RTK GPS技術(shù)在架空送電線路工程中直線放樣精度的研究

摘要：隨著技術(shù)的進步，架空送電線路工程也有了新的發(fā)展，本文針對RTK GPS 的相關(guān)基本原理進行了分析，結(jié)合架空送電工程測量的技術(shù)要點，對同一基站和不同基站放樣中的同一直線精度進行了研究，并針對性地提出了一些建議。

關(guān)鍵詞：RTK；GPS；架空送電；直線放樣；精度

RTK GPS最為一種全新的技術(shù)運用在架空送電線路工程中，如何把握和運用好這項技術(shù)來為架空送電線路工程服務(wù)，是一個難題。我們?nèi)绾尾拍馨盐蘸脺y距精度，在施工過程中滿足直線 180°±1′的要求，做到精確的高程精度是目前我們所必須要解決的問題。

1.原理分析

對于 RTK GPS 而言，我們都知道它具有誤差獨立的特點，出現(xiàn)誤差時，不會進行累加，其精度可以達到10+2×10-6mm，這就是 RTK GPS 技術(shù)所體現(xiàn)出來的特有優(yōu)勢。其正常的放樣工序如下圖 1所示。

觀察圖 1，我們不難看出，在同一基站進行同一耐張段的放樣時，其工作順序是：首先將基站架設(shè)在 G1處，然后等待所有的準(zhǔn)備工作就緒，最后啟動基站電臺工作。工作開始時，由J1站與J15站分別從兩端往中間放樣，依次放樣出的結(jié)果為Z2，Z3，Z4，…，Z14。將J1，J15作為為轉(zhuǎn)角，將Z2，Z3作為桿位樁。在同一基站放樣同一耐張段的所有直線樁時，我們不用考慮起點和基站對點的誤差。其中放樣誤差與流動對點誤差共同組成相應(yīng)的放樣誤差，簡單地說就是流動站中心和標(biāo)志中心對點時，產(chǎn)生不一致的情況，即

m2zi=m2s+m2d， （1）

ms=10+2D， （2）

注：mzi—放樣點的誤差；

ms——為放樣誤差；

md——流動站對點中誤差；

D—基站到放樣點的距離，km。

當(dāng)我們手持對中桿時，如果圓水準(zhǔn)氣泡處于中間位置，那么對點誤差大約為3 cm。如果我們以對點誤差的1/2作為流動站對點中誤差，可以得出md=±15 mm，取 D=7 km，那么 Zi的誤差就是：mzi= =±28.3 mm。

在相同的條件下，如果mx=my，則mzi= = mx，mx==±20 mm，其中，mx的大小就可以很好地去衡量放樣的直線是否能否滿足 180°±1′要求。

1.1 估算∠Z2′Z3′Z4′的大小（見圖 2）

從圖 2 中我們可以得知，在正常的情況下，Z2，Z3，Z4是同一直線上的三點，但是由于放樣誤差的存在，Z2被放到了 Z2′，的位置，Z3被放到了 Z3′的位置，Z4被放到了Z4′的位置，這樣就導(dǎo)致了Z2′，Z3′，Z4′并非在一條直線上。設(shè) mx=±20 mm，如果相鄰兩點之間的誤差呈現(xiàn)出異向分布的特點且它們之間的誤差達到最時，∠Z2′Z3′Z4′到底有多大。不妨，令：

tgα=，（3）

則，α=20″

同理，可求，β=20″，因此，∠Z2′Z3′Z4′=180°- α- β=179°59′20.0″

1.2估算ms的最大值

設(shè)：平均檔距相同，α=β=30″，求mx的最大值。則：

mx=tgα×420 000/2=±30mm。

從（1）式 中可知，|ms |40 mm；

從（3）式可知，若mx不變，那么兩點之間的距離就是影響∠α與∠β的主要因素，隨著兩點之間的距離的不斷增大，∠α與∠β就逐漸縮??；相反，如果兩點之間的距離逐漸縮短∠α與∠β就會逐漸變大。

假設(shè)，mx=±20mm，∠α=40″，∠β=20″，Z3Z4 之間的距離保持不變，那么，Z2Z3=206.3 m 時，∠Z2′Z3′Z4′=179°59′，放樣出的直線恰好是 180°±1′，即：兩點間的距離Z2Z3只有在大于206.3 m 時，直線才能滿足 180°±1′的要求。

假設(shè)，mx=±30mm，α=40″，β=20″，Z3Z4的距離一定，那么，Z3Z4=309.4 m 時，∠Z2′Z3′Z4′=179°59′，放樣出的直線恰好是 180°±1′，即：兩點間的距離Z3Z4只有在大于309.4m 時，直線才能滿足 180°±1′的要求。由此可以得知，直線上兩點的距離與我們所選取的mx值大小相關(guān)聯(lián)。如果選取的mx值較小，那么兩點之間的距離較小，在放樣的過程中效率就會受到影響；如果選取的mx值較大，那么兩點之間的距離相對可以延長，這樣就能提升放樣時的效率。對mx值的選擇，只有在實際問題中進行具體的分析才行。

