GPS技术在电力工程勘测中的运用

摘要：在电力工程建设过程中，勘测是重要的一个环节，将先进科学技术应用在电力工程勘测当中，以此来提高勘测的精度与定位准确性，是新时代电力工程建设提出的一个新要求，也是电力工程进步过程中的一个必然结果。GPS作为一种成熟的精密定位技术，在电力工程勘测工作中发挥着重要的作用。本文重点对GPS定位技术及其优势进行了一定分析，并对该技术在电力工程勘测中的应用进行了相关探讨。

关键词：GPS技术；电力工程；勘测；应用

自进入21世纪以来，伴随互联网、计算机、信息技术的飞速发展，信息化、高科技化、标准化、精密化已成为本时代勘测工作中的代名词。传统定位技术已无法满足现代工程高精密性探测要求。而GPS技术以其全天候、全过程跟踪、精密定位等优势而在电力、水利、公路等工程勘测中得到了良好而广泛的应用。为充分发挥GPS技术在电力工程勘测中的效用，有必要对其定位技术与具体应用进行研究和分析。

1GPS技术及其优势分析

1.1GPS定位技术

我国对于GPS技术研究起步较晚，较之发达国家技术水平还需要继续不断的提高。但相比于传统GPS技术，我国现行GPS定位技术已取得了巨大的进步，并且在电力工程勘测等诸多领域有着广泛的应用。在定位过程中，卫星轨道误差、电离层延时等是造成GPS定位精度存在误差的几个主要因素[1]。而最新研发的GPS定位技术通过选用双频接收机来作为自身的数据采集装置，从而能够实现利用LC相位组合来将电离层延时干扰有效的排除。不仅如此，GPS定位技术还能够利用观测的相位值准确计算出双频接收机与对流层延时的位置信息，以及利用高精度卫星钟差和星历来降低轨道误差等对定位和测量造成的负面影响，从而大大提高测量精度与定位准确性。

1.2GPS定位技术优势

相比于传统的GPS定位技术，最新GPS定位技术突出的优势主要表现在以下几点：测量所需设备只需安装一台双频接收机，便能够实现对全世界范围内目标的高精度跟踪定位；在传统GPS定位技术中，无法对出现的误差进行优化处理，一旦误差较大就会对定位产生严重影响，大大降低测量的精度[2]。而最新GPS定位技术采用非差模式进行测量计算，虽然影响参数众多，但通过选用科学的数学模型便能够对误差进行一定的优化处理；在定位精度方面，传统GPS定位技术与最新GPS定位技术存在着明显的优势差距，传统定位技术精度最高可达10m左右，而最新GPS定位技术定位精度最高可达厘米级别。综合而言，在定位精度、误差处理、测量范围、测量设备等几方面最新GPS定位技术都明显优于传统定位技术。

2GPS技术在电力工程勘测中的应用

2.1在电力控制网坐标系勘测中的应用

在电力工程前期阶段，需要企业组建一支专业的测绘团队对施工现场进行仔细勘查，并将地形图按照规定的比例绘制出来，以为与国家坐标系相匹配测区控制网的构建提供参考资料[3]。但由于近几年我国电力工程建设规模不断扩大，且许多工程工期紧张、难度等级大，尤其是海拔高、人烟稀少、工作条件艰苦地区，因而为克服这一系列困难，保障电力工程顺利开展与完成，就必须依赖最新GPS定位技术对电力工程实施精密测量，确定出控制网的起始坐标。为促进GPS技术在电力工程勘测中优势充分发挥，通常在实际应用中往往将其与GIS（地理信息系统）、RS（遥感技术）相互融合使用。由于GPS定位技术测量精度高，加之GIS与RS技术的辅助，因而也可以采用非常规测算方法对控制网坐标系进行确定，即先按照假象坐标系对控制网进行布设，然后再开展控制网起始坐标系的测算与定位计算等相关工作。测算出电力控制网坐标系后需要对其进行检验，若确认无误则可以进行控制网的约束平差工作。当所有控制网相关工作全部做好之后，依照实际测算出的控制网利用GIS技术对假象控制网坐标系进行调整，使其与国家坐标系相匹配，最终制作出电力工程测区控制网精密数字地图[4]。GPS定位技术在电力工程测区控制网坐标系测算工作中的应用，可以大大减少作业人员的劳动强度，简化测算环节，缩短作业周期，提高电力工程测算精度。

