關于光伏發電中GPS測量放線的應用

尹志兵

石家莊市安裝工程有限公司 河北石家莊 050000

關于光伏發電中GPS測量放線的應用

尹志兵

石家莊市安裝工程有限公司 河北石家莊 050000

本文介紹了全球定位系統（GPS）的基本結構和測量原理，同時結合光伏電廠測量中GPS技術的應用進行論述，以期對同行有借鑒作用。

建筑工程；測量放線技術；工程施工；視覺三維技術

引言

全球定位系統（Global Positioning System，簡稱GPS）是美國從20世紀70年代開始研發的衛星導航與定位系統，該技術主要應用于軍事部門。GPS是以衛星為基礎的無線電衛星導航定位系統，它具有全能性、全球性、全天候、連續性和實時性的精密三維導航與定位功能，而且具有良好的抗干擾性和保密性。因此，GPS技術率先在大地測量、工程測量、航空攝影測量、海洋測量、城市測量等測繪領域得到了應用，并在軍事、交通、通信、資源、管理等領域展開了研究并得到廣泛應用。本文介紹了GPS在光伏電站工程測量中的應用，并提出幾點體會。

一、GPS技術簡介

（一）GPS構成

GPS主要由空間衛星星座、地面監控站及用戶設備三部分構成。

（二）GPS定位原理

GPS定位是根據測量中的距離交會定點原理實現的。在待測點Q設置GPS接收機，在某一時刻tk同時接收到3顆（或3顆以上）衛星S1、S2、S3所發出的信號。通過數據處理和計算，可求得此時接收機天線中心（測站點）至衛星的距離ρ1、ρ2、ρ3。根據衛星星歷可查到該時刻3顆衛星的三維坐標（Xj，Yj，Zj），j＝1，2，3，從而算出Q點的三維坐標（X，Y，Z）。

（三）GPS測量的特點

相對于常規測量來說，GPS測量主要優點有：

1.測量精度高。GPS觀測的精度明顯高于一般常規測量，在小于50km的基線上，其相對定位精度可達1×10－6，在大于1000km的基線上可達1×10－8。2.測站間無需通視。GPS測量不需要測站間相互通視，可根據實際需要確定點位，使得選點工作更加靈活方便。3.觀測時間短。隨著GPS測量技術的不斷完善，軟件的不斷更新，在進行GPS測量時，靜態相對定位每站僅需20min左右，動態相對定位僅需幾秒鐘。4.儀器操作簡便。GPS接收機自動化程度越來越高，操作智能化，觀測人員只需對中、整平、量取天線高及開機后設定參數，接收機即可進行自動觀測和記錄。5.全天候作業。GPS衛星數目多，且分布均勻，可保證在任何時間、任何地點連續進行觀測，一般不受天氣狀況的影響。6.提供三維坐標。GPS測量可同時精確測定測站點的三維坐標，其高程精度已可滿足四等水準測量的要求。

二、GPS技術在光伏發電建設項目中的應用

（一）光伏電站的特點與GPS技術的優勢

光伏電站施工面積大，地勢高低不平，這直接增大了測量定位的難度。傳統的經緯儀、全站儀、水平儀測量定位放線，已無法滿足定位放線標準要求。GPS技術用于布設控制網、確定樁基定位時具有非常強的準確性，因此該技術較適用于光伏電站建設項目中。

（二）建立 RTK基準站網主要方法

1.設定基準站的經緯度坐標。架設基準站時，通過“平滑”的方法進行采集坐標（需進行多次平滑，以提高可靠度），獲得一個準確的坐標進行設站。坐標系與地點坐標的轉換參數關系的參點應在3個以上，所選參點均勻分布，能控制整個測量區，轉換后各點的線差分量應小于50mm。2.基準站的使用。基準站接收機三腳架架設后，無線應進行定向，開機前、關機后應分別提取接收機天線的高度，二次較差應小于3mm。對基準站輸入定位控制點，并將施工控制網各相關數據輸入基準站。3.移動站的應用。移動站跟蹤桿應有輔助支架，氣泡水平穩定居中，作業前檢查“無線”類型輸入的正確性，并在一個已知點觀測，對基準站進行校核，點位較差應小于50mm，然后根據需要進行X及Y方向移動，確定點位后，做好標記。4.移動站的觀測。應進行獨立觀測兩側回，每測回觀測定位3次，其坐標分量較差小于10mm，取平均值為定位值，第二回觀測時需對儀器系統進行初始化，兩測回觀察定位坐標分量較差小于20mm，并取平均值作為最后定位觀察值。移動站初始化應符合PDOP值＜6。5.定位。在定位過程中，原始數據須填寫完整、數字清晰、保存完好，并作為鉆孔、樁基礎及鋼支架施工的施工依據。原始數據記錄包括：基準站，校核站信息，觀測站坐標值，觀測時間，儀器高，觀測精度等有關記錄。在樁基礎施工完成后，要及時彈出鋼支架所需的軸線，在鉆孔、樁基礎施工及鋼支架施工過程前及施工過程中，定期進行復測以保證觀測數據的準確性。6.編號。對陣列圖進行編號，以便對各個點施工質量進行控制，給每個區陣列進行編號，控制網圖中，Y方向采用英文字母編號，X方向采用阿拉伯數字編號，則每個陣列任意一個點都能記錄下施工質量的好壞。7.測量與記錄。用GPS測量儀將基準標高引入到施工區域，用水平儀測出各樁位的自然地坪標高，各標高差標在高程控制網中，將設計值、實際值、高差記錄下來。8.加密放樣。用GPS測量出每列光伏組件的四個角樁位坐標后，再進行本列其余樁位的加密點放樣。加密點放樣時，采用兩邊栽細鋼管中間拉細鋼絲繩的方法，并在鋼絲繩上用彩色膠帶準確標記出加密點的尺寸距離。然后使用線墜將鋼絲繩上的樁位標記點垂直投點到位，并用涂紅漆的小標桿將測量好的樁位做好標記。

三、GPS測量的外業實施

（一）選點

GPS測量測站點之間不要求一定通視，圖形結構也比較靈活，因此，點位選擇比較方便。但考慮GPS測量的特殊性，并且顧及后續測量，選點時應著重考慮：1.每點最好與某一點通視，以便后續測量工作的使用；2.點周圍高度角15°以上不要有障礙物，以免信號被遮擋或吸收；3.點位要遠離大功率無線電發射源、高壓電線等，以免電磁場對信號的干擾；4.點位應選在視野開闊、交通方便、有利擴展、易于保存的地方，以便觀測和日后使用；5.選點結束后，按要求埋設標石，并填寫點之記。

（二）觀測

根據GPS作業調度表的安排進行觀測，采取靜態相對定位，衛星高度角15°，時段長度45min，采樣間隔10s。在3個點上同時安置3臺接收機天線（對中、整平、定向），量取天線高，測量氣象數據，開機觀察，當各項指標達到要求時，按接收機的提示輸入相關數據，則接收機自動記錄，觀測者填寫測量手簿。

結束語

綜上所述，對GPS定位技術具有測量成果相對精度高，質量可靠。通常點位范圍可以控制在0.5米之內，并且點與點之間誤差均為隨機誤差，不會產生累積誤差。此外，定位系統可以全天候作業，不受視線通視影響?？蓪崟r提供定位點的坐標及其點位精度，方便快捷，定位情況一目了然。 野外作業簡單，效率高，自動化程度高，大大減小了勞動強度，可節約大量的人力物力資源。正是因為GPS的上述特點，該技術應用于地形較復雜的光伏電站測量中更具優勢。

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