2.不同基站放樣同一直線的誤差討論

2.1 起始點誤差

假設(shè)架空送電線路 GPS的控制網(wǎng)中，兩個基站之間的距離為10km。經(jīng)過用北京坐標(biāo)系控制點進行約束平差處理，二者之前的精度處于1/80 000-1/40 000之間，若選擇1/40 000作為精度指標(biāo)。那么兩個站點之間的距離誤差mGS為：

1/40 000=2mGS/10 000，

則，mGS=±0.125m。

在相同的條件下，G1，和G2兩點的誤差相同，則，

mGS=，（4）

mG1==±0.088 m，其中mG1即為起點誤差。

2.2 放樣點的誤差（見圖 3）

從圖 3 可知，在實際的放樣過程中，我們在G1進行放樣，放樣點為Zi點，我們在 G2同樣進行放樣，放樣點 Zi點，由于放樣誤差的存在，我們將Zi點放到了 Zi′點，二者之間的誤差為m合。

因，= ++，（5）

得，=，（6）

如果影響條件相同 =，

則，=。取限差，，放樣誤差，對點中誤差，將、、帶入（5）中，可得 =2 =194 mm。在圖3中，我們規(guī)定檔距不變，由、、所導(dǎo)致的直線不直的夾角為γ，則tgγ=/420，

因此，γ=1′35″。

如果考慮α和β的影響，那么最終這種誤差就不能夠滿足技術(shù)規(guī)程 180°±1′的要求。所以，架空送電線路中對不同基站進行同一直線的放樣采用RTK GPS技術(shù)不適用。

3.RTK GPS放樣基本要求

按照上述的推論分析，RTK GPS技術(shù)工作者為了保證放樣的直線滿足180°±1′的要求，必須按照以下方面進行操作。

（1）采用RTK GPS技術(shù)進行放樣必須在精測的狀態(tài)下進行，在對整周數(shù)模糊度進行解算時，應(yīng)該進行實數(shù)解，避免使用浮動解，如果確實要使用浮動解時，應(yīng)該做好相應(yīng)的記錄，做好校核工作，隨時都要以書面的方式告知相應(yīng)的定位組負(fù)責(zé)人。

（2）在條件（1）滿足的前提下，實際的放樣過程中，桿位樁之間的放樣誤差絕對值必須小于40 mm，只有通過這樣的方式才能進行有效的控制。

4.結(jié)語

（1）根據(jù)本文的推論得出，對于同一基站進行同一耐張段放樣時，所有的桿位樁都應(yīng)該要滿足180°±1′這樣的技術(shù)規(guī)程要求。

（2）在實際的勘探和設(shè)計的過程中，設(shè)計單位應(yīng)該強化對短距離方向樁方面的直線的校核工作，使得能更加符合和滿足后續(xù)施工單位對復(fù)樁和檢測工作的需要。

（3）架空送電線路中對不同基站進行同一直線的放樣采用RTK GPS技術(shù)不適用，這點應(yīng)該時刻記住。

（4）根據(jù)本文的研究，建議在使用 RTK GPS技術(shù)對同一基站進行相關(guān)的直線樁放樣時，其誤差需小于 24 mm，樁與樁之間的距離需大于275 m。

（5）RTK GPS技術(shù)目前在架空送電線路工程中得到了一定的應(yīng)用，通過實踐證明，這項技術(shù)不僅僅滿足了技術(shù)規(guī)程的要求，同時還取得了比較好的效果，因此可以將這項技術(shù)進行深入研究和推廣使用。

（6）RTK GPS作為一項高新技術(shù)，是一個電子、空間和通信等技術(shù)的組合體。其定位精度（10+2D）mm，并不是可以用一個簡單的算式來進行歸納和描述，它與衛(wèi)星的分布，衛(wèi)星的個數(shù)，觀察的時段以及在實際操作過程中所處的環(huán)境有著十分緊密的聯(lián)系。因此，我們必須要對此項技術(shù)進行更加深入的研究才能更好地掌握它，才能使得這項技術(shù)更好地為我們服務(wù)，只有這樣才能更好地完成實際中的工程任務(wù)。

參考文獻：

[1]周興順，趙衛(wèi)，胡俊鵬.GPS PTK技術(shù)應(yīng)用于高速公路中樁放樣[A].全國公路科技創(chuàng)新高層論壇論文集新技術(shù)新材料與新設(shè)備卷[C].2010

[2]趙環(huán).架空送電線路通過沁水煤田塔位的穩(wěn)定性分析[A].全國巖土與工程學(xué)術(shù)大會論文集[C].2011.

作者簡介：

丁智輝，男，漢族 1987- 廣東高州人，高州市廣能電力設(shè)計院有限公司 助理工程師。