摘 要：為提高架空輸電線路勘測數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性與可靠性，支持電力系統(tǒng)的規(guī)劃與設(shè)計工作，本文采用移動GIS與RTK定位技術(shù)，對架空輸電線路勘測方法進行深入研究。建立基準(zhǔn)站，為RTK定位提供穩(wěn)定的基準(zhǔn)信號。設(shè)置移動站，與基準(zhǔn)站建立通信連接，接收來自基準(zhǔn)站的差分信號。在此基礎(chǔ)上，利用GIS移動設(shè)備采集架空輸電線路數(shù)據(jù)，全方位勘測架空輸電線路，基于RTK定位原理，削弱勘測誤差產(chǎn)生的影響。試驗結(jié)果表明，應(yīng)用該方法后，線路樁位勘測誤差不超過0.04 m，顯著提升了勘測精度，為電力系統(tǒng)的規(guī)劃與設(shè)計提供數(shù)據(jù)支持。

關(guān)鍵詞：移動GIS；RTK定位；架空輸電線路；勘測

中圖分類號：TM 72" " " " " 文獻標(biāo)志碼：A

架空輸電線路勘測涉及地形地貌、地質(zhì)條件和氣象環(huán)境等多個方面，具有復(fù)雜性和多樣性。傳統(tǒng)的勘測方法多數(shù)采用文獻[1]、文獻[2]方法提出的原理設(shè)計而成，雖然研究已經(jīng)逐步完善，但是在實際應(yīng)用中仍然存在一定不足。文獻[1]提出的方法使用無人機LiDAR進行測量，儀器在測量過程中稍微發(fā)生變動就可能導(dǎo)致測量結(jié)果與實際存在很大偏差，測量精度降低。文獻[2]提出的方法采用短基線集干涉測量法進行時序分析，對輸電線路區(qū)域進行勘測，當(dāng)面對地形復(fù)雜、線路長的區(qū)域時，工作量會增加，導(dǎo)致勘測效率降低。

移動GIS技術(shù)具有實時獲取、處理和分析地理空間信息的優(yōu)勢，將該技術(shù)應(yīng)用于架空輸電線路勘測中可以對線路沿線地形進行快速采集和精確分析，為線路規(guī)劃提供可靠的數(shù)據(jù)支持[3]。RTK技術(shù)是一種高精度的定位技術(shù)，差分處理可以消除衛(wèi)星信號傳播過程中的誤差，定位精度達到厘米級甚至毫米級，提高了勘測數(shù)據(jù)的精度和可靠性[4]。將移動GIS與RTK技術(shù)相結(jié)合，能夠?qū)睖y數(shù)據(jù)進行實時傳輸和處理，為線路規(guī)劃和施工提供支持。本文對基于移動GIS與RTK定位的架空輸電線路勘測方法進行研究。

1 架空輸電線路勘測方法研究

1.1 建立基準(zhǔn)站

在架空輸電線路勘測中，建立基準(zhǔn)站是保證后續(xù)RTK定位精度的關(guān)鍵步驟。收集架空輸電線路可能經(jīng)過地區(qū)的地形圖、已有的平面和高程控制點資料、線路兩端變電站的位置以及進出線回路數(shù)等相關(guān)信息。根據(jù)這些資料在線路附近選擇基準(zhǔn)點。優(yōu)先選擇視野開闊、無遮擋以及遠離電磁干擾源的地點[5]。評估選定地點的地面狀況，保證地面平整、穩(wěn)定，便于安裝設(shè)備。使用噴漆在選定的基準(zhǔn)點位置做好標(biāo)記[6]。將全站儀的望遠鏡對準(zhǔn)基準(zhǔn)點的大致方向，瞄準(zhǔn)基準(zhǔn)點的反射棱鏡，測量基準(zhǔn)點，獲取基準(zhǔn)點至全站儀的水平距離、垂直距離以及方位角，得到其大致坐標(biāo)。選定RTK基準(zhǔn)站設(shè)備，其性能參數(shù)見表1。

按照以上參數(shù)選擇性能穩(wěn)定、定位精度高的基準(zhǔn)站設(shè)備。將RTK基準(zhǔn)站設(shè)備運至基準(zhǔn)點，保證天線豎直、穩(wěn)固，并與接收機連接良好，連接電源。等待基準(zhǔn)站設(shè)備接收衛(wèi)星信號，當(dāng)基準(zhǔn)站設(shè)備接收足夠的衛(wèi)星信號并穩(wěn)定工作后，固定基準(zhǔn)站的坐標(biāo)[7]。使用測量儀器對基準(zhǔn)站進行測量，獲取其準(zhǔn)確坐標(biāo)。將測量得到的準(zhǔn)確坐標(biāo)輸入基準(zhǔn)站設(shè)備中，完成坐標(biāo)固定。采用以上流程可以保證基準(zhǔn)站的建立準(zhǔn)確、可靠，為后續(xù)RTK定位提供穩(wěn)定的基準(zhǔn)信號。

