RTK在长距离高压线路测量的精度控制
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GPS—RTK测量中高程精度的深入探究【摘要】GPS-RTK测量技术是在GPS定位技术的基础之上研发的,具有定位准确、快捷的特点,并随着测量工程的发展在各行业中广泛应用,为社会的发展带了很大的便利。
GPS-RTK技术,特别是在公路的测量中应用最为典型,现阶段已经发展成熟,但是随着现代路况越来越复杂,在实际的施工中还是存在很多的问题。
以下主要对GPS-RTK技术的基本原理以及在施工过程中的问题进行论述,并为此提出了合理的建议,希望为测量技术的发展提供帮助。
【关键词】GPS-RTK技术;高程精度;探究1 GPS-RTK技术的基本原理其实,GPS-RTK测量技术就是GPS定位技术的一种,是实时的动态差分技术,在外业的测量过程中能够获得实时数据,并对测量数据进行实时显示整理,测量的数据精确程度很高,能达到厘米级的定位精度。
根据《测量学》中的有关分析,RTK技术实际就是利用定位技术中载波定位分析的技术,载波相位实时差分简称RTK,这种测量系统分为三个部分,分别是基准站部分,流动站部分以及通讯设备部分,基准站部分主要是由接收机、电台以及天线等部分组成,流动站则是由一台或者多台GPS接收机组成,同时还有手薄天线以及中杆等部分。
RTK技术的基本的原理就是以基准站作为基本的参照点,以此对所有能搜索到的GPS卫星进行观测,观测到的实时数据通过通讯设备进行观测分析并将实时数据发送给系统的流动站部分,流动站接收机一方面能对卫星信号进行接收,同时还能对基准站发过来的观测数据进行接收。
2 GPS-RTK测量过程分析2.1 GPS-RTK技术的准备首先就要对项目施工的具体地理位置进行测量,对控制网的经纬度范围以及高程系统和控制点的数量分布进行了解,相关的精度要求达到要求。
其次就是对测量数据的收集以及技术的设计,资料主要包括测绘的资料以及施工辅助资料,测绘资料包括在施工前进行的地形收集以及控制点的资料收集等。
再对实地进行勘察以及整体的规划后要对收集上来的资料进行现场核实,及时地发现实际观察与资料以及之前设计不相符的情况,并对其及时调整规划,在实际测量之前完成计划调整,以避免在实际的测量中出现被动境遇。
浅谈RTK精确测量高程的限制与方法摘要:RTK技术是基于载波相位观测量的实时动态定位技术,已经被广泛地运用并已发展成为一个真正的三维测量工具,然而测高问题仍然是RTK乃至GPS领域函待研究解决的问题。
本论文分析RTK测高的制约因素,包括RTK测量、大地水准面和高程基准面问题,阐述了RTK精确测高的可行性。
关键词:精度;实时动态定位;RTK;限制;高程拟合Abstract: RTK technology is a real-time dynamic positioning technology which based on carrier phase measurements, it has been widely applied and has developed into a true three-dimensional measurement tools, however, and altimeter problem is still the problem of RTK and even the field of GPS letter. This paper analyzes the RTK measurement constraints, including RTK surveying, geoid and elevation datum, discussed RTK accurate measurement of high feasibility.Key words: accuracy; real-time dynamic positioning; the RTK; restrictions; elevation fitting中图分类号:P224.2文献标识码:A 文章编号:引言:RTK技术是基于载波相位观测量的实时动态定位技术,一般由基准站、移动站、电台、电源等组成、其工作原理是:基准站和移动站同时接收GPS卫星定位信息、通过差分数据链,移动站接收基准站发送的GPS数据,结合自身采集的GPS数据进行实时处理,在1S内以厘米级的精度给出移动站的点信息,通过实时处理算法,移动站在动态环境下可以进行初始化处理,无需在已知点上进行初始化,RTK测量必须有位距和相位观测值。
