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摘要：测量工作是电力工程建设的一项重要工作。随着科学技术的发展，GPS技术现已成为电力工程测量工作主要作业手段之一。如今,GPS技术在电力工程勘测工作各个环节的应用都已得到研究和完善，使得GPS技術与电力工程密切结合，直接服务于生产，因而具有广阔的应用前景。本文试着对GPS技术在电力工程勘测中的应用做一概述，并以此抛砖引玉。
关键词：GPS技术；电力工程；测量
GPS技术已是当前电力工程测绘中的一项重要科学技术，被广泛运用于电力工程测绘的各个环节。在电力工程勘测中开展GPS技术的应用研究，能起到优化作业方案、降低工程造价、保证勘测设计质量的作用，并对保护生态环境等方面有着明显的经济和社会效益，因而具有十分重要的意义。
相对于常规工程测量，电力工程中的测量工作存在着厂站测量面积不大，但相对平高控制网精度要求较高；送电线路面广线长且对地安全距离要求严格；施工控制网面积小且精度高，周期长等特点。一般工程测量技术并不能快速有效地满足这些特定的需求，而采用GPS技术可以在厂区地形图测量、输送电线路勘测设计以及施工控制网建立中发挥重要的作用。
一、GPS技术的应用现状
GPS技术在上个世纪九十年代初期开始在电力工程中得到应用，从单频GPS、静态、快速静态到GPSRTK技术的出现，电力工程勘测设计始终紧跟GPS技术发展的方向，采用的测量技术手段和GPS仪器设备不断推陈出新，特别是RTK定位技术作为采用GPS定位技术的一次重大突破，这项技术的应用使得线路航测的大规模路径测量和实时动态放样塔基变为现实，简化了工序，节省了大量人力、物力，提高了劳动效率，使得在数百上千公里的输电线路在短时间内完成野外终勘成为可能，从而淘汰了图解控制等技术手段；在厂站测量中，GPS新技术的出现，可以高精度并快速地测定各级控制点的坐标，甚至可以不布设各级控制点，仅依据一定数量的基准控制点，便可以高精度并快速地测定界址点、地形点、地物点的坐标，利用测图软件可以在野外一次测绘成图，通过计算机和绘图仪、打印机输出各种比例尺的图件。另外，由于采用GPS技术进行测量工作无需测站之间的相互通视，因而避免了部分地物的拆除和大量树林的砍伐，保持了生态平衡，取得了良好的环境效益。
二、GPS原理及其技术概述
全球定位系统(Global Positioning System一GPS)是以卫星为基础的无线电导航系统，具有全能性(陆地、海洋、航空航天)、全球性、全天候、连续性和实时性的导航、定位、定时的功能，能为各类用户提供精密的三维坐标、速度和时间。完整的GPS系统包括三个部分：空间部分——GPS卫星星座；地面控制部分——地面监控系统；用户设备部分——GPS信号接收机。关于这三大部分各自的特点与作用，本文就不必赘述。作为新一代的卫星导航定位系统，经过二十多年的发展，已发展成为一种被广泛采用的系统，它的应用领域和应用前景己远远超出了该系统设计者当初的设想。目前，几乎所有的领域中，都被作为一项非常重要的技术手段和方法，用来进行导航、定时、定位等。在测绘中，也是较早被引入的高端技术之一。现在，尤其在各种类型的测量控制网的建立中，GPS定位技术已基本上取代了常规观测手段，成为了主要的测量技术。
三、电力工程中GPS技术应用情况
作为电力工程建设中一项重要的内容，电力工程测量按照其作业服务对象一般分为：厂站地形测量、送电线路测量及施工控制和放样测量等内容。GPS技术的全面性和成熟发展，在这三项作业中都有深入的应用，本文着重介绍其在厂站地形测量中的应用。
在发电厂工程的前期勘测中，进行测量工作的目的是为厂区的整体规划、土地征用、工程量计算及后续施工放样提供起算数据等。主要包括联测国家坐标基准、建立平高控制网、地形图测量等内容。
（一）对国家控制点的检测和引用
GPS测量不受通视条件影响和距离远近的限制，按照规划和国土部门的要求，在GPS控制网中应尽可能地纳入国家控制点，作为起算数据和约束条件的点应当采用GPS测量方式，用来检查国家控制点的精度和可靠性。检核内容以点间距离为主，可采用两种方法计算长度。一是将GPS观测值解算得到的点间弦长改化至国家控制点所采用的参考椭球面；二是利用国家控制点的坐标成果反算至GPS观测成果。
