李淑銘

摘 要：GPS（Global Positioning System）即全球定位系統(tǒng)，它最早被研發(fā)應(yīng)用于20世紀(jì)60年代的美國(guó)軍方。現(xiàn)如今，GPS技術(shù)的應(yīng)用范圍已經(jīng)遍布全世界的各個(gè)行業(yè)領(lǐng)域。本文主要探討了GPS技術(shù)體系中的衍生技術(shù)——GPS精密單點(diǎn)定位技術(shù)在電力工程測(cè)量中的具體應(yīng)用，體現(xiàn)其技術(shù)應(yīng)用優(yōu)越性。

關(guān)鍵詞：GPS精密單點(diǎn)定位測(cè)量技術(shù)；電力工程；工作流程；應(yīng)用

中圖分類號(hào)：P228 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

傳統(tǒng)GPS技術(shù)多以靜態(tài)測(cè)量為主，已經(jīng)在工程勘測(cè)領(lǐng)域廣泛應(yīng)用，但專業(yè)領(lǐng)域都了解GPS靜態(tài)測(cè)量需要保證兩個(gè)以上的已知點(diǎn)聯(lián)測(cè)才能實(shí)現(xiàn)測(cè)量結(jié)果的高精確度。不過(guò)，GPS靜態(tài)測(cè)量多點(diǎn)布設(shè)顯然要消耗大量人力成本及經(jīng)濟(jì)成本，為了解決這一問(wèn)題，GPS精密單點(diǎn)定位測(cè)量技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生。

1 GPS精密單點(diǎn)定位測(cè)量技術(shù)

GPS系統(tǒng)運(yùn)用到了國(guó)際GNSS服務(wù)組織IGS所提供的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)及GPS衛(wèi)星精密鐘差及星歷，一般采用單臺(tái)GPS設(shè)備來(lái)實(shí)現(xiàn)雙頻雙碼觀測(cè)數(shù)據(jù)接收，能夠?qū)崿F(xiàn)全球范圍內(nèi)的任意位置高精度實(shí)時(shí)定位，這就是傳統(tǒng)的精密單點(diǎn)定位。從技術(shù)測(cè)量角度來(lái)講，傳統(tǒng)GPS定位中所存在的主要誤差來(lái)自于衛(wèi)星軌道誤差、衛(wèi)星鐘差誤差以及電離層延時(shí)誤差。如果采用雙頻雙碼接收機(jī)，就可配合LC相位來(lái)實(shí)現(xiàn)電離層延時(shí)消除，再利用IGS所提供的精密星歷、衛(wèi)星鐘差來(lái)消除軌道誤差，最后達(dá)到對(duì)相位值的精確計(jì)算測(cè)量，獲得接收機(jī)的實(shí)際位置，滿足GPS精密單點(diǎn)定位測(cè)量條件。

2 GPS精密單點(diǎn)定位系統(tǒng)的技術(shù)優(yōu)勢(shì)分析

GPS精密單點(diǎn)定位系統(tǒng)相比于傳統(tǒng)GPS單點(diǎn)定位系統(tǒng)技術(shù)優(yōu)勢(shì)較多，具體分為4點(diǎn)展開(kāi)分析。

2.1 作業(yè)原理優(yōu)勢(shì)

傳統(tǒng)GPS系統(tǒng)主要依據(jù)偽距觀察值配合從衛(wèi)星軌道所獲得的各方面參數(shù)來(lái)實(shí)施定位，其定位誤差在10m左右。相比較而言，GPS精密單點(diǎn)定位系統(tǒng)則通過(guò)載波相位觀測(cè)值結(jié)合IGS所提供的衛(wèi)星鐘差及精密星歷來(lái)達(dá)成定位目標(biāo)。從操作原理與技術(shù)內(nèi)容來(lái)看，GPS精密單點(diǎn)定位系統(tǒng)都比傳統(tǒng)GPS系統(tǒng)更加先進(jìn)，且具有相對(duì)更高的操作安全可靠性。

2.2 定位設(shè)備優(yōu)勢(shì)

傳統(tǒng)GPS系統(tǒng)采用GPS芯片配合GPS天線、廣播星歷進(jìn)行定位，整個(gè)定位過(guò)程雖然簡(jiǎn)單，但在測(cè)量計(jì)算精確度方面表現(xiàn)不佳，測(cè)量結(jié)果可能存在一定誤差。而如果采用GPS精密單點(diǎn)定位系統(tǒng)進(jìn)行測(cè)量，則會(huì)利用到雙頻雙碼GPS接收機(jī)，保證在任何位置、任何高度、任何時(shí)間、任何條件下進(jìn)行有效測(cè)量，這對(duì)整個(gè)測(cè)量工作效率提高很有幫助，也同時(shí)優(yōu)化了測(cè)量工作的便捷性。