浅谈GPS实时动态(RTK)高程的误差与控制目前,GPS(RTK)高程已被广泛应用到各测量工程领域,且表现出测量距离远、测量速度快、劳动强度低及集成化程度高的优点。
本文笔者结合实践经验,浅析GPS(RTK)高程的误差与控制,以期提高GPS(RTK)高程的测量精度。
标签:GPS(RTK)高程误差测量精度1引言GPS(RTK)是一种三维测量工具,目前此种测量工具已被广泛应用到各平面测量领域,如地形测量、平面控制测量及施工测量等。
但GPS(RTK)却很少被用来进行高程测量,究其原因为相位整周模糊度解算、多路径效应、电离层延迟、星力与参考坐标、天线高及潮汐的制约及影响。
为此,本文以GPS(RTK)高程测量误差进行讨论,由此提出控制此种误差及提高测量精度的方法。
2 GPS(RTK)高程误差的来源采用GPS(RTK)求出的值为WGS-84坐标系内地面点的大地高H84,但国内高程多采用正常高。
若要切实改进工程实际领域GPS高程的应用效果,必须使GPS大地高转化为正常高。
此转化关系式为:Hr=H84-ζ。
结合该方程式可知,GPS(RTK)高程误差Hr由大地高H84误差及高程异常ζ误差组成。
本章节着重介绍大地高H84误差的来源。
大地高H84误差的影响因素颇多,如:(1)相位整周模糊度解算的影响。
相位整周模糊度解算值的可靠性对三维坐标测量精度产生着直接性的影响,因此若测量过程采用实时动态或快速静态测量技术,则均需先进行精确解算,以获取相位整周数,但相位整周数模糊度的解算过程,极易出现结算错误的问题,从而对GPS高程测量精度造成影响。
(2)多路径效应的制约。
多路径效应指卫星直接发射信号与测站周围反射物反射出的卫星信号被接收机同时接受,而此信号经相互作用导致观测值与实际值产生偏差,即为多路径误差。
多路径效应具有直接性及间接性的影响,且能对三维坐标产生分米级的影响。
(3)电离层延迟的影响。
电离层对GPS高程测量的影响表现为电离层群延、电离层载波相位超前、电离层多普勒频移等,且电离层的变化均会对GPS信号的传播路径产生延迟作用,并最终对GPS高程的测量精度造成影响。
GPS(RTK)控制测量平面及高程精度分析摘要:近年来随着GPS发展采用载波相位实时动态差分技术进行相对定位的GPS RTK方法,能够在野外实时地得到厘米级定位精度,可以极大地提高作业效率。
本文对GPS RTK的精度进行试验研究,利用实测数据对其校正精度进行对比分析,并探讨影响校正精度的主要因素。
关键词:GPS RTK 控制测量控制点精度1、GPS(RTK)控制测量为了确定动态GPS(RTK)控制测量的精度,笔者在哈尔滨对已布设了D级GPS控制网进行了动态GPS(RTK)测量和静态GPS测量成果的比较。
并联测了四等水准的1个D级GPS点,进行了水准测量和用动态GPS(RTK)测量高程的比较。
设计方案如下:使用南方9600 GPS接收机进行动态GPS(RTK)测量的实验。
选择3个分部比较均匀地已知点进行解算转换参数。
基准站设定在测区中央,地势较高,周围无遮挡物,对D级GPS控制网进行了动态GPS(RTK)测量,并且联测了四等水准的1个D级GPS点。
共观测了15个重复点。
本次观测采用南方9600 GPS接收机进行动态GPS(RTK)测量的实验。
1.1 对测区转换参数的确定选择3个分部比较均匀地已知点进行解算转换参数。
操作:工具→计算七参数为了获得更精确的七参数坐标转换,这时用户需要知道三个已知点的地方坐标和这三个点的WGS-84坐标,可以计算出七个参数,即WGS-84坐标转换到地方坐标的七个转换参数,用户单击确定,就会输入到七参数对话框中。
可以直接输入三个已知点的地方坐标和这三个点的WGS-84坐标,按右上方的“OK”按钮,就会计算出七参数,计算出七参数后,系统会自动打开参数开关,单击“OK”按钮,p选择下一步后,界面如下图1.4:图1.4 基准站架设在未知点(向导1)根据向导提示,输入已知坐标后,直接校正,然后开始测量。
共观测了15个重复点。
为了减少人为误差和偶然误差的影响,观测时每一个点的观测时间设定为5s,每一点观测3次,对3次观测进行了比较,当3次观测中最大和最小点位误差大于5cm时,剔除和平均值相差较大的一个,剩余的取其平均值作为最后观测成果并和静态GPS坐标、水准高程进行比较,见表1.1、表1.2。
厦门CORS RTK高程精度控制方法CORS RTK(Continuous Operating Reference Station Real-Time Kinematic)是一种采用全球定位系统(GPS)技术的高精度测量方法。
