在科學(xué)技術(shù)飛速發(fā)展的今天，先進(jìn)儀器設(shè)備越來越多的應(yīng)用于測(cè)繪領(lǐng)域，全球定位系統(tǒng)(GPS)的出現(xiàn)對(duì)測(cè)繪事業(yè)的迅猛發(fā)展起了極大地促進(jìn)作用，建立各種精密的工程控制網(wǎng)，城市控制網(wǎng)，GPS動(dòng)態(tài)定位技術(shù)利用GPS技術(shù)精密定位，特別是發(fā)展很快的實(shí)時(shí)差分(DGPS)技術(shù)，可以在電力、水利、公路、林業(yè)、勘界測(cè)量和鐵路等等領(lǐng)域應(yīng)用的非常好。RTK技術(shù)就是精密差分載波相位觀測(cè)值的技術(shù)，能實(shí)時(shí)提供定位成果的精度為厘米級(jí)。RTK技術(shù)具備自動(dòng)化程度高的特點(diǎn)，它的出現(xiàn)將使定線測(cè)量、特別是測(cè)繪工作提高了工作效率，其最大可以達(dá)到20公里左右的測(cè)量范圍。
1.GPS RTK技術(shù)實(shí)施的基本流程和原理
1.1 收集測(cè)區(qū)的控制點(diǎn)資料
首先測(cè)區(qū)控制點(diǎn)資料的收集，作為動(dòng)態(tài)GPS的參考站包括控制點(diǎn)的等級(jí)、坐標(biāo)、坐標(biāo)系、中央子午線、是GPS控制網(wǎng)還是常規(guī)控制網(wǎng)、控制點(diǎn)的位置和地形環(huán)境是否適合。
1.2 求定測(cè)區(qū)轉(zhuǎn)換參數(shù)
雖然在WGS-84坐標(biāo)系中GPS RTK測(cè)量可以運(yùn)用，但是電力線路測(cè)量定位是在我國的北京54或西安80坐標(biāo)或當(dāng)?shù)刈鴺?biāo)上進(jìn)行的。坐標(biāo)轉(zhuǎn)換上之間存在很多的問題。GPS靜態(tài)測(cè)量中，在事后處理時(shí)坐標(biāo)轉(zhuǎn)換通過轉(zhuǎn)換模型進(jìn)行的。
坐標(biāo)轉(zhuǎn)換的必要條件是:大地點(diǎn)至少在3個(gè)以上分別有北京54坐標(biāo)或西安80坐標(biāo)和WGS-84地心坐標(biāo)，解求轉(zhuǎn)換參數(shù)時(shí)利用轉(zhuǎn)換模型。此參數(shù)控制線路控制一段線路通過一套轉(zhuǎn)換參數(shù)，一般為30km左右，分段點(diǎn)通過為轉(zhuǎn)角。
1.3 參考站的選定和建立
順利實(shí)施動(dòng)態(tài)GPS的關(guān)鍵之一是參考站的安置，要滿足下列條件:
(1)應(yīng)有參考站已知正確的坐標(biāo)。
(2)參考站應(yīng)選在天空較為開闊，地勢(shì)較高，周圍無超過10高度角的障礙物，有利于數(shù)據(jù)鏈發(fā)射的位置和衛(wèi)星信號(hào)的接收。
(3)為防止多路徑效應(yīng)的影響以及數(shù)據(jù)鏈丟失，周圍無GPS信號(hào)反射物(大型建筑物、大面積水域等)，電視臺(tái)、無高壓電線、微波站、無線電發(fā)射站等干擾源。
1.4 工程項(xiàng)目參數(shù)設(shè)置和內(nèi)業(yè)設(shè)計(jì)
(1)例如北京54坐標(biāo)系的當(dāng)?shù)刈鴺?biāo)系橢球參數(shù)為扁率倒數(shù)和長(zhǎng)半軸。
(2)測(cè)區(qū)坐標(biāo)系間的轉(zhuǎn)換參數(shù)。
(3)中央子午線。
1.5 野外作業(yè)
在參考點(diǎn)上安置基準(zhǔn)站GPS接收機(jī)，接收機(jī)打開后，輸入精確的天線高度和北京54坐標(biāo)，將北京54坐標(biāo)通過轉(zhuǎn)換參數(shù)基準(zhǔn)站GPS接收機(jī)轉(zhuǎn)換為WGS-84坐標(biāo)，同時(shí)對(duì)所有可視GPS衛(wèi)星信號(hào)連續(xù)接收，并將其觀測(cè)值、接收機(jī)工作狀態(tài)、衛(wèi)星跟蹤狀態(tài)及測(cè)站坐標(biāo)通過數(shù)據(jù)發(fā)射電臺(tái)發(fā)送出去。流動(dòng)站接收機(jī)也會(huì)接收和跟蹤GPS衛(wèi)星信號(hào)來自基準(zhǔn)站的數(shù)據(jù)的同時(shí)進(jìn)行，獲得三維WGS-84的流動(dòng)站坐標(biāo)通過計(jì)算處理，最后將WGS- 84再通過與相同坐標(biāo)轉(zhuǎn)換參數(shù)的基準(zhǔn)站轉(zhuǎn)為北京54坐標(biāo)。將設(shè)計(jì)值與實(shí)時(shí)位置接收機(jī)還可以相互比較，到正確位置指導(dǎo)放樣。