1.2 設(shè)置移動站

架空輸電線路勘測基準(zhǔn)站建立完畢后，設(shè)置移動站，其能夠精確接收基準(zhǔn)站發(fā)送的差分信號，并實時進行位置修正，保證定位數(shù)據(jù)的精準(zhǔn)度。利用數(shù)據(jù)線連接移動站設(shè)備與手簿，打開手簿中的相關(guān)RTK測量軟件。在軟件中找到“移動站設(shè)置”選項，點擊進入。根據(jù)實際使用的通信方式（例如電臺、網(wǎng)絡(luò)等）選擇相應(yīng)的差分?jǐn)?shù)據(jù)鏈類型。根據(jù)實際線路勘測需求選擇移動站的工作模式，包括靜態(tài)采集與動態(tài)測量2種[8]。與基準(zhǔn)站建立連接，設(shè)置移動站與基準(zhǔn)站之間的通信參數(shù)，見表2。根據(jù)表2對移動站的通信參數(shù)進行設(shè)置，保證其與基準(zhǔn)站之間有效連接。點擊“應(yīng)用”按鈕，啟動移動站，觀察移動站設(shè)備中的狀態(tài)指示燈，保證正常接收差分?jǐn)?shù)據(jù)。

1.3 基于移動GIS采集架空輸電線路數(shù)據(jù)

為保證移動GIS設(shè)備高效支持ArcGIS Collector軟件運行，選擇具備卓越處理器速度、充足內(nèi)存、高分辨率屏幕以及持久電池續(xù)航能力的設(shè)備。從官方渠道下載ArcGIS Collector軟件并安裝。根據(jù)架空輸電線路的詳細設(shè)計圖紙和相關(guān)資料，對軟件進行精確配置，包括設(shè)定合適的坐標(biāo)系、投影方式以及數(shù)據(jù)格式。在地圖中標(biāo)記線路的起點、終點以及關(guān)鍵節(jié)點，并詳細記錄線路的總長度、桿塔類型、高度以及精確的經(jīng)緯度坐標(biāo)等信息?；谝苿覩IS的架空輸電線路數(shù)據(jù)采集流程如圖1所示。

將獲取的設(shè)計圖紙導(dǎo)入移動GIS軟件中，使用軟件的導(dǎo)入功能加載至項目中，利用移動GIS設(shè)備的GPS定位功能確定當(dāng)前位置。根據(jù)設(shè)計圖紙和線路走向創(chuàng)建1個新的線路圖層，在軟件中規(guī)劃采集路徑，進行導(dǎo)航。到達桿塔位置后，使用移動GIS設(shè)備記錄桿塔的編號、類型、高度和經(jīng)緯度等信息。拍照記錄桿塔的外觀、附件和環(huán)境等詳細信息，并將照片與桿塔信息關(guān)聯(lián)。沿著線路走向前進，使用移動GIS設(shè)備記錄線路的軌跡。在關(guān)鍵點（例如轉(zhuǎn)角點、跨越點等）處停留，記錄相關(guān)信息。記錄線路周邊的環(huán)境特征，例如地形、植被、障礙物以及影響線路安全運行的潛在風(fēng)險點。在移動GIS設(shè)備中對采集的數(shù)據(jù)進行初步整理，分類并命名照片，檢查數(shù)據(jù)的完整性和準(zhǔn)確性。將移動GIS設(shè)備中的數(shù)據(jù)導(dǎo)出為Shapefile格式，保證導(dǎo)出的數(shù)據(jù)包括所有必要的字段和信息。完成以上流程，可以利用移動GIS設(shè)備有效地采集架空輸電線路數(shù)據(jù)，提高數(shù)據(jù)采集的效率和準(zhǔn)確性。