该方法通过在厦门地区的固定参考站点上设置GPS接收器,可提供实时的高精度定位服务。
这种方法在测量、工程建设和地理信息系统等领域中得到了广泛应用。
1. 参考站点的选择:在进行高程精度控制时,需要选择准确、稳定的参考站点。
参考站点应尽可能远离遮挡物,避免信号干扰。
在厦门地区,可以选择一些较高且视野开阔的地点,如高楼顶部、山顶等。
2. 基线长度的控制:基线长度是指参考站点与测量点之间的距离。
较长的基线长度有助于提高测量的精度,但同时也会增加信号传输的延迟。
在控制基线长度时,需要在保证精度的前提下尽量缩短基线长度,以确保实时性和稳定性。
3. 信号接收设置:接收器的信号接收设置对高程精度的控制至关重要。
在厦门CORS RTK中,应选择合适的信号接收频段,以获得最佳的高程测量结果。
还需要根据实际情况调整信号接收机的工作频率、增益等参数,以确保信号的稳定性和可靠性。
4. 数据处理和纠正:CORS RTK在测量过程中会产生原始数据,需要进行数据处理和纠正,以获得精确的高程测量结果。
数据处理包括数据格式转换、数据滤波和数据平差等过程。
纠正则包括钟差、大气延迟和多路径干扰等误差的校正。
5. 可视化和报告:高程测量结果可以通过可视化和报告方式进行呈现。
可以使用地理信息系统(GIS)软件进行数据可视化,以便更直观地展示测量结果。
还可以生成高程精度报告,对测量结果进行评估和分析。
厦门CORS RTK高程精度控制方法通过合理的参考站点选择、基线长度控制、信号接收设置、数据处理和纠正以及可视化和报告等手段,可以提供高精度的高程测量结果。
还需要在实际测量中结合地形、气候和设备等因素进行综合考虑和调整,以确保测量的精度和可靠性。
第43卷㊀第3期2018年6月㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀全球定位系统G N S S W o r l d o f C h i n a㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀V o l.43,N o.3 J u n e,2018d o i:10.13442/j.g n s s.1008-9268.2018.03.012长距离G P SR T K测量的精度检核方法与实例胡涛(中国石化西北油田分公司油田特种工程管理中心,新疆轮台841600)摘㊀要:钻井是石油勘探开发工作的重要组成部分,也是一个高投入㊁高风险的行业,尤其是在沙漠地区钻一口井,动辄需要数千万的资金投入㊂钻井前能否准确测量确定井口位置,是钻井能否达到预定目标的前提和基础㊂G P SR T K技术具有使用灵活性好,定位精准度高,施工成本低,作业效率高等优点㊂在人烟稀少㊁地势平坦㊁遮挡物少㊁电磁干扰小的沙漠区域,在井位测定工作中,采用G P SR T K技术的这一优势更加明显㊂然而G P SR T K技术定位的距离是有严格的限制的,一般情况下,不超过10k m,特殊情况下可延长至15k m㊂那么,对于15k m以上的距离,G P SR T K技术定位的精度和可靠性到底如何呢㊂文章在塔克拉玛干沙漠地区,通过采用G P SR T K技术,对距离大于15k m的两个已知测量控制点进行测量分析,验证了在沙漠地区进行长距离G P SR T K作业的精度㊂关键词:G P SR T K;塔里木盆地;井位测定;长距离中图法分类号:P228.4㊀㊀文献标志码:A㊀㊀文章编号:1008-9268(2018)03-0066-030㊀引㊀言位于中国新疆塔里木盆地的塔克拉玛干沙漠,是中国最大的沙漠,也是世界第二大沙漠㊂整个沙漠东西长约1000k m,南北宽约400k m,面积达33万k m2,沙漠里人烟极其稀少,被称为 死亡之海 [1]㊂中国石化㊁中国石油在这样广袤的地区进行的石油勘探开发工作,已有40年的历史了,先后发现了塔河油田㊁塔里木油田㊁顺北油田等一些大油田,为中国石油石化事业做出了重要贡献㊂在石油勘探开发工作中,测量确定井口的位置,是整个石油勘探开发工作的基础和前提,由于这里地处沙漠,测量控制点极其稀少,且大多分布在道路两侧,而勘探区域多位于沙漠腹地的无人区,如果用常规的工程测量方法测定井位,其施工难度㊁施工成本都将非常巨大㊂随着卫星定位技术的发展,尤其是G P S及G P SR T K技术的发展成熟,极大地降低了测绘工作的施工成本,提高了工作效率,这也为井位勘定工作的高效率开展奠定了基础㊂G P SR T