2.在線路測(cè)量中RTK的應(yīng)用
2.1 定線測(cè)量
定線測(cè)量，就是各線段(在兩點(diǎn)之間就可以寫出一系列的直線樁)的工作線路中心線的終點(diǎn)、轉(zhuǎn)角點(diǎn)和起點(diǎn)間精確測(cè)定。由于不需要點(diǎn)與點(diǎn)之間通視采用GPS定線的情況下，而且RTK能動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)顯示當(dāng)前的位置，所以施測(cè)過程中非常容易控制其他構(gòu)筑物的幾何關(guān)系以及線路的走向 (見圖1)。
圖1 RTK 定線示意圖
如圖2所示，線路的兩轉(zhuǎn)角樁為J2、J3，欲定出一系列直線樁Z1、Z2、……在J2、J3之間(見圖2)
圖2 RTK 驗(yàn)樁示意圖
在J2、J3之間架設(shè)基準(zhǔn)站，分別用移動(dòng)站測(cè)出轉(zhuǎn)角點(diǎn)J3 、J2點(diǎn)的坐標(biāo)(則不必測(cè)量，已知的轉(zhuǎn)角點(diǎn)坐標(biāo)，可即時(shí)調(diào)用)。J2、J3坐標(biāo)信息設(shè)置為直線，在轉(zhuǎn)點(diǎn)的坐標(biāo)信息獲取后，以該直線然后作為參考線，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況，輸入測(cè)設(shè)直線樁的間隔在電子手簿中后，各直線包含樁點(diǎn)坐標(biāo)的折線文件就會(huì)生成。根據(jù)直線樁的坐標(biāo)在折線文件中，RTK實(shí)時(shí)導(dǎo)航指示，就對(duì)直線樁Z1、Z2、……可測(cè)設(shè)出。
2.2 斷面測(cè)量
測(cè)出沿線路線路垂直方向或兩邊線及中心線方向的地形起伏特征變化點(diǎn)的距離和高度，稱為斷面測(cè)量;施測(cè)各點(diǎn)地形沿線路中心的垂直方向變化狀態(tài)，稱為橫斷面測(cè)量;施測(cè)各點(diǎn)地形沿線路中心線變化狀態(tài)，稱為縱斷面測(cè)量。輸電線路的斷面測(cè)量中，主要測(cè)定地貌、地物特征點(diǎn)的高程和里程，要求高程精度不是很高，而且主要測(cè)定輸電線路導(dǎo)線與各特征點(diǎn)間的相對(duì)距離，因此，用RTK可以快速測(cè)定斷面。一般定線測(cè)量與斷面測(cè)量同時(shí)進(jìn)行，故基準(zhǔn)站不需要另外設(shè)置。斷面測(cè)量時(shí)，RTK進(jìn)行有兩種測(cè)量方式：
(1)有可直接采集特征點(diǎn)的坐標(biāo)，利用數(shù)據(jù)采集功能，然后輸出斷面圖，在內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)處理中。
(2)可以中斷面測(cè)量功能模塊利用RTK數(shù)據(jù)處理軟件進(jìn)行斷面測(cè)量。在性能及使用上不同品牌的RTK有所不同，大同小異的功能。一般調(diào)入設(shè)計(jì)縱斷面文件和所依附的斷面線路及所依附的斷面線路文件在文件設(shè)置中，在斷面進(jìn)行測(cè)量時(shí)，調(diào)入斷面文件的設(shè)計(jì)在縱斷面文件名中，進(jìn)入測(cè)量斷面界面當(dāng)設(shè)置完畢文件名后。線路放樣顯示與測(cè)量斷面界面的狀態(tài)顯示方式相同。
2.3 定位桿塔測(cè)量
定位桿塔測(cè)量，是根據(jù)線路設(shè)計(jì)人員在平斷面圖線路上桿塔位中心樁釘立作為標(biāo)志的工作，并線路桿塔位置設(shè)計(jì)測(cè)設(shè)到已經(jīng)線路中心線的選定上。用RTK對(duì)桿塔位測(cè)設(shè)與定線測(cè)量的方法大致相似，一般在兩耐張相鄰桿塔之間架設(shè)基準(zhǔn)站，直線段兩端點(diǎn)的坐標(biāo)通過移動(dòng)站分別測(cè)出。坐標(biāo)轉(zhuǎn)點(diǎn)的信息獲取后，設(shè)置為直線的兩端點(diǎn)坐標(biāo)信息，將該直線作為設(shè)計(jì)圖、參考線，輸入測(cè)設(shè)的端點(diǎn)之間的間隔與桿塔位置在電子手簿中后，包含各桿塔位樁點(diǎn)坐標(biāo)的折線文件就能夠生成。根據(jù)折線文件中RTK實(shí)時(shí)導(dǎo)航指示以及桿塔位樁的坐標(biāo)，可測(cè)設(shè)出各桿塔位樁，并標(biāo)定之。
