试论GPS在电力测量的应用及应用前景讨论

　 　一、GPS定位基本原理

　　GPS定位是根据测量中的距离交会定点原理实现的。GPS定位方式有绝对定位（单点定位）与相对定位两种。绝对定位的结果为在GPS定位基准下的三维坐标，通常以纬度、经度与海拔高的形式提供。相对定位的结果为两个测点之间的基线向量（在地心地图坐标WSG-84△x、△y、△z椭球的平距、方位角和大地高差的形式）。就空间几何定位而言，在某一时刻能同时测定出站点到三颗卫星的距离，加之此时刻卫星的位置是已知的，便可用空间距离交会的原理解算出站点的点位坐标来。相对定位的基本思想是采用至少两台GPS接收机分别安置于两个不同的测站上，同步观测4颗以上的卫星，采用求差法，消除卫星钟与接收机钟的钟差，减弱信号传播误差的影响，解算出站点之间的基线向量。相对定位精度可以达到几个ppm以上。随着GPS的不断完善发展，目前GPS测量已能取代传统的三角控制测量、导线测量以及摄影控制测量，还广泛应用于碎部测量、地形测量及工程测量。由于电力测量的行业特殊性，GPS测量的应用前景广阔。

　　GPS应用于大面积航测成图控制中有以下几个特点:

　　（一）使用GPS测量技术建立较大面积测量控制网是一种很好的方式。能节省大量造标费用，节省人力，提高工效，经济效益明显，并大大减轻了野外作业的劳动强度。

　　（二）GPS控制网平面精度好，点位精度较均匀。

　　（三）使用GPS技术加密控制点方法简便，不受控制形式限制。不必考虑布设成三角网，导线网或其它典型图形，只需考虑有足够的多条观测及必要的检核条件即可得到满意的成果。

　 　三、GPS在架空输电线路中的应用

　　无论工测还是航测，在输电线路工程的测量中，应用GPS都能提高工效、减轻测量人员的劳动强度，发挥效益。GPS应用于工测的选线，为避开障碍物，优化路径提供了便利条件。同时也给长期困扰不前的航测选线带来了前景。较常规的作业方法，用GPS作像控点，既经济又省时方便，而且缩短了工期3倍以上。由于用GPS选定转角点或者实施三维坐标放样，又使航测真正达到了优化路径、节约投资的目的。少砍伐树木，少拆迁，也是明显的效益。在线路测量中，采用GPS配合航测将是电力行业的发展方向。下面谈谈GPS的应用。

　　（一）选择路径方案

　　根据送电线路初设审批方案进行终勘定线，由于踏勘、初勘粗糙，并未将路径贯通;使用的1：50000地形图测绘年代早，已不能正确反映现在的实际情况;农村村庄发展快，变化大，很难按照批准方案实地落实路径等。现在解决这个问题的办法是增强拆迁和砍伐树木或增加转角使路径通过。这样做不仅增加了工作难度，而且增加了建设投资。

　　GPS优化选线就是利用GPS测量进度快、效率高、质量好以及测量导线长短不受限制、测点间无需通视的特点，测量转角点与转角点间影响路径通过的地形，地物和建筑、构筑物的坐标，根据这些坐标选定合理路径。

　　（二）坐标联系测量

　　为了取得送电线路转角点坐标，需进行坐标联系测量。如以下两种方法:

　　1、控制点法

　　由于送电线路终勘定位尚未进行或正在进行，在实地仅有部分转角桩或无转角桩时采用控制点法进行坐标联系测量。根据国家三角点利用GPS在送电线路上两端和中间测量二个以上控制点。终勘定位时可与之联测，联测后根据送电线路转角角度和距离计算出各转角点的坐标。

　　2、沿转角点测量法

　　送电线路终勘定位后转角点桩位均在实地定位，坐标联系测量沿送电线路转角点进行，计算出转角点平面坐标。

　　（三）干扰范围内通讯线的测量

　　GPS进行干扰范围内通讯线测量与坐标联系测量基本相同，不同的是坐标联系测量依据点是国家等级三角点，干扰范围内通讯线测量依据点是送电线路转角点。以这些转角点为依据点采用闭合导线形式或支点形式进行干扰范围内通讯线测量，测出通讯线转角杆坐标，提供数据或相对位置图以便于进行抗干扰设计计算。

　　（四）在高山地区进行电力线路终堪时，特别是在高山地区进行交叉跨越测量，在通视特别困难时，GPS就发挥较大优势。如：在交叉跨越不能看见地面点，或者只能看见跨越线的延长线时，GPS配合全站仪进行交叉跨越测量的效率就比传统的测量简单的多。

　　（五)线路航测控制测量

　　送电线路航测主要有“先定后测”和“先测后定”两种方法。采用“先定后测”精度高，质量好，但作业强度量大，费用高，现已较少应用，采用“先测后定”工作量小，费用低，但精度也较低。应用GPS进行线路航测作业控制测量同时测定线路转角点坐标，吸取两种方法的优点，为线路应用航测创造了有利条件。

　　1、外业控制测量

　　由于GPS测量不受距离长短的影响，也不受通讯条件的限制，这些控制点可以尽量布设在地形平坦，交通方便之处，有利于测量工作开展。测量时劳动强度小、费用低，而成果精度高、质量好。

　　2、线路转角点测量

　　GPS进行航外控制测量时应同时进行转角点测量，转角点可以在像片上确定后在实地判别订立，也可在实地订立后转刺到像片上。测量转角点时应同时在距转角点约100m外另设立一个控制点，作为定位时转角点的后视方向。

　　四、GPS在其它测量中的应用

　　GPS应用在微波通讯测量中，可将几十公里的联测导线一次性地由国家三角点引测到微波站上，不仅缩短了工期，提高了功效，而且精度高、质量好。还可根据需要进行微波站与站之间联测，为设计提供准确的数据。

　　GPS在放钻孔与实测水井点等测量中，利用GPS不需要两点相互通视和不受距离长短限制的优点，在没有控制点的条件下，也能高效、优质地完成任务。

　　GPS技术至今仍在不断地发展。实时差分、无初始化动态(AROF)及实时动态(RTK)技术相继问世，使三维坐标放样取得实质性进展。

　　在测量中，航测配合GPS外控技术已经成熟，可以推广应用。工测可以打破传统的先整体后局部，控制网一级级加密的作业方法。GPS和计算机联结在野外实时采集数据，实时成图是测量技术发展的又一前景。

　　在架空送电线路上，利用RTK技术对转角点一次性坐标放样，并可实测平断面和塔基断面，优化线路，节约投资。

　　对于测量来说，有了GPS这项新技术，再配合电力行业的其他优势，可增强竞争能力。

　　GPS技术应用于电力工程测量中，使得测量的效率、质量大大提高，而且节省了测量人员体力。同时，对生态环境起到了一定的保护作用。总体来看，随着GPS技术的不断提高，我国的北斗系统和欧洲的GALILEO卫星定位系统的完善，以及广大测绘工作者的不断探索，GPS会逐步深入到更具体的工作中，会对电力工程测量有更大的帮助。