K技术具有使用灵活性好㊁定位精准度高㊁施工成本低㊁作业效率高等优点㊂在人烟稀少㊁地势平坦㊁遮挡物少㊁电磁干扰小的沙漠区域, G P SR T K测量的这一优点更加明显㊂然而根据G B T50537-2009油气田工程测量规范[2]和实际作业要求,G P SR T K技术定位的距离是有严格的限制的,一般情况下,不超过10k m,特殊情况下可延长至15k m㊂那么,对于15k m以上的距离,G P S R T K技术定位的精度到底如何,是一个值得研究探讨的问题㊂中石化西北油田分公司在塔克拉玛干沙漠的多个区域均部署有勘探开发井位,这些井位的测定全部采用的是G P SR T K技术,本文在该地区采用实际验证的办法,测试验证了在沙漠地区长距离G P SR T K作业的精度㊂1㊀G P SR T K技术的测量原理G P SR T K技术即实时动态测量技术,是全球卫星导航定位技术与数据通信技术相结合的载波相位实时动态差分定位技术[3],它能够实时地提供测站点在指定坐标系中的三维定位结果㊂该技术采用实时处理两个测量站载波相位差分观测量的方法,通过将基准站采集的载波相位及基准站坐标收稿日期:2018-04-09联系人:胡涛:E-m a i l:361958876@q q.c n等信息,利用数据链发给流动站接收机,实时进行求差解算坐标,能够在施工现场快速得到厘米级的定位精度㊂该技术的出现为工程测量㊁地形测图及各种控制测量带来了变革,极大地提高了外业测量的作业效率㊂G P SR T K作业的流动站既可处于静止状态,也可处于运动状态㊂在整周未知数解固定后,只要能保持四颗以上卫星相位观测值的跟踪和必要的几何图形,即可进行每个历元的实时处理,从而可随时给出厘米级的定位结果[4]㊂G P SR T K技术的关键在于利用了基准站和流动站之间观测误差的空间相关性,通过对G P S载波相位观测量求差,消除了流动站观测数据中的绝大部分误差,从而实现分米级甚至厘米级精度的定位㊂G P SR T K技术在应用中遇到的最大问题,就是基准站校正数据的有效改正距离问题㊂G P S误差的空间相关性随着基准站和流动站距离的增加而逐渐失去线性,经过差分处理后的流动站数据仍然含有较大的误差,从而导致定位精度的降低和载波相位整周未知数[5]的无法固定或解算㊂可见长距离G P SR T K定位的精度和可靠性较短距离差㊂2㊀长距离G P SR T K测量精度检核方法㊀㊀中国石化西北油田分公司曾经在塔里木盆地塔克拉玛干沙漠中,部署了中良1井,该井位于沙漠腹地,东面距离轮台至民丰沙漠公路约100 k m2,井位测定采用了G P SR T K技术直接放样井位,由于该井距离测量控制点约22k m,为保证信号接收,中间架设有一个中继站㊂作业距离大于G P SR T K一般15k m的作业半径,属于长距离G P SR T K施工,但满足井位勘定规程里在一个中继站的情况下不超过25k m作业半径的规定㊂尽管井口放样精度严格控制在井位勘定规程规定的水平精度0.015m,高程精度0.020m的范围内,但针对大于15k m小于25k m的长距离G P SR T K施工,仍缺少有效的外部检核㊂为验证长距离G P SR T K施工作业的精度和可靠性,我们采用同等作业条件下引入外部控制点检核的方式,进行了检核验证㊂检核采用T r i m b l eR7㊁T r i m b l eR8型卫星定位仪各1台,并配有全套G P SR T K作业所需的数据传输电台㊁脚架㊁线缆㊁电瓶等附件,准备车辆两辆,参与测绘技术人员3人㊂为保证检核条件与施工条件尽可能相同,检核使用的仪器均为测定井位使用的仪器㊂检核方法与步骤如下:1)选取了塔河油田测量控制点成果中的 T P7 和 S86 两个测量控制点作为外部检核依据,坐标成果为同一G P S控制网观测平差后的成果,控制网等级为C级网,两点距离为23.768k m,与中良1井G P SR T K施工距离相当,且周围环境也以沙漠戈壁地形为主,具有可参照性㊂2)首先在 T P7 测量控制点上架设G P S R T K测量基准站,启动基准站后,先用流动站在控制点 T P7 上进行R T K检查,检查数据合格后,再进行放样检核㊂3)在距离 T P7 测量控制点约15k m处, S86 测量控制点约9k m处,架设中继站电台,中继站电台信号传输正常㊂4)在 S86 测量控制点上对中整平流动站G P S接收机,启动流动站,接收基准站电台信号,待初始化完成㊁整周未知数固定后,开始测量采集数据,严格控制采集坐标数据的精度,在水平精度小于0.015m,高程精度小于0.020m的范围内,采集有效数据10组㊂5)最后将G