2.4桿塔施工測(cè)量
首先要進(jìn)行塔位復(fù)測(cè)，輸電線路施工中，遇到線路中心樁如果丟失的情況，通過測(cè)量還需要恢復(fù)。應(yīng)用RTK技術(shù)，將使這方面的工作高效、快速。
(1)從尋找(定位)第3個(gè)樁位或2個(gè)已確定的相鄰樁位校驗(yàn)如圖2所示，定位方法是:
a)、用移動(dòng)站對(duì)已確定的1,2號(hào)樁的位置分別校驗(yàn)，并在移動(dòng)站“電子手簿”測(cè)量軟件中自動(dòng)記錄。
b)、根據(jù)桿塔明細(xì)表或線路平斷面定位圖，相對(duì)于2號(hào)樁(或1號(hào)樁) 可查出3號(hào)樁的相對(duì)位置值，將輸入到測(cè)量軟件中的這些數(shù)值， 3號(hào)樁的位置就愛可以得到。
c)、通過移動(dòng)站實(shí)時(shí)傳送自己的當(dāng)前位置給測(cè)量軟件，移動(dòng)站當(dāng)前實(shí)際位置偏離3號(hào)樁正確位置的偏差軟件就可以得出，定位人員移動(dòng)站實(shí)時(shí)引導(dǎo)到達(dá)3號(hào)樁的正確位置，從而達(dá)到實(shí)現(xiàn)定位目的。
d)、要校驗(yàn)3號(hào)樁位的情況下，直接放在3號(hào)樁上移動(dòng)站的這個(gè)位置，軟件就會(huì)給出此位置與理論3號(hào)樁位置的偏差。
(2)在直線段內(nèi)快速定位或校驗(yàn)各直線塔樁位
得到兩頭轉(zhuǎn)角塔樁位只要用移動(dòng)站的位置，兩頭轉(zhuǎn)角塔的樁位如果某個(gè)直線段已確定，在電子手簿中就可新建一條線。然后移動(dòng)站到段內(nèi)任意直線塔樁位，就可直觀得出該樁位與已確定樁位和偏離直線偏差的距離。就可以與圖紙測(cè)得的這個(gè)距離相比較以校驗(yàn)樁位的正確與否。查到的距離輸入手簿中從圖紙上，反過來，也可方便地定出在這條線上待定的樁位點(diǎn)。
(3)轉(zhuǎn)角塔的校驗(yàn)轉(zhuǎn)角偏差
只要用移動(dòng)站測(cè)定其前后兩基塔及轉(zhuǎn)角塔的樁位，就可以用手簿中的軟件計(jì)算出實(shí)際轉(zhuǎn)角角度，就可以校驗(yàn)轉(zhuǎn)角偏差與圖紙相比。值得說明的是:在購買RTK產(chǎn)品時(shí)，目前針對(duì)輸電線路測(cè)量一般附帶了專門開發(fā)的軟件包，使用這些專門的測(cè)量模塊，使RTK測(cè)量的操作將會(huì)更加方便。
結(jié)語
應(yīng)用RTK測(cè)量技術(shù)，在輸電線路測(cè)量中，應(yīng)注意以下幾方面的問題在實(shí)際操作過程中:
第一，選用的橢球基本參數(shù)實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)RTK測(cè)量時(shí)(主要幾何和物理常數(shù))必須各個(gè)階段與同一工程保持一致。
第二，基準(zhǔn)站應(yīng)選擇在地面植被稀少和地勢(shì)開闊、靠近放樣的網(wǎng)點(diǎn)、交通方便或轉(zhuǎn)角樁上。基準(zhǔn)站應(yīng)以靜態(tài)作業(yè)或快速靜態(tài)模式測(cè)定高程和坐標(biāo)。
第三，基準(zhǔn)站發(fā)射天線安裝時(shí)，盡量避開其他無線電干擾源的通信、干擾(如高壓線、對(duì)講機(jī)的發(fā)射使用、電視轉(zhuǎn)播塔)和強(qiáng)反射源的干擾。流動(dòng)站在采集數(shù)據(jù)和精確放樣數(shù)據(jù)時(shí)，對(duì)講機(jī)應(yīng)停止使用。
第四，同步觀測(cè)衛(wèi)星數(shù)不少于10顆，進(jìn)行RTK測(cè)量，在±30mm范圍內(nèi)顯示的高程和坐標(biāo)精度指標(biāo)應(yīng)。宜事先放樣塔位樁坐標(biāo)值輸入到接收機(jī)控制器(電子簿)中并認(rèn)真校對(duì)。當(dāng)放樣顯示的在±15mm以內(nèi)的輸入值與坐標(biāo)值差值時(shí)，即可確定塔位樁，并應(yīng)記錄實(shí)測(cè)樁號(hào)、數(shù)據(jù)和儀器高。
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