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摘要：本文对GPS RTK 技术应用的一些作业方法和经验以及围绕RTK的工作原理和使用过程,将其在高压输电线路工程中的应用进行浅论。
关键词：RTK技术；原理；应用；
中图分类号：U463.62 文献标识码：A 文章编号：
1引言
由于GPS RTK技术具有高精度、全天候、全球性和点间无须通视等优点，近年来GPS RTK测量技术在高压输电线路勘测工程中得到了广泛的应用,可完成线路勘测工程中的测图、定位、定线等多种工作。然而GPS RTK的测量技术还存在一定的局限性,比如信号遮挡、电磁场干扰、超远距离、超大高差等因素都对测量质量有一定的影响。在高压输电线路勘测工程的生产实践中,总结出了RTK技术应用的一些作业方法和经验,现围绕RTK的工作原理和使用过程,将其在高压输电线路工程中的应用情况作简单介绍。
2 GPS RTK系统的作业原理
实时动态GPS测量系统（RTK）由三部分组成：GPS信号接收部分（GPS传感器及天线）、
实时数据传输部分（即数据链，俗称电台）和实时数据处理部分（即GPS控制器及其内装的实时数据处理软件）。
外业作业时，一套实时测量系统作为参考站，设置在精确已知WGS-84坐标或地方坐标的固定点上。参考站在接收GPS信号并进行载波相位和伪距测量的同时，通过数据链实时将基站的精确坐标、观测值、卫星跟踪状态以及参考站的工作状态信息发送出去。流动站在接收GPS卫星信号并进行载波相位和伪距测量的同时，还通过数据链及时接收来自参考站的观测值和其它数据，
利用GPS控制器内置实时处理软件，实时解算出参考站至流动站间的基线向量和流动站的点位坐
标。
图1:GPS RTK工作的基本原理
3 GPS RTK技术的优点
3. 1 作业效率高
在一般的地形地势下，设站一次即可测完大约5km半径的测区，大大减少了传统测量所需的控制点数量和测量仪器的“搬站”次数，大大提高了作业效率；
3.2 定位精度高，数据安全可靠，没有误差积累
只要满足RTK的基本工作条件，在一定的作业半径范围内(一般为5 km)，RTK的平面精度就能达到厘米级；
3.3 降低了作业条件要求
RTK技术不要求点间通视，因此和传统测量相比，RTK技術受通视条件、能见度、气候、季节等因素的影响和限制较小。在传统测量看来由于地形复杂、地物障碍而造成的难通视地区，只要满足RTK的基本工作条件，它也能轻松地进行快速的高精度定位作业；
3.4 操作简便，数据处理能力强
只要在设站时进行简单的设置，就可以随时随地获得测量结果坐标。数据输入、存储、处理、转换和输出能力强，能方便快捷地与计算机通信；
3.5 全天候作业
与早期的纯GPS相比，目前不论是进口GPS品牌还是国产GPS品牌，其推出的测量型GPS接收机均内置了双星系统，即GPS(美国的全球卫星定位系统)和GLONASS( 俄罗斯的全球导航卫星系统)，可见卫星数可达到14-20颗，可在任何地点，任何时间连续地进行作业，一般不受天气状况的影响。 在山区或城市中，有时因障碍物遮挡，纯GPS可能无法工作，GPS+GLONASS则可以工作。
4GPS RTK技术在高压输电线路勘测工程中的应用
4.1测绘中小比例尺地形图
高压输电线路的选线设计通常都是在1∶1万或1∶5万地形图以及1∶5千比例尺带状地形图上进行的。对于这些中小比例尺地形图,如采用航测方法成图,首先要进行航空摄影,然后建立控制网,再进行相片控制测量和外业调绘等工作,在野外采集控制数据和调绘信息,最后把这些信息拿到内业利用全数字摄影测量工作站进行测绘和编辑,便可绘制成所需的中小比例尺地形图。采用这种方法成图受外界干扰因素较多,通常受到空域审批和天气条件的限制,再加上工作步骤繁多,在一个成图周期内往往要花费较长的时间。如采用工测方法成图,应用GPS RTK动态测量技术,只需在野外采集碎部点的数据和其属性信息,在现场即可编辑成图,这种方法采集速度快,工作方法简便,可大大降低测图的难度,既省时又省力。以上两种测图方法各有不同的优势,对于100 km以上的大型线路,通常采用航测方法成图,对于100 km以下的短小线路,通常应用GPS RTK动态测量技术,采用工测方法成图。