P SR T K采集的坐标与 S86 测量控制点已知坐标进行比对,计算坐标较差,分析测量的精度,形成结论和技术报告㊂3㊀长距离G P SR T K测量精度分析首先将检核采集的数据,导入到T G O软件中,正确设置工程项目参数,检查外业观测记录和仪器的各项设置是否正确,准确无误后,进行数据处理,计算G P SR T K测量定位实际偏差㊁相对误差,形成相关技术报告㊂G P SR T K测量定位实际偏差㊁相对误差如表1所示㊂可见,随着G P SR T K流动站与基准站距离的增加,G P S误差的空间相关性逐渐失去线性,经过差分处理后的流动站数据仍含有较大的误差,即使在载波相位整周未知数已经固定的情况下,定位误差仍然达到了分米级㊂与短距离G P SR T K厘米级的定位精度相比,存在较大差距㊂86全㊀球㊀定㊀位㊀系㊀统第43卷表1㊀G P SR T K系统S86测量控制点检核计算表点号X/m Y/m H/m备注S86控制点45∗∗∗∗6.376152∗∗∗∗3.8249∗1.520已知值S86检核点平均值45∗∗∗∗6.261152∗∗∗∗3.8489∗1.434平均值差值-0.1150.024㊀㊀㊀-0.086平均值-已知值水平偏差0.118仅考虑平面坐标三维距离偏差0.146顾及高程相对误差1/1627941/(两点距离/三维距离偏差)4㊀结束语通过检核可知,在沙漠戈壁地形中,进行大于15k m小于25k m的长距离G P SR T K施工中,在水平精度严格控制在0.015m内㊁高程精度严格控制在0.020m内的情况下,G P SR T K定位实际偏差在0.15m左右,相对定位精度达1/162794,能满足精度要求不高的一般作业,例如油田井位勘测㊁道路路线测绘㊁井位导航㊁距离量算等㊂参考文献[1]㊀胡涛.卫星定位技术在塔里木盆地油田井位测定中的应用[J].工程建设标准化,2014(9):284-285. [2]㊀中华人民共和国住房和城乡建设部㊁中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局发布.中华人民共和国测绘行业标准G B T50537-2009:油气田工程测量规范[S].北京:测绘出版社,2010:3-4.[3]㊀国家测绘局发布.中华人民共和国测绘行业标准C H/T2009-2010:全球定位系统实时动态测量(R T K)技术规范[S].北京:测绘出版社,2010:3-4.[4]㊀胡涛.基于数理统计学的手持G P S测量精度测定[J].全球定位系统,2017,42(3):87-88. [5]㊀张勤㊁李家权.G P S测量原理及应用[M].北京:科学出版社,2011:183-219.作者简介胡涛㊀(1987-),男,工程师,国家注册测绘师,主要从事卫星定位㊁工程测量技术在石油勘探开发领域的应用和研究工作㊂P r e c i s i o nC h e c k i n g M e t h o da n dE x a m p l e o fL o n gD i s t a n c eG P SR T K M e a s u r e m e n tH UT a o(S i n o p e cN o r t h w e s tO i lF i e l dB r a n c hO i lF i e l dS p e c i a lE n g i n e e r i n gM a n a g e m e n tC e n t e r,L u n t a i841600,C h i n a)A b s t r a c t:D r i l l i n g i s a n i m p o r t a n t p a r t o f p e t r o l e u me x p l o r a t i o na n dd e v e l o p m e n tw o r k a n d i s a l s o a h i g h i n v e s t m e n t,h i g h r i s k i n d u s t r y,e s p e c i a l l y d r i l l i n g aw e l l i nd e s e r t a r e a s o f-t e nn e e d s t e n s o fm i l l i o n s o fm o n e y.I t i s t h e p r e c o n d i t i o n a n db a s i s