（二）厂区GPS控制测量中的投影变形处理
虽然一般厂区的建设面积不大，但是其有很多附属设施，而所有这些系统都不是独立的，都要和城建规划系统、国家坐标高程系统联系在一起，设计专业向测量专业提任务书时都要求采用国家坐标高程系统，但是由于国家坐标系采用是高斯平面坐标系统，它是一种正形投影，正形投影在离开中央子午线的地方都会产生投影变形，而一般厂区控制测量内部精度要求比较高，特别是要能满足设备安装时施工放样测量的要求。因而，采用GPS来控制测量中的投影变形，是非常有成效的。
（三）利用GPS技术建立高程控制网
GPS测量所得到的高程是以参考椭球面为基准面在WGS-84坐标系下的大地高H,而实际生产中应用的是相对于大地水准面的正高Hg或相对似于大地水准面的正常高Hγ,如何求解出大地高H与正高（或正常高）Hγ之间的差距是应用GPS建立高程网的关键,即获取大地水准面差距（或高程异常）ξ= H-Hγ,目前常采用的方法有:
1．等值线图法。根据已知点的高程异常值绘制测区的高程异常的等值线图，由GPS测定待定点的平面位置可以内插出其大地水准面差距（或高程异常值）ξ。
2．高程拟合法。是一种建立几何模型的方法,根据测区的具体情况,将局部地区的似大地水准面用平面或二次曲面函数来表示。对于较小范围的平坦或低丘地区,可直接当成是平面；但测区范围广阔且地形复杂的地区应该采用二次曲面来拟合，以提高测高精度。实践表明，对于高程异常变化平缓、且控制面积较小的控制网,采用GPS高程拟合法所求的GPS海拔高程可接近或达到四等三角测高的精度。
3．大地水准面模型法。大地水准面模型法本质上是一种数字化的等值线图,是对特定地区或整个地球的大地水准面的数学描述。对于狭长形状的测区(高速公路、管线等带状地形图),其跨度和地势起伏较大,采用高程拟合法时误差较大,使用模型可以方便及精度较高地进行高程变换。我们经常采用的EGM96模型就是全球范围内的大地水准面模型之一。
与传统水准测量方法施测海拔高程相比,GPS测高有着无可比拟的优点，主要体现在缩短观测路程；过度点少而自由；低劳动强度；提高工作效率等方面。但为了保证GPS测高的精度，也有几点需要注意：一是保证GPS野外数据采集和基线解算向量的质量，以保证GPS平面控制测量的精度且能显著提高GPS水准高程拟合精度；二是保证适当数量的已知点数并选择合适的拟合方法；三是保证已知点高程的精度，以保证拟合的精度；四是已知点均匀分布于整个测区，能有效改善拟合时高程差值精度的不一致性；五是联测边长均应使用双时段，采用网联式或边连式布网,并包含较多的闭合条件有利于提高拟合精度。
四、小结
GPS技术作为一门新兴的技术在科研和生活的各个方面都得到了广泛的应用，但在测量工程实践中，对获取的数据的精度和可靠性要求较高，因而克服不利观测环境的影响以及采用新的数据处理手段将会是以后研究的重点。
参考文献
[1]徐绍拴，等．GPS测量原理及其应用，武汉大学出版社，2003．
[2]程正逢．厂区GPS控制测量中的投影变形处理.电力勘测设计，2002（3）．
[3]伍青云．GPS高程拟合的方式及可靠性分析. 中国煤田地质，2006（6）．
[4]常增亮，刘瑾瑜．GPS测高技术在电力工程中的应用. 山东电力技术，2006（3）．
作者简介：袁亮（1984- ），男，湖北麻城人，中南电力设计院工程师，硕士，研究方向：电力勘测设计。
关键词：GPS技术；电力工程；测量
GPS技术已是当前电力工程测绘中的一项重要科学技术，被广泛运用于电力工程测绘的各个环节。在电力工程勘测中开展GPS技术的应用研究，能起到优化作业方案、降低工程造价、保证勘测设计质量的作用，并对保护生态环境等方面有着明显的经济和社会效益，因而具有十分重要的意义。
相对于常规工程测量，电力工程中的测量工作存在着厂站测量面积不大，但相对平高控制网精度要求较高；送电线路面广线长且对地安全距离要求严格；施工控制网面积小且精度高，周期长等特点。一般工程测量技术并不能快速有效地满足这些特定的需求，而采用GPS技术可以在厂区地形图测量、输送电线路勘测设计以及施工控制网建立中发挥重要的作用。
一、GPS技术的应用现状
