)絡(luò)RTK測量方式擁有一下幾點優(yōu)勢：第一，測量精度高，操作方便，可以提供三維坐標(biāo)，同時還能夠?qū)崟r提供核實后的成果資料；第二，相比常規(guī)的測量方式，RTK不會產(chǎn)生誤差累計，具有遠(yuǎn)距離傳遞三維坐標(biāo)的特點；第三，地形地勢復(fù)雜的地區(qū)，RTK定線可以減少轉(zhuǎn)交數(shù)量，加快選線的速度，提高了測量的效率同時減少了資金的投入；第四，減少參考的設(shè)置，避免多次轉(zhuǎn)站，保證了數(shù)據(jù)的精確性，提高工作效率。

參考文獻(xiàn)

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