4.2定线测量和定位测量
绘制中小比例尺地形图后,设计人员便可在地形图上确定高压输电线路的走向,选定带状线路并初步确定转角塔的位置。然后勘测人员依据设计人员提供的塔位坐标,通过以下步骤进行定位和定线测量。
4.2.1 求解坐标转换参数
GPS RTK实测的坐标是WGS-84大地坐标系坐标，而在线路测量中所需要的是地方坐标系坐标，这之间存在坐标转换的问题。常规的GPS静态测量，转换参数通过计算机软件后处理获得；而GPS RTK是实时测量并实时提供当地坐标，因此坐标转换工作就显得尤为重要。
4.2.2定线及定位测量
勘测人员依据设计人员提供的塔位坐标,使用RTK的定线功能,将相邻两个转角塔的坐标输入GPS手簿中建立一条基准线,系统就会在手簿的屏幕上显示一个单位圆和所确定的那条主线,并实时给出流动站的实际位置相距主线的距离和偏离主线的角度,从而引导流动站靠近主线,当流动站与主线重合时,便可依据现场的实际情况确定两个转角塔之间的直线塔的位置,并测定其平面坐标和高程,按编码存储到相应的单元中。重复上述方法便可确定出两个转角塔之间在直线上的其它点位。
4.3断面图测量和风偏点测量
启动RTK的定线功能,输入一个耐张段内两个转角塔的坐标,然后按照GPS手簿上的引导找准中线点的位置,根据地形地貌和跨越地物的实际情况,沿中线每隔一定距离采集一个中线点的信息,采集信息点一般间隔为20～50m。将采集到的信息按编码存储到GPS手簿相应的存储单元中。如遇到铁路、公路、电信线路和房屋等交差跨越时,要准确测出交差点的三维坐标并记录跨越点相距起始点的距离等信息。在线路中线左右50 m的范围内,如有危险点还要同时采集危险点的三维坐标等信息。
4.3.1内业编辑生成平断面图
启动《SLCAD架空送电线路平断面处理系统》,把在野外采集到的信息从GPS手簿导入到计算机中,然后将计算机中的数据信息读入到系统的表单中,通过编辑整理便可生成平断面图。
5作业过程中应注意的问题
5.1受卫星状况限制。在高山峡谷深处、密集森林区以及城市高楼密布区，卫星信号被遮挡时间较长，使一天中可作业时间受限制，且易产生“假收敛”；
5.2天空环境影响。白天中午，受电离层干扰大，共用卫星数少，常接收不到5颗卫星，因而初始化时间长甚至不能初始化，也就无法进行测量；
5.3数据链传输受干扰和限制、作业半径比标称距离小。RTK数据链传输易受到障碍物如高大山体、高大建筑物和各种高频信号源的干扰，在传输过程中衰减严重，严重影响作业精度和作业距离；
5.4高程异常问题。RTK作业模式要求高程的转换必须精确，但中国现有的高程异常在有些地区，尤其是山区，存在较大误差，精度也不均匀；
5.5精度和稳定性问题。RTK测量的精度和稳定性都不及全站仪和静态GPS测量，特别是稳定性方面。这是由于RTK较容易受卫星状况、天气状况、数据链传输状况影响的缘故。
6结束语
目前，GPS RTK技术在高压输电线路工程勘测过程中已广泛使用，它不仅能达到较高的定位精度, 而且在高压输电线路测量的各个方面具有明显的优势, 因此GPS RTK 技术在输电线路测量领域有着广阔的应用前景，并逐渐成为不可或缺的一项技术；本人通过参与的多条高压输电线路的测量过程,得到如下体会:
6.1GPS RTK测量技术在高压输电线路勘测中的应用,基本实现了数据信息处理的自动化、智能化,能进一步提高测量作业效率,大大降低了劳动强度,节省了测量费用,使勘测工作变得更加容易。
6.2应用GPS RTK技术进行施测,其观测质量主要受观测时卫星的空间分布、卫星信号质量和电台通讯质量的影响。因此,在山区作业时,选择最佳观测时段观测,选择功能强大、电台通讯距离较远的机型观测效果较好。
参考文献
[1]徐绍铨，张华海，杨志强，王译民.GPS测量原理及应用[M].武汉：武汉测绘科技大学出版社，1998.
[2]周忠谟, GPS卫星测量原理与应用(修订版) [M ]. 北京:测绘出版社. 2004.