2.3 誤差處理優(yōu)勢(shì)

GPS精密單點(diǎn)定位系統(tǒng)在測(cè)量誤差處理方面更有優(yōu)勢(shì)，因?yàn)樗梅遣钅Ｊ絹?lái)構(gòu)建誤差模型，這一模型對(duì)于所測(cè)誤差的修正與估計(jì)更到位，更能體現(xiàn)定位測(cè)量的精準(zhǔn)性。

2.4 其他優(yōu)勢(shì)

如上文所述，GPS精密單點(diǎn)定位系統(tǒng)在測(cè)量精度上可以達(dá)到厘米級(jí)，而傳統(tǒng)GPS系統(tǒng)在測(cè)量方面的定位精度大約在10m左右，測(cè)量結(jié)果精度相差懸殊。

3 GPS精密單點(diǎn)定位系統(tǒng)的技術(shù)實(shí)踐操作流程介紹

GPS精密單點(diǎn)定位系統(tǒng)的技術(shù)實(shí)踐操作流程主要包括以下6個(gè)步驟，本文將作出一一介紹。

第一，要進(jìn)行觀測(cè)數(shù)據(jù)剔除，主要剔除那些不正常的觀測(cè)數(shù)據(jù)對(duì)象，例如周跳不正常數(shù)據(jù)等等。而正確的觀測(cè)數(shù)據(jù)則要全部轉(zhuǎn)換為RINEX標(biāo)準(zhǔn)格式輸出待用。

第二，要按照所觀測(cè)數(shù)據(jù)的GPS年積日或公歷時(shí)間來(lái)進(jìn)行分析，利用軟件來(lái)求解GPS測(cè)量結(jié)果數(shù)據(jù)所對(duì)應(yīng)的周與周天數(shù)據(jù)內(nèi)容。

第三，要根據(jù)所觀測(cè)數(shù)據(jù)所體現(xiàn)出的GPS周、周天來(lái)進(jìn)行分級(jí)，這里要結(jié)合美國(guó)國(guó)家航空航天局官方官網(wǎng)所下載的精密星歷來(lái)進(jìn)行測(cè)量。其測(cè)量數(shù)據(jù)采樣間隔大約在30s一次，保證測(cè)量時(shí)間間隔與衛(wèi)星鐘差相互一致。

第四，利用GPS系統(tǒng)平臺(tái)對(duì)單點(diǎn)定位坐標(biāo)進(jìn)行求解，并依據(jù)觀測(cè)點(diǎn)導(dǎo)入觀測(cè)數(shù)據(jù)，結(jié)合精密星歷與衛(wèi)星鐘差進(jìn)行觀測(cè)值測(cè)量計(jì)算。例如可構(gòu)建基于WGS-84的橢球地理坐標(biāo)系，或者構(gòu)建空間直角坐標(biāo)系。

第五，要將單點(diǎn)定位坐標(biāo)單獨(dú)列出來(lái)進(jìn)行計(jì)算，結(jié)合WGS-84大地坐標(biāo)體系，配合高斯克呂格投影計(jì)算來(lái)獲得國(guó)家范圍的地理坐標(biāo)系平面坐標(biāo)數(shù)據(jù)，對(duì)大范圍內(nèi)對(duì)象進(jìn)行精確測(cè)量。

第六，要通過(guò)單點(diǎn)定位坐標(biāo)中的WGS-84經(jīng)緯度來(lái)優(yōu)化坐標(biāo)參數(shù)，例如將大地高作為參數(shù)來(lái)導(dǎo)入?yún)^(qū)域高程異常參數(shù)，在系統(tǒng)中配置參數(shù)文件，結(jié)合軟件計(jì)算來(lái)求解單點(diǎn)定位坐標(biāo)值，主要是求得單點(diǎn)定位坐標(biāo)值的正常高與高程異常值。

結(jié)合上述6點(diǎn)GPS精密單點(diǎn)定位系統(tǒng)的工作流程，就能夠獲得相比于傳統(tǒng)GPS系統(tǒng)更加精確的單點(diǎn)測(cè)量結(jié)果，凸顯該創(chuàng)新GPS測(cè)量技術(shù)的技術(shù)優(yōu)勢(shì)。