f o r t h e d r i l l i n g t o r e a c h t h e p r e d e t e r m i n e d t a r g e t.G P SR T Kt e c h n o l o g y h a s a d v a n t a g e s o f h i g h f l e x i b i l i t y,h i g ha c-c u r a c y,l o wc o n s t r u c t i o nc o s ta n dh i g ho p e r a t i n g e f f i c i e n c y.I nt h ed e s e r t r e g i o n w i t hf e w p e o p l e,f l a t t e r r a i n,l o wo c c l u s i o na n ds m a l l e l e c t r o m a g n e t i c i n t e r f e r e n c e,t h e a d v a n t a g eo f G P SR T Kt e c h n o l o g y i sm o r e o b v i o u s i n t h e l o c a t i o nm e a s u r e m e n tw o r k.H o w e v e r,t h e d i s-t a n c e b e t w e e nG P SR T Kt e c h n o l o g yp o s i t i o n i n g i s s t r i c t l y l i m i t e d.I n g e n e r a l,n om o r e t h a n 10k mc a nb e e x t e n d e d t o15k m u n d e r s p e c i a l c i r c u m s t a n c e s.S o,w h a t i s t h e a c c u r a c y a n d r e l i a b i l i t y o fG P S R T Kt e c h n o l o g yp o s i t i o n i n g f o rd i s t a n c e so fo v e r15k m.I nt a k l i m a k a n d e s e r t a r e a,b y a d o p t i n g G P S R T Kt e c h n o l o g y,t h ed i s t a n c e i s g r e a t e r t h a n15k m o f t w o k n o w n c o n t r o l p o i n t s f o rm e a s u r e m e n ta n a l y s i s,w h i t hi sv e r i f i e df o rG P S R T Ks u r v e y i n g p r e c i s i o no f t h e l o n g d i s t a n c e i nd e s e r t r e g i o n s.K e y w o r d s:G P SR T K;T a r i mb a s i n;w e l l l o c a t i o nd e t e r m i n a t i o n;l o n g d i s t a n c e 96第3期㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀胡涛:长距离G P SR T K测量的精度检核方法与实例。
长输管线工程中RTK测量的长度变形及其解决办法随着GPS静态控制测量和RTK测量模式的广泛运用,尤其是在长距离输油输气工程中的运用,经常出现RTK测量得到的结果与静态控制测量得到的结果不吻合的情况,即出现了长度变形,且超出规范要求。
本文将初步探讨该问题的形成原因和解决办法。
标签RTK;GPS;长度变形1 概述在长距离输油输气工程测量中,首级控制测量一般采用GPS静态模式进行,而地形细部测量和施工放样一般采用GPS RTK模式进行。
为了进行内部检查,运用GPS RTK模式对静态控制点对的进行联测,通过结果的比较可以发现,经常出现不吻合的情况,有时甚至相差很大,距离越远相差越大。
往往会使边长变形值远超过《工程测量规范》对控制网综合长度变形的允许值2.5cm/km的规范要求,即相对误差超过1/40000的精度要求。