[3]聂上海，段立琼. GPS-RTK技术在数字化地形图的应用实验[J].测绘通报，2005，（3）.
关键词：RTK技术；原理；应用；
中图分类号：U463.62 文献标识码：A 文章编号：
1引言
由于GPS RTK技术具有高精度、全天候、全球性和点间无须通视等优点，近年来GPS RTK测量技术在高压输电线路勘测工程中得到了广泛的应用,可完成线路勘测工程中的测图、定位、定线等多种工作。然而GPS RTK的测量技术还存在一定的局限性,比如信号遮挡、电磁场干扰、超远距离、超大高差等因素都对测量质量有一定的影响。在高压输电线路勘测工程的生产实践中,总结出了RTK技术应用的一些作业方法和经验,现围绕RTK的工作原理和使用过程,将其在高压输电线路工程中的应用情况作简单介绍。
2 GPS RTK系统的作业原理
实时动态GPS测量系统（RTK）由三部分组成：GPS信号接收部分（GPS传感器及天线）、
实时数据传输部分（即数据链，俗称电台）和实时数据处理部分（即GPS控制器及其内装的实时数据处理软件）。
外业作业时，一套实时测量系统作为参考站，设置在精确已知WGS-84坐标或地方坐标的固定点上。参考站在接收GPS信号并进行载波相位和伪距测量的同时，通过数据链实时将基站的精确坐标、观测值、卫星跟踪状态以及参考站的工作状态信息发送出去。流动站在接收GPS卫星信号并进行载波相位和伪距测量的同时，还通过数据链及时接收来自参考站的观测值和其它数据，
利用GPS控制器内置实时处理软件，实时解算出参考站至流动站间的基线向量和流动站的点位坐
标。
图1:GPS RTK工作的基本原理
3 GPS RTK技术的优点
3. 1 作业效率高
在一般的地形地势下，设站一次即可测完大约5km半径的测区，大大减少了传统测量所需的控制点数量和测量仪器的“搬站”次数，大大提高了作业效率；
3.2 定位精度高，数据安全可靠，没有误差积累
只要满足RTK的基本工作条件，在一定的作业半径范围内(一般为5 km)，RTK的平面精度就能达到厘米级；
3.3 降低了作业条件要求
RTK技术不要求点间通视，因此和传统测量相比，RTK技術受通视条件、能见度、气候、季节等因素的影响和限制较小。在传统测量看来由于地形复杂、地物障碍而造成的难通视地区，只要满足RTK的基本工作条件，它也能轻松地进行快速的高精度定位作业；
3.4 操作简便，数据处理能力强
只要在设站时进行简单的设置，就可以随时随地获得测量结果坐标。数据输入、存储、处理、转换和输出能力强，能方便快捷地与计算机通信；
3.5 全天候作业
与早期的纯GPS相比，目前不论是进口GPS品牌还是国产GPS品牌，其推出的测量型GPS接收机均内置了双星系统，即GPS(美国的全球卫星定位系统)和GLONASS( 俄罗斯的全球导航卫星系统)，可见卫星数可达到14-20颗，可在任何地点，任何时间连续地进行作业，一般不受天气状况的影响。 在山区或城市中，有时因障碍物遮挡，纯GPS可能无法工作，GPS+GLONASS则可以工作。
4GPS RTK技术在高压输电线路勘测工程中的应用
4.1测绘中小比例尺地形图
高压输电线路的选线设计通常都是在1∶1万或1∶5万地形图以及1∶5千比例尺带状地形图上进行的。对于这些中小比例尺地形图,如采用航测方法成图,首先要进行航空摄影,然后建立控制网,再进行相片控制测量和外业调绘等工作,在野外采集控制数据和调绘信息,最后把这些信息拿到内业利用全数字摄影测量工作站进行测绘和编辑,便可绘制成所需的中小比例尺地形图。采用这种方法成图受外界干扰因素较多,通常受到空域审批和天气条件的限制,再加上工作步骤繁多,在一个成图周期内往往要花费较长的时间。如采用工测方法成图,应用GPS RTK动态测量技术,只需在野外采集碎部点的数据和其属性信息,在现场即可编辑成图,这种方法采集速度快,工作方法简便,可大大降低测图的难度,既省时又省力。以上两种测图方法各有不同的优势,对于100 km以上的大型线路,通常采用航测方法成图,对于100 km以下的短小线路,通常应用GPS RTK动态测量技术,采用工测方法成图。