4 GPS精密單點(diǎn)定位系統(tǒng)在電力工程測(cè)量中的應(yīng)用研究

GPS系統(tǒng)在電力工程行業(yè)領(lǐng)域應(yīng)用廣泛，它能夠有效迎合并適應(yīng)工作環(huán)境極為復(fù)雜的電力工程技術(shù)工作體系，為電力工程提供范圍相對(duì)較廣的電力工程測(cè)量方案，保證在工程建設(shè)初期為其構(gòu)建與國(guó)家坐標(biāo)系統(tǒng)相互統(tǒng)一的工程測(cè)量區(qū)域控制系統(tǒng)，提高電力工程測(cè)量工作質(zhì)量，保證電力工程項(xiàng)目測(cè)量順利推進(jìn)，技術(shù)內(nèi)容實(shí)施到位。以下簡(jiǎn)單介紹一下GPS精密單點(diǎn)定位系統(tǒng)在電力工程測(cè)量工作中的兩點(diǎn)實(shí)用性技術(shù)應(yīng)用。

4.1 在輸電線路工程測(cè)量中的技術(shù)應(yīng)用分析

GPS精密單點(diǎn)定位系統(tǒng)在輸電線路工程測(cè)量應(yīng)用中相對(duì)常見(jiàn)，因?yàn)檩旊娋€路施工中會(huì)常常牽扯到一些高壓電線路的危險(xiǎn)操作，所以需要該技術(shù)來(lái)進(jìn)行航外工作導(dǎo)航。在測(cè)量過(guò)程中，還要對(duì)測(cè)量區(qū)域的首級(jí)控制點(diǎn)進(jìn)行分析，為其設(shè)定起算坐標(biāo)，并提出以下3點(diǎn)技術(shù)要求：首先所設(shè)置的首級(jí)控制點(diǎn)要在3個(gè)或3個(gè)以上，且要求所有點(diǎn)均勻分布于測(cè)量工作區(qū)域內(nèi)。在首級(jí)控制點(diǎn)的間距選擇上要根據(jù)輸電線路的總長(zhǎng)度來(lái)設(shè)置；其次要采用靜態(tài)觀測(cè)方式，對(duì)首級(jí)控制點(diǎn)與像控制點(diǎn)實(shí)施同時(shí)觀測(cè)，保證觀測(cè)時(shí)間在5h以上；第三，針對(duì)首級(jí)控制點(diǎn)觀測(cè)點(diǎn)的位置設(shè)置，要按照國(guó)家級(jí)控制點(diǎn)觀測(cè)原則來(lái)做，設(shè)置過(guò)程中要充分考慮到交通便利因素、周邊環(huán)境因素、易于觀測(cè)原則因素等，最好設(shè)置固定標(biāo)志，為基準(zhǔn)站定位，確保觀測(cè)數(shù)據(jù)真實(shí)完整且有效。

4.2 在變電站控制測(cè)量中的技術(shù)應(yīng)用分析

我國(guó)變電站建設(shè)規(guī)模相對(duì)較大，所以它對(duì)于GPS測(cè)量技術(shù)的要求也越來(lái)越高。變電站基于國(guó)家級(jí)控制點(diǎn)來(lái)進(jìn)行比例尺測(cè)量，并建立測(cè)量區(qū)域控制網(wǎng)相對(duì)技術(shù)困難，且測(cè)量精度也無(wú)法保證。因此采用以GPS單點(diǎn)定位系統(tǒng)為核心的GPS控制網(wǎng)能夠利用高精度測(cè)量技術(shù)來(lái)獲得起算坐標(biāo)，充分考量到變電站大型工程的各方面現(xiàn)實(shí)需求，改變傳統(tǒng)中利用數(shù)字化測(cè)圖的技術(shù)流程，而采用GPS精密單點(diǎn)定位技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)字化測(cè)圖的解算操作，根據(jù)控制網(wǎng)起算坐標(biāo)來(lái)實(shí)施解算操作驗(yàn)證，再根據(jù)控制點(diǎn)來(lái)實(shí)現(xiàn)假設(shè)測(cè)圖調(diào)整，最終獲得基于國(guó)家級(jí)精準(zhǔn)控制點(diǎn)的數(shù)字化地形圖。這一數(shù)字化地圖的測(cè)量獲取極大程度降低了測(cè)量站工作人員的工作強(qiáng)度，還全面提升了其測(cè)量速度與效率，可以將其利用于發(fā)生地震、臺(tái)風(fēng)等災(zāi)害的地區(qū)，實(shí)現(xiàn)這些地區(qū)的變電站電力工程的精準(zhǔn)測(cè)量。

結(jié)語(yǔ)

GPS系統(tǒng)在電力工程測(cè)量中應(yīng)用廣泛且高效，而本文所討論的GPS精密單點(diǎn)定位系統(tǒng)則在原有GPS技術(shù)基礎(chǔ)上更上一層樓，提出了更高測(cè)量效率、更低測(cè)量成本的創(chuàng)新技術(shù)內(nèi)容，它能為電力工程測(cè)量更好服務(wù)，確保了電力工程建設(shè)的安全穩(wěn)定性與有效性。

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