RTK GPS技術在架空送電線路工程中直線放樣精度的研究

摘要：隨著技術的進步，架空送電線路工程也有了新的發展，本文針對RTK GPS 的相關基本原理進行了分析，結合架空送電工程測量的技術要點，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運用在架空送電線路工程中，如何把握和運用好這項技術來為架空送電線路工程服務，是一個難題。我們如何才能把握好測距精度，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 技術所體現出來的特有優勢。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：首先將基站架設在 G1處，然后等待所有的準備工作就緒，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，依次放樣出的結果為Z2，Z3，Z4，…，Z14。將J1，J15作為為轉角，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的放樣誤差，簡單地說就是流動站中心和標志中心對點時，產生不一致的情況，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。

當我們手持對中桿時，如果圓水準氣泡處于中間位置，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，這樣就導致了Z2′，Z3′，Z4′并非在一條直線上。設 mx=±20 mm，如果相鄰兩點之間的誤差呈現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：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就逐漸縮小；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，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，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值大小相關聯。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

假設架空送電線路 GPS的控制網中，兩個基站之間的距離為10km。經過用北京坐標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。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，我們規定檔距不變，由、、所導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規程 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技術進行放樣必須在精測的狀態下進行，在對整周數模糊度進行解算時，應該進行實數解，避免使用浮動解，如果確實要使用浮動解時，應該做好相應的記錄，做好校核工作，隨時都要以書面的方式告知相應的定位組負責人。

（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.結語

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

（2）在實際的勘探和設計的過程中，設計單位應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施工單位對復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技術不適用，這點應該時刻記住。

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

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

（6）RTK GPS作為一項高新技術，是一個電子、空間和通信等技術的組合體。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，它與衛星的分布，衛星的個數，觀察的時段以及在實際操作過程中所處的環境有著十分緊密的聯系。因此，我們必須要對此項技術進行更加深入的研究才能更好地掌握它，才能使得這項技術更好地為我們服務，只有這樣才能更好地完成實際中的工程任務。

參考文獻：

[1]周興順，趙衛，胡俊鵬.GPS PTK技術應用于高速公路中樁放樣[A].全國公路科技創新高層論壇論文集新技術新材料與新設備卷[C].2010

[2]趙環.架空送電線路通過沁水煤田塔位的穩定性分析[A].全國巖土與工程學術大會論文集[C].2011.

作者簡介：

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