1.4 基于RTK定位的架空輸電線路勘測

基于移動GIS的架空輸電線路數(shù)據(jù)采集完畢后，利用RTK定位原理對架空輸電線路進行全方位勘測。根據(jù)線路設(shè)計的總長度、地形復(fù)雜程度以及預(yù)期的勘測精度精心選擇勘測控制點的位置。這些控制點通常位于易于到達且視線開闊的地方，以便后續(xù)進行測量工作。在確定控制點位置后，進行埋石標(biāo)記，保證控制點的穩(wěn)定性，防止在后續(xù)工作中發(fā)生位移，然后布設(shè)三角網(wǎng)，其是由多個三角形構(gòu)成的測量網(wǎng)絡(luò)，用于測量控制點的坐標(biāo)。精確測量每個三角形的邊長和角度，可以得到控制點的平面坐標(biāo)。當(dāng)構(gòu)建三角網(wǎng)時，需要注意三角形的形狀和大小，保證網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定性和精度。構(gòu)建線路的平面控制網(wǎng)后，利用RTK技術(shù)進行動態(tài)測量。RTK技術(shù)實時接收衛(wèi)星信號和地面基準(zhǔn)站的差分?jǐn)?shù)據(jù)，能夠?qū)崟r計算測量點的三維坐標(biāo)。使用水準(zhǔn)儀，對控制點進行高程測量，測量原理如圖2所示。

在圖2中，共有A已知點、B未知點2個點，hA、hB分別為2個點對應(yīng)的高程。在A、B 2個點所在位置分別布設(shè)豎直的水準(zhǔn)尺，設(shè)置其底部為0。將水準(zhǔn)儀架設(shè)在2個點之間，緩慢轉(zhuǎn)動水準(zhǔn)儀，照準(zhǔn)前后水準(zhǔn)尺，將水準(zhǔn)儀的水平視線投射至水準(zhǔn)尺中，獲取水準(zhǔn)尺前后尺讀數(shù)[9]。計算A、B 2個點的高程差，得到控制點高程，如公式（1）所示。

hAB=a-b " " " " " " "（1）

式中：a為前尺讀數(shù)；b為后尺讀數(shù)。根據(jù)線路路徑和地形特點，選擇垂直于線路方向的斷面線位置。沿選定的斷面線設(shè)置一定數(shù)量的斷面點，分別測量每個斷面點的高程。根據(jù)斷面點的測量數(shù)據(jù)繪制線路斷面圖，反映地形起伏、坡度變化等關(guān)鍵信息。整理現(xiàn)場記錄的測量數(shù)據(jù)，形成規(guī)范的測量數(shù)據(jù)表。在這個基礎(chǔ)上利用RTK技術(shù)對架空輸電線路勘測數(shù)據(jù)進行整理。RTK技術(shù)運用載波相位差分方法獲取厘米級的高精度坐標(biāo)。在這個過程中，參考站不僅進行同步觀測，還將其觀測值和自身的坐標(biāo)信息利用高效的數(shù)據(jù)通信鏈路實時傳輸至流動站。接收這些數(shù)據(jù)后，流動站將其與自身的觀測數(shù)據(jù)進行差分解算，實時得到準(zhǔn)確的坐標(biāo)位置。RTK技術(shù)的基本雙差相位勘測方程如公式（2）所示。

??δrs ij=（??ρrs ij+??Mrs ij-??Irs ij+??Prs ij）+??Urs ij+??γrs ij

（2）

式中：δrs ij為基準(zhǔn)站r和移動站s之間對衛(wèi)星i和衛(wèi)星j的載波相位雙差觀測值；?ij為載波波長； ρrs ij為幾何距離雙差值；M rs ij

為整周模糊度雙差值；Irs ij為觀測噪聲和其他未模型化誤差的

雙差值；Prs ij為衛(wèi)星軌道誤差；Urs ij為勘測模糊度；γrs ij為勘測過程中存在的噪聲。使用公式（2）能夠削弱架空輸電線路部分勘測誤差的影響，提高勘測結(jié)果的準(zhǔn)確性與可靠性。

2 試驗分析

2.1 試驗準(zhǔn)備

試驗樣本對象為1條規(guī)劃中的高壓架空輸電線路，該線路是連接2個重要電力樞紐的關(guān)鍵通道，對區(qū)域電力供應(yīng)來說作用十分重要。線路全長約為50 km，沿途包括山地、丘陵、平原、河流以及湖泊等多種地形。線路起點位于1座大型發(fā)電站附近，終點接入城市電網(wǎng)的主干線路。線路經(jīng)過多個村落、農(nóng)田、工業(yè)區(qū)以及自然保護區(qū)，地形起伏較大，不僅有眾多山丘、溝壑需要跨越，還需要避開河流、湖泊等水域以及建筑物和其他基礎(chǔ)設(shè)施。

