1 引 言

     GPS（又稱全球定位系統(tǒng)）是美國國防部主要為滿足軍事部門對海上、陸地和空中設(shè)施進行高精度導(dǎo)航和定位的要求而建立的。該系統(tǒng)從本世紀(jì)70年代初開始設(shè)計、研制。根據(jù)最初設(shè)計思想，利用接收衛(wèi)星發(fā)射的偽隨機噪聲碼(P碼)為美軍及北大西洋組織的盟軍提供米級導(dǎo)航定位，同時將定位精度為數(shù)十米的C/A碼偽距提供民用導(dǎo)航定位。隨著技術(shù)的發(fā)展，GPS的作業(yè)模式已從靜態(tài)測量，快速靜態(tài)測量，后處理高精度動態(tài)測量，發(fā)展到動態(tài)初始化(OTF)厘米級實時RTK（載波相位實時動態(tài)差分定位(Real-TimeKinematic)）測量作業(yè)。精度方面靜態(tài)測量經(jīng)過后處理可以達到3mm + 0.5ppm，RTK定位精度可以達到10mm +1ppm。
GPS測量相對于經(jīng)典測量學(xué)來說，GPS測量主要有以下特點：

(1) 測站之間無需通視。測站間相互通視一直是測量學(xué)的難題。GPS這一特點，使得選點更加靈活方便。但測站上空必須開闊，以使接收GPS衛(wèi)星信號不受干擾。

(2) 定位精度高。一般雙頻GPS接收機基線解精度為5mm+1ppm，而紅外儀標(biāo)稱精度為5mm +5ppm，GPS測量精度與紅外儀相當(dāng)，但隨著距離的增長，GPS測量優(yōu)越性愈加突出。

(3) 觀測時間短。在小于20km的短基線上，快速相對定位一般只需5分鐘觀測時間即可。

(4) 提供三維坐標(biāo)。GPS測量在精確測定觀測站平面位置的同時，可以精確測定觀測站的大地高程。

(5) 操作簡便。GPS測量的自動化程度很高。

在觀測中測量員的主要任務(wù)是安裝并開關(guān)儀器、量取儀器高和監(jiān)視儀器的工作狀態(tài)，而其它觀測工作如衛(wèi)星的捕獲，跟蹤觀測等均由儀器自動完成。

(6) 全天候作業(yè)。GPS觀測可在任何地點，任何時間連續(xù)地進行，一般不受天氣狀況的影響。

正是以上的特點，決定了GPS必然廣泛用于輸電線路的勘測。

2 GPS靜態(tài)測量在輸電線路勘測中的應(yīng)用

     輸電線路的勘測分為工測和航空攝影測量，而無論哪種測量方法都需要GPS靜態(tài)測量與RTK的參與。首先參與的就是靜態(tài)測量，即：對整條輸電線路的周圍進行控制點的布設(shè)及觀測，用來對整條線路進行高程和平面控制。 

對于航空攝影測量輸電線路，所拍路徑圖大部分為1：10000左右的照片，首先所要做的就是在這些航拍照片上選擇合適的點作為靜態(tài)外控的控制點。在控制點的選擇上，參照航片我們盡量選擇用肉眼好判別，且周圍高差不大的地方，以方便相片的匹配；但同時我們又要兼顧線路勘測的特性，比如道路情況，是否可以方便到達等等。因此，我們在外控點的布設(shè)需要注意以下幾點：

(1) 一條輸電線路分為幾個航帶，每個航帶圖由多張航空照片構(gòu)成，我們規(guī)定每張航帶至少有三個控制點來控制，不論航帶的長短。
(2) 選擇在航片上特征相對明顯且點位容易保存的位置，且周圍高差較小，植被較低，并且盡量遠離建筑物。

(3) 選點時要根據(jù)道路的情況，盡量選擇交通方便的地方，且不能偏離我們的線路的中線太遠。

(4) 雖然線路的勘測對精度要求相對較低，選點時不必考慮網(wǎng)形，但須注意線路左右兩側(cè)控制點位個數(shù)的分布基本相當(dāng)，并且相鄰兩點間距離不大于4km，因為要保證在RTK的作業(yè)半徑內(nèi)。所有相鄰兩點連線呈現(xiàn)鋸齒形，線路中線貫穿其中。

(5) 每個航帶選點總數(shù)可以每公里大于0.33個點作為參考。

(6) 在整條線路的首尾及中部合適的位置適當(dāng)插入國家的控制點，整條線路相對短的至少兩個（五十公里以內(nèi)），相對長的至少三個到四個（五十公里以上）。