4.2定线测量和定位测量
绘制中小比例尺地形图后,设计人员便可在地形图上确定高压输电线路的走向,选定带状线路并初步确定转角塔的位置。然后勘测人员依据设计人员提供的塔位坐标,通过以下步骤进行定位和定线测量。
4.2.1 求解坐标转换参数
GPS RTK实测的坐标是WGS-84大地坐标系坐标，而在线路测量中所需要的是地方坐标系坐标，这之间存在坐标转换的问题。常规的GPS静态测量，转换参数通过计算机软件后处理获得；而GPS RTK是实时测量并实时提供当地坐标，因此坐标转换工作就显得尤为重要。
4.2.2定线及定位测量
勘测人员依据设计人员提供的塔位坐标,使用RTK的定线功能,将相邻两个转角塔的坐标输入GPS手簿中建立一条基准线,系统就会在手簿的屏幕上显示一个单位圆和所确定的那条主线,并实时给出流动站的实际位置相距主线的距离和偏离主线的角度,从而引导流动站靠近主线,当流动站与主线重合时,便可依据现场的实际情况确定两个转角塔之间的直线塔的位置,并测定其平面坐标和高程,按编码存储到相应的单元中。重复上述方法便可确定出两个转角塔之间在直线上的其它点位。
4.3断面图测量和风偏点测量
启动RTK的定线功能,输入一个耐张段内两个转角塔的坐标,然后按照GPS手簿上的引导找准中线点的位置,根据地形地貌和跨越地物的实际情况,沿中线每隔一定距离采集一个中线点的信息,采集信息点一般间隔为20～50m。将采集到的信息按编码存储到GPS手簿相应的存储单元中。如遇到铁路、公路、电信线路和房屋等交差跨越时,要准确测出交差点的三维坐标并记录跨越点相距起始点的距离等信息。在线路中线左右50 m的范围内,如有危险点还要同时采集危险点的三维坐标等信息。
4.3.1内业编辑生成平断面图
启动《SLCAD架空送电线路平断面处理系统》,把在野外采集到的信息从GPS手簿导入到计算机中,然后将计算机中的数据信息读入到系统的表单中,通过编辑整理便可生成平断面图。
5作业过程中应注意的问题
5.1受卫星状况限制。在高山峡谷深处、密集森林区以及城市高楼密布区，卫星信号被遮挡时间较长，使一天中可作业时间受限制，且易产生“假收敛”；
5.2天空环境影响。白天中午，受电离层干扰大，共用卫星数少，常接收不到5颗卫星，因而初始化时间长甚至不能初始化，也就无法进行测量；
5.3数据链传输受干扰和限制、作业半径比标称距离小。RTK数据链传输易受到障碍物如高大山体、高大建筑物和各种高频信号源的干扰，在传输过程中衰减严重，严重影响作业精度和作业距离；
5.4高程异常问题。RTK作业模式要求高程的转换必须精确，但中国现有的高程异常在有些地区，尤其是山区，存在较大误差，精度也不均匀；
5.5精度和稳定性问题。RTK测量的精度和稳定性都不及全站仪和静态GPS测量，特别是稳定性方面。这是由于RTK较容易受卫星状况、天气状况、数据链传输状况影响的缘故。
6结束语
目前，GPS RTK技术在高压输电线路工程勘测过程中已广泛使用，它不仅能达到较高的定位精度, 而且在高压输电线路测量的各个方面具有明显的优势, 因此GPS RTK 技术在输电线路测量领域有着广阔的应用前景，并逐渐成为不可或缺的一项技术；本人通过参与的多条高压输电线路的测量过程,得到如下体会:
6.1GPS RTK测量技术在高压输电线路勘测中的应用,基本实现了数据信息处理的自动化、智能化,能进一步提高测量作业效率,大大降低了劳动强度,节省了测量费用,使勘测工作变得更加容易。
6.2应用GPS RTK技术进行施测,其观测质量主要受观测时卫星的空间分布、卫星信号质量和电台通讯质量的影响。因此,在山区作业时,选择最佳观测时段观测,选择功能强大、电台通讯距离较远的机型观测效果较好。
参考文献
[1]徐绍铨，张华海，杨志强，王译民.GPS测量原理及应用[M].武汉：武汉测绘科技大学出版社，1998.
[2]周忠谟, GPS卫星测量原理与应用(修订版) [M ]. 北京:测绘出版社. 2004.
[3]聂上海，段立琼. GPS-RTK技术在数字化地形图的应用实验[J].测绘通报，2005，（3）.