根據(jù)試驗樣本的實際情況，選取與其適配度較高的試驗設(shè)備，每種設(shè)備都具備特定的規(guī)格參數(shù)和功能，見表3。表3中的設(shè)備共同構(gòu)成了試驗環(huán)境的核心配置，為架空輸電線路的勘測工作提供了強有力的支持。根據(jù)線路起點和終點，結(jié)合地形地貌、障礙物等因素，初步規(guī)劃線路走向和樁位位置。利用GIS軟件繪制線路草圖，并導(dǎo)出相關(guān)數(shù)據(jù)。將移動GIS設(shè)備和RTK設(shè)備充電并校準(zhǔn)，保證設(shè)備狀態(tài)良好。采集架空輸電線路樁位數(shù)據(jù)，包括每個樁位的經(jīng)緯度坐標(biāo)和高程數(shù)據(jù)，見表4。

使用GIS數(shù)據(jù)處理軟件對樁位數(shù)據(jù)進行整合和分析，生成詳細的線路地形圖和三維模型，為架空輸電線路勘測路徑的優(yōu)化提供重要依據(jù)。在這個基礎(chǔ)上應(yīng)用上文提出的方法進行輸電線路勘測試驗。

2.2 勘測結(jié)果分析

選擇具有代表性的架空輸電線路段，分別采用文獻[2]提出的勘測方法、文獻[3]提出的勘測方法和本文提出的基于移動GIS與RTK定位的勘測方法進行實地勘測。保證3種方法的勘測范圍、線路長度和地形條件等基本相同，以進行公平對比。按照上述勘測路線分別使用3種方法進行架空輸電線路樁位定位，整理勘測數(shù)據(jù)，對比架空輸電線路勘測定位誤差，結(jié)果見表5。

由對比結(jié)果可知，使用本文勘測方法得到的高程勘測精度更高，勘測誤差不超過0.04 m，使用本文方法能夠更準(zhǔn)確地確定樁位的高程，勘測效果最佳。

3 結(jié)語

本文提出的基于移動GIS與RTK定位的架空輸電線路勘測方法結(jié)合現(xiàn)代地理信息技術(shù)和定位技術(shù)，對架空輸電線路沿線地形進行準(zhǔn)確勘測。這種方法在對線路施工過程進行監(jiān)控與管理方面應(yīng)用價值也很高，能夠有效保障施工質(zhì)量達標(biāo)和施工安全，保證項目順利進行。該方法在對多源數(shù)據(jù)的高效融合與處理方面仍然面臨一些挑戰(zhàn)和問題。因此，在未來需要進一步探索和完善該方法的技術(shù)細節(jié)和應(yīng)用場景，不斷進行技術(shù)創(chuàng)新，為電力系統(tǒng)的規(guī)劃與設(shè)計提供更加高效、精準(zhǔn)的勘測服務(wù)，推動電力行業(yè)的技術(shù)進步和發(fā)展。

參考文獻

[1]鄭濱雁，高士虎，祖為國，等.基于無人機LiDAR的輸電線路勘測設(shè)計應(yīng)用研究[J].電力勘測設(shè)計，2023（10）：36-41.

[2]賀鳴，樊柱軍，段毅，等.基于短基線集干涉測量時序分析技術(shù)的煤礦采空區(qū)輸電線路勘測選線[J].電力勘測設(shè)計，2023（7）：66-71.

[3]吳墨非，柏曉路，吳高波，等.±1500kV特高壓直流輸電線路導(dǎo)線選型研究[J].電力勘測設(shè)計，2023（6）：23-30.

[4]祖為國，譚金石.基于激光雷達的架空線路交叉跨越測量及安全距離分析[J].智能城市，2022，8（10）：28-30.

[5]呂嚴(yán)兵，方毛林.無人機航測數(shù)據(jù)在架空輸電線路三維設(shè)計中的應(yīng)用[J].電力勘測設(shè)計，2021（10）：62-66.

[6]盧詩華，孫密，謝景海，等.基于深度自編碼器的數(shù)字化輸電線路地形特征提取方法研究[J].電測與儀表，2021，58（7）：89-96.

[7]謝景海，姜宇，盧詩華，等.基于云平臺三維數(shù)字化輸電線路路徑規(guī)劃方法[J].電測與儀表，2021，58（6）：61-67.

[8]葉保璇，王康堅，余盛達，等.基于邊-云協(xié)同的輸電線路綜合在線監(jiān)測系統(tǒng)[J].機電工程技術(shù)，2020，49（11）：73-75.

[9]王麒，殷銘，楊富磊，等.輸電線路檢修現(xiàn)場三維安全距離預(yù)警系統(tǒng)[J].機電工程技術(shù)，2020，49（6）：7-9，39.