(7) 在選點時可能會由于沒有合適的位置而使兩點間基線太長，這時可使用過渡點，過渡點參與平差但不參與航測照片的匹配。

控制點選好后就是野外的觀測工作，在觀測過程中需要注意的是：

(1) 設(shè)置好GPS接收機，尤其是對接收機突發(fā)情況的設(shè)置，例如：接收機突然死機以及線路接觸不良造成終端無法操控接收機。
(2) 做好點之記，并記錄好天線高以及觀測時段。
(3) 在實地做好記號，方便以后尋找。

由于輸電線路精度要求相對不是很高，所以我們在野外靜態(tài)觀測時兩期觀測之間只保證聯(lián)測一個公共點，而不是公共邊。觀測時段長短視邊長而定，由于大部分為3km左右，所以大部分時段是二十到四十分鐘。

野外觀測做好后，接下來就是數(shù)據(jù)的后處理，其中要注意數(shù)據(jù)的天線高和點號。數(shù)據(jù)后處理工作包括，數(shù)據(jù)平差，建立坐標(biāo)轉(zhuǎn)換系統(tǒng)，分為一步法和經(jīng)典三維方法。由于輸電線路一般都較長，均采用經(jīng)典三維方法，求出轉(zhuǎn)換參數(shù)，靜態(tài)工作結(jié)束。
對于工測的線路，只是無需相片匹配，其他基本工作基本一樣。

3 RTK測量在輸電線路勘測中的應(yīng)用

RTK是指載波相位實時動態(tài)差分定位(Real -TimeKinematic)，它是GPS發(fā)展的最新形式。靜態(tài)GPS測量采用相位差分可以達到厘米甚至毫米級精度，但缺點是經(jīng)過事后處理才知道結(jié)果。而RTK通過實時處理即能達到厘米級精度。 

RTK在輸電線路中的應(yīng)用主要用于定線，定位，直線樁位及塔位的放樣，另外還有平斷面的測量。GPS所能直接提供的數(shù)據(jù)形式就是坐標(biāo)，RTK最主要的兩大功能就是實時測圖和工程放樣，我們所用的基本都是放樣功能。對于平斷面測量時也同樣是利用放樣功能記錄下每個地物的點坐標(biāo)，利用事先約定的點標(biāo)識來區(qū)別不同的地物；也可以利用同樣的方法測量塔位地形圖。

RTK要求一臺基準(zhǔn)站和至少一臺流動站及相配套的數(shù)據(jù)通訊鏈。基準(zhǔn)站實時地把測站信息和所有觀測值通過數(shù)據(jù)鏈傳遞給流動站，流動站用先進的處理技術(shù)來瞬時求出流動站的三維坐標(biāo)。

RTK技術(shù)應(yīng)用到輸電電路的必然與其特點密切相關(guān)：

(1) 作業(yè)效率高。 在一般的地形地勢下，高質(zhì)量的RTK設(shè)站一次即可測完4km半徑的測區(qū)，僅需一人操作，在一般的電磁波環(huán)境下幾秒鐘即得一點坐標(biāo)，作業(yè)速度快，勞動強度低，節(jié)省了外業(yè)費用，提高了勞動效率。

(2) 定位精度高，數(shù)據(jù)安全可靠，沒有誤差積累。只要滿足RTK的基本工作條件，在一定的作業(yè)半徑范圍內(nèi)（一般為4km），RTK的平面精度和高程精度都能達到厘米級。

(3) 降低了作業(yè)條件要求。RTK技術(shù)不要求兩點間滿足光學(xué)通視，只要求滿足"電磁波通視"，因此，和傳統(tǒng)測量相比，RTK技術(shù)受通視條件、能見度、氣候、季節(jié)等因素的影響和限制較小，在傳統(tǒng)測量看來由于地形復(fù)雜、地物障礙而造成的難通視地區(qū)，只要滿足RTK的基本工作條件，它也能輕松地進行快速的高精度定位作業(yè)。

(4) RTK作業(yè)自動化、集成化程度高，測繪功能強大。RTK可勝任各種測繪內(nèi)、外業(yè)。流動站利用內(nèi)裝式軟件控制系統(tǒng)，無需人工干預(yù)便可自動實現(xiàn)多種測繪功能，使輔助測量工作極大減少，減少人為誤差，保證了作業(yè)精度。

(5) 操作簡便，容易使用，數(shù)據(jù)處理能力強。只要在設(shè)站時進行簡單的設(shè)置，就可以邊走邊獲得測量結(jié)果坐標(biāo)或進行坐標(biāo)放樣。數(shù)據(jù)輸入、存儲、處理、轉(zhuǎn)換和輸出能力強，能方便快捷地與計算機、其它測量儀器通信。

RTK技術(shù)應(yīng)用于輸電線路的勘測是較傳統(tǒng)勘測的一次質(zhì)的跳躍：

輸電線路的工程特點：

(1) 大部分輸電線路位于山地丘陵，植被復(fù)雜，通視條件差；相反位于平原區(qū)也可能由于地物太多造成通視情況不好。
(2) 山地地形的復(fù)雜可能造成勘測人員迷路，走錯路線，走錯位置等，不但沒有人身安全且影響了工作效率。