为了实现RTK测量结果和静态控制结果的吻合,减少长度变形的影响,使工程能很好的进行施工生产,得找出问题的产生原因和解决办法。
2 长度变形产生的原因在长距离输油输气工程测量中,总是要将测得的数据经计算再放到实地,而施工放样时要求控制网由坐标反算的长度与实测的长度尽可能相符,但国家坐标系的成果很难满足这样的要求,这是因为国家坐标系每个投影带都是按一定的间隔(6°或3°)划分,由西向东有规律地分布。
由于每项工程的建设地区不同,且国家坐标系统的高程归化面是参考椭球面,各地区的地面位置与参考椭球面都有一定的距离,这两项将产生高斯投影变形改正和高程归化改正,经过这两项改正后的长度不可能与实测的长度相等。
长距离输油输气工程一般都建有独立的坐标系统。
进行静态控制测量时,在进行约束平差后所得到的数据都是该项目独立坐标系统下的坐标。
静态计算过程都是基于某特定的数学模型进行,而进行RTK测量时很多参数都是直接利用默认的参数或者输入的参数,将实际测量的基于WGS84系统下的数据转换到工程的独立坐标系中,这些参数的设置直接影响到长度变形的大小,而且长度变形随着测量距离的增加而增加,导致与静态控制数据不能达到内部符合,不满足规范要求。
RTK在长距离高压线路测量的精度控制
摘要:RTK不论是在公路测量、铁路测量,还是在电力线路测量工程中都起着重要的作用。
本文基于高压线路测量技术全面地阐述了RTK工作原理,以及RTK技术在线路测量工程中应用,然后以桂林~凯歌220kV工程线路的RTK 测量为例进一步阐述了RKT技术在高压线路测量工程中的工作原理,最后基于RTK的工作原理提出了提高RTK在高压线路测量中的精度措施。
关键字:RT;测量工程;精度控制;高压线路
1引言
自从全球定位系统(GPS)问世以来,其作为一种新的测量技术,在海陆空领域的导航和定位测量有着广泛的应用。
随着GPS的不断发展,该技术已经应用到各个测量领域,特别是RTK(Real Time Kinematic)技术的快速发展,在常规的测量工程中得到了越来越广泛的应用。
测量工作对电力工程来说,是其工程建设前期的一项重要工作,在电厂前期的勘测设计、基础开挖、土地征用、施工安装以及维护等方面送电线路的勘测设计都起着关键的作用。
相对于普通的测量工程来说,电力工程测量工作有着对控制网精度要求高,送电线路长、对地距离有着严格要求和施工控制网面积小等特点。
RTK技术在选线、定线和定位工程中有着巨大的作用。
2 RTK原理
实时动态(RTK)测量技术也叫载波相位差分技术,是通过载波相位观测量来进行实时差分的GPS测量技术,其测量的精度低于GPS静态的测量精度,很多状况下以静态的GPS点为基准,建立基准点。
RTK是GPS测量技术中的一个新的创新,广泛的应用在控制测量、地形碎部测量、市政工程放样等工程。
RTK 技术是基于载波相位观测值的实时动态定位技术,流动站和基准站要求保证4颗以上的相同卫星进行相位跟踪。
能够实现实时的提供在指定坐标系中的测站点三位定位,并且能达到厘米级别的精度。
通常RTK测量系统的动态定位系统是由卫星信号接收系统、数据传输系统、软件解算系统三部分组成。
RTK技术关键在于其数据处理和传输两大技术,通常RTK测量技术具有广泛的用图,自动化程度高、并且定位的精确度高、不受环境天气的影响、可以一天24小时工作。
RTK通常包括1台基准站的接收机、至少1台流动站接收机和数据传输相关的电台构成。
其基本原理图如图1所示:
图1 RTK基本原理图
3 RTK在线路测量中的实施
3.1 定线测量
定线测量是指精确测量定线路内部中心线起点、终点、以及转角点间各个线段之间的直线桩。
RTK能够实时的动态显示当前位置。
因此在高压线施工过程中很容易控制线路的方向和其它建筑的结构。
其工作原理图如图2所示:
图2RTK 定线示意图
S2,S3为线路的两个转角桩,如果想在S2,S3之间定出一组直线桩J1、J2、……如图3所示:
图3 RKT验桩示意图
在S2和S3之间设置基准站,然后用移动站分别测量转角点S2、S3点的坐标。
得到转角点坐标后,将S2和S3的坐标设为直线上的两个点。
然后以此直线为参考线,依据现场情况,将测设直线间隔输入电子薄,会自动产生一个直线文件。
依据此折现文件中直线桩坐标,RTK进行实时的导航指标,可以测量出直线桩J1、J2、J3……
3.2 断面测量
断面测量是指测量线路线中心线和两边线或线路的垂直方向地形的起伏变化对应的距离和高度。