2.2在输电线路户航外作业中的应用

在超高压输电线路施工正式开始之前，必须要保证航外作业全面完成。输电线路航外作业主要完成的工作是，根据输电线路初步设计方案对由航测获得的数据执行调绘与GPS外控作业。在这一环节中，准确找出国家等级控制点非常关键。鉴于早期建立的控制点精度较低，且在野外开展联测作业不仅难度大而且任务艰巨，因而必须选用高精度测量定位技术及相关仪器设备来开展此项工作。在利用GPS定位技术、GIS技术与RS技术对输电线路实施航外作业时，为保证定位技术优势得到充分发挥，需要严格按照既定的规则进行：将首级控制点平均分布在施工区域范围内，布设位置应尽可能设在便于观测或交通便利之处，各控制点之间的距离间隔依据输电线路布设长度级控制度数量来确定[5]。严格按照GPS技术观测流程对控制点与像控点实施在线监测，监测时间保证在6h以上，以确保原始数据的可靠性。采用MATLAB软件、AOTUCAD等软件对输电线路观测所得数据进行处理与分析，对控制点可靠性进行评估，若准确无误则进行后续约束平差、建立国家坐标系等相关操作。

3GPS技术在电力工程勘测中的应用案例

3.1工程概况介绍

安徽地区某电力工程输电线路全长67km，为220kV电压等级，线路铺设前半段为丘陵地带，中间段为高山森林覆盖地带，并跨越多个住宅楼与高速公路。为保证该电力工程建成后能够为区域用户提供安全稳定的电能服务，促进当地经济发展，采用最新GPS定位技术、GIS技术和遥感技术，以及4台动态双频接收机来实施该电力工程建设。

3.2静态控制网布设

经作业人员多次现场勘测后已在规定比例地形图上初步确定了输电线路走向与拐角，如图1。根据线路走向和地质水文、土质等勘测结果，确定在整条线路上布设10个控制点，控制点位置以接近国道、住宅区和乡村主干道附近区域为主，以便于观测人员及时到岗就位。为保证卫星载波相位接收质量，降低电离层延时等因素对动态双频接收机观测工作的干扰，需要将控制点与高压线、水域、通讯塔、公路高速行驶的汽车等均保持一定的距离。由于基线长短差距较大，为节省测量时间，对基线较短的线路测量采用单频接收机，对于基线较长的线路测量采用动态双频接收机，全线测量均采用同步测量方式，且每条基线同步测量时间必须保证在70min以上。对控制网约束平差的计算，本文采用MATLAB处理软件来完成。鉴于线路勘测对高程与距离的考虑都是相对的，且在很小范围内大地高差与水准高差之间的比较值很小，因而适合采用大地高来对控制网平差进行计算。首先，参考表1对基线向量进行解算，高度截止角取15°，模糊度计算方法采用LAMBDA。解算出的基线方差均大于4，中误差最大值为0.017，说明所有基线均合格。由基线向量解算出的方差值即可计算出控制网平差基线坐标矢量。基线向量解算完成后，对自由网进行平差，解算起始数据采用第一台接收机的WGS84坐标，自由网平差结果显示多数基线改正值均较小，不需要剔除不合格基线，意味着平差计算结果满足工程勘测精度要求。

4总结

由上文表述可知，GPS定位技术作为一种定位准确可靠、测量精度高的新型定位技术，其在电力工程勘测作业中的应用不仅操作简单，测量精确度高，而且能够有效缩短勘测作业周期，在电力工程领域有着十分广阔的应用前景。我国电力工程作业人员应对GPS定位技术进行不断学习，提高该定位技术的实际操作能力，推动我国电力产业向着现代化方向快速前进。

作者:翁鹏浩 单位:国网安徽省电力公司六安市城郊供电公司

参考文献:

[1]李建军.GPS技术在电力工程勘测中的应用分析[J].山西建筑，2015，35：204~205.

[2]周学文.“3S”技术在电力线路工程勘测设计中应用的探讨[J].电力技术经济，2009，01：45~48.

[3]姚士文.电力工程勘测实践中的技术应用及质量管控研究[J].通讯世界，2015，19：85~86.

[4]杨洪亮.论遥感技术在电力工程勘测中的应用[J].河南科技，2013，16：17~18.

[5]田磊.探讨GPS技术在电力线路勘测中的应用[J].四川建材，2008，02：123~124.