(3) 測區(qū)分布呈帶狀，并且較長，綿延幾十公里甚至幾百公里，因此，容易出現(xiàn)較大的誤差累計，同時高程受地球曲率影響較大。
(4) 儀器視距較長，可以長至1km或更長。為了保證精度，需要長距后視，而且目標(biāo)較小，不易于尋找。

(5) 一條線路往往很難通過一次勘測就可以完全通過，要經(jīng)過反復(fù)修改線路走向。
(6) 勘測人員體力付出較大。

傳統(tǒng)的勘測對以上這些情況根本無法較好的避免，而RTK技術(shù)的引入可以較好的避免一些限制。在實際應(yīng)用中，我們大多數(shù)情況采用1+2的組合方式，即一臺參考站配合兩臺流動站，當(dāng)然條件允許流動站也可以更多。可以事先將我們的外控控制成果和轉(zhuǎn)換坐標(biāo)系一次性導(dǎo)入GPS內(nèi)，以省去人工錄入的麻煩，也可避免錯誤發(fā)生。

RTK技術(shù)雖然便捷，但也有其弊端：

(1) 受衛(wèi)星狀況限制。當(dāng)衛(wèi)星系統(tǒng)位置對美國是最佳的時候，世界上有些國家在某一確定的時間段仍然不能很好地被衛(wèi)星所覆蓋，容易產(chǎn)生假值。另外，在高山峽谷深處及密集森林區(qū)，城市高樓密布區(qū)，衛(wèi)星信號被遮擋時間較長，使一天中可作業(yè)時間受限制。
(2) 天空環(huán)境影響。白天中午，受電離層干擾大，共用衛(wèi)星數(shù)少，常接受不到5顆衛(wèi)星，因而初始化時間長甚至不能初始化，也就無法進行測量。

(3) 數(shù)據(jù)鏈傳輸受干擾和限制、作業(yè)半徑比標(biāo)稱距離小的問題。RTK數(shù)據(jù)鏈傳輸易受到障礙物如高大山體、高大建筑物和各種高頻信號源的干擾，在傳輸過程中衰減嚴(yán)重，嚴(yán)重影響外業(yè)精度和作業(yè)半徑。在地形起伏高差較大的山區(qū)和城鎮(zhèn)密樓區(qū)數(shù)據(jù)鏈傳輸信號受到限制。另外，當(dāng)RTK作業(yè)半徑超過一定距離（一般為幾公里，每種機型在不同的環(huán)境又各不相同）時，測量結(jié)果誤差超限，所以RTK的實際作業(yè)有效半徑比其標(biāo)稱半徑要小很多，工程實踐和專門研究都證明了這一點。

(4) 初始化能力和所需時間問題。在山區(qū)、一般林區(qū)、城鎮(zhèn)密樓區(qū)等地作業(yè)時，GPS衛(wèi)星信號被阻擋機會較多，容易造成失鎖，采用RTK作業(yè)時有時需要經(jīng)常重新初始化。這樣測量的精度和效率都受影響。

(5) 高程異常問題。RTK作業(yè)模式要求高程的轉(zhuǎn)換必須精確，因在我國有些地區(qū)，尤其是山區(qū)，容易出現(xiàn)高程異常現(xiàn)象。 

當(dāng)然，針對線路的勘測，要克服這些缺點也有一定的辦法，盡量選擇較好的測量時段，參考站的位置盡量高；另外，可以適當(dāng)?shù)挠昧鲃诱炯用芸刂泣c，以解決作業(yè)半徑不足的問題；對于植被較密集地帶則必須砍伐樹木，雖然RTK無累計誤差，但由于有高程異常和數(shù)據(jù)鏈傳輸誤差因素等一些問題，必須對RTK進行質(zhì)量控制，針對輸電線路勘測比較行之有效和方便的方法就是已知點檢核比較法，在每次工作之前，先檢查已知點，對比兩次差值，一般情況都不會超過5cm。
另外，值得一提的是: 由于GPS技術(shù)的引入，使原本比較繁瑣的線路改線工作變得十分快捷。

4 結(jié) 語

GPS技術(shù)應(yīng)用于輸電線路測量，使得線路勘測的效率，質(zhì)量大大提高，而且節(jié)省了勘測人員體力的支配。另外減少了對樹木的砍伐，起到了一定的環(huán)保作用。GPS技術(shù)已成為輸電線路勘測的一個重要組成部分，隨著GPS技術(shù)不斷的提高以及廣大測繪工作者的不斷探索，GPS會逐步深入到更具體的工作以及滿足更多特種工程的需要。