断面测量通常和定线测量同时工作,所以不用再设置基准站,RTK断面测量有两种方式,分别是直接利用数据采集功能,在业内数据处理时输出断面图;另一种是利用RTK数据处理相关软件中的断面测量功能模块完成断面测量。
3.3 杆塔定位测量
杆塔定位测量是依据线路设计工作人员在平断面图上设定的杆塔位置进行测量。
RTK测设杆塔位的方式和定线测量方式相似。
通常相邻之间两杆塔之间架设基准站。
使用可以动站测出直线两端点的坐标。
然后获取转点坐标信息,同时将两端点坐标设为直线上的两点,再以该直线为参考先设计图。
将测设杆塔的位置和端点之间的间隔输入到电子手薄后,会自动生成一个含有杆塔位桩点坐标的直线文件。
以及该直线文件可测设出各个杆塔的位桩,并可以标定这些位桩。
4 工程实例
220kV送电线路的测量任务主要是在地面上。
路长一般在十几公里到几
十公里,有时候甚至是几百公里。
其勘测设计和施工测量与公路测量、铁路测量、地下管线测量有很多的共同点。
只是技术指标要求有所不同。
本文以桂林~凯歌220kV线路工程线路RTK测量为例。
工程起点于500kV桂林变,终点于220kV灌阳凯歌变,途径灵川、兴安、全州、灌阳四个县,线路总长109.3公里;线路经过的区域地形起伏较大,最低海拔170米,最高海拔890米;线路途径的区域通视条件差,树林比较茂盛,作业难度较大。
4.1 控制测量
线路测量前,在靠近线路路径、视野开阔的地方架设基站,采用中海达GPS网络,利用中国移动通信进行数据传输,用中海达RTK移动台分别采集在线路测量区域附近四个广西测绘局施测的C级GPS控制点。
根据购买的该C级控制点标北京54坐成果,求解出WGS84转换为北京54的七参数。
利用求解出来的七参数,采集另外一个C级点进行检查。
经测量,检查点的平面精度在小于3cm,高程精度小于4cm。
然后在线路路径的区域,每隔约10公里布设两个控制点,其中一个作为线路测量时的基站点,另外一个作为检查点。
4.2 线路测量
220kV送电线路施工图阶段,测量采集交叉点的数据,提供相关的平面和纵断面。
220kV送电线路实地测量时,室内选线之后到实地进行核查。
送电线穿越村庄时,两面房屋与线路的距离要符合规范里的要求;线路在跨越河流时,要求有足够的档距;线路转角时,转角是否大于90度;线路在换基站时,要先至少测量利用前一基站点测量的两个转角塔位的坐标和新测量的塔位坐标,来计算塔位的转角。
5 精度控制
在RTK测量实践中,影响RTK精度的原因大致包括以下几方面:人为、地域环境因素、设备本身精度、控制成果。
在测量实践中,测量区内的已知控制点级别越高精度就越好。
如果已知点级别一致,如果内符合精度越高则RTK数据越精准。
要提高RTK的测量精度,需要在以下方面进行:(1)测量前检查设备,并到野外进行预演,如果发现问题要及时的解决,以免工作时造成严重的错误。
(2)测量前到相关的部门收集整理覆盖整个测量区域的高等级的控制点,保证控制点的等级一样,为了确保控制网的精度,通常要求有效点在4个以上。
(3)主机安装时,要根据仪器的出厂指标。
要避开微波发射台的干扰源、大面积的湖泊、高压塔,通常架设在空旷并没有遮挡的地方。
(4)观测开始前应对仪器进行初始化,并得到固定解,当长时间不能或得固定解时,宜断开GPS通信链接,重新进行初始化。
(5)RTK控制测量流动站观测时应采应用三角架对中、整平,每次观测历元数应不少于20个,采样间隔为3~5秒,每个控制点采集3~5次,每次测量的平面坐标较差不大于4cm,高程较差不大于4cm,取各次测量的中数
作为最终结果。
(6)如果用无线电台进行数据传输时,流动站要在一定的距离内采集。
(7)在人员安排上一定要安排那些具有熟练的生产技能的工作人员工作。
6 总结
RTK技术不但能够达到比较高的定位精度,而且还大大的提高了测量的工作效率。
随着RTK技术的不断发展,RTK测量技术逐渐应用到测量的各个工程中。
通过相关数据的处理程序,大大的减轻了测量工作人员的工作强度。
所以RTK技术在长距离高压线测量过程中有着重要的作用。
本文首先介绍了RTK 技术的工作原理,然后详细的阐述了RTK技术在线路测量时的工作,接着以桂林~凯歌220kV高压线路的RTK测量为例进一步阐述了RTK的测量过程。
最后提出了如何提高RTK技术在高压线路测量工程中的精度。
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注:文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。