GPS技术在上个世纪九十年代初期开始在电力工程中得到应用，从单频GPS、静态、快速静态到GPSRTK技术的出现，电力工程勘测设计始终紧跟GPS技术发展的方向，采用的测量技术手段和GPS仪器设备不断推陈出新，特别是RTK定位技术作为采用GPS定位技术的一次重大突破，这项技术的应用使得线路航测的大规模路径测量和实时动态放样塔基变为现实，简化了工序，节省了大量人力、物力，提高了劳动效率，使得在数百上千公里的输电线路在短时间内完成野外终勘成为可能，从而淘汰了图解控制等技术手段；在厂站测量中，GPS新技术的出现，可以高精度并快速地测定各级控制点的坐标，甚至可以不布设各级控制点，仅依据一定数量的基准控制点，便可以高精度并快速地测定界址点、地形点、地物点的坐标，利用测图软件可以在野外一次测绘成图，通过计算机和绘图仪、打印机输出各种比例尺的图件。另外，由于采用GPS技术进行测量工作无需测站之间的相互通视，因而避免了部分地物的拆除和大量树林的砍伐，保持了生态平衡，取得了良好的环境效益。
二、GPS原理及其技术概述
全球定位系统(Global Positioning System一GPS)是以卫星为基础的无线电导航系统，具有全能性(陆地、海洋、航空航天)、全球性、全天候、连续性和实时性的导航、定位、定时的功能，能为各类用户提供精密的三维坐标、速度和时间。完整的GPS系统包括三个部分：空间部分——GPS卫星星座；地面控制部分——地面监控系统；用户设备部分——GPS信号接收机。关于这三大部分各自的特点与作用，本文就不必赘述。作为新一代的卫星导航定位系统，经过二十多年的发展，已发展成为一种被广泛采用的系统，它的应用领域和应用前景己远远超出了该系统设计者当初的设想。目前，几乎所有的领域中，都被作为一项非常重要的技术手段和方法，用来进行导航、定时、定位等。在测绘中，也是较早被引入的高端技术之一。现在，尤其在各种类型的测量控制网的建立中，GPS定位技术已基本上取代了常规观测手段，成为了主要的测量技术。
三、电力工程中GPS技术应用情况
作为电力工程建设中一项重要的内容，电力工程测量按照其作业服务对象一般分为：厂站地形测量、送电线路测量及施工控制和放样测量等内容。GPS技术的全面性和成熟发展，在这三项作业中都有深入的应用，本文着重介绍其在厂站地形测量中的应用。
在发电厂工程的前期勘测中，进行测量工作的目的是为厂区的整体规划、土地征用、工程量计算及后续施工放样提供起算数据等。主要包括联测国家坐标基准、建立平高控制网、地形图测量等内容。
（一）对国家控制点的检测和引用
GPS测量不受通视条件影响和距离远近的限制，按照规划和国土部门的要求，在GPS控制网中应尽可能地纳入国家控制点，作为起算数据和约束条件的点应当采用GPS测量方式，用来检查国家控制点的精度和可靠性。检核内容以点间距离为主，可采用两种方法计算长度。一是将GPS观测值解算得到的点间弦长改化至国家控制点所采用的参考椭球面；二是利用国家控制点的坐标成果反算至GPS观测成果。
（二）厂区GPS控制测量中的投影变形处理
虽然一般厂区的建设面积不大，但是其有很多附属设施，而所有这些系统都不是独立的，都要和城建规划系统、国家坐标高程系统联系在一起，设计专业向测量专业提任务书时都要求采用国家坐标高程系统，但是由于国家坐标系采用是高斯平面坐标系统，它是一种正形投影，正形投影在离开中央子午线的地方都会产生投影变形，而一般厂区控制测量内部精度要求比较高，特别是要能满足设备安装时施工放样测量的要求。因而，采用GPS来控制测量中的投影变形，是非常有成效的。
（三）利用GPS技术建立高程控制网
GPS测量所得到的高程是以参考椭球面为基准面在WGS-84坐标系下的大地高H,而实际生产中应用的是相对于大地水准面的正高Hg或相对似于大地水准面的正常高Hγ,如何求解出大地高H与正高（或正常高）Hγ之间的差距是应用GPS建立高程网的关键,即获取大地水准面差距（或高程异常）ξ= H-Hγ,目前常采用的方法有:
1．等值线图法。根据已知点的高程异常值绘制测区的高程异常的等值线图，由GPS测定待定点的平面位置可以内插出其大地水准面差距（或高程异常值）ξ。
2．高程拟合法。是一种建立几何模型的方法,根据测区的具体情况,将局部地区的似大地水准面用平面或二次曲面函数来表示。对于较小范围的平坦或低丘地区,可直接当成是平面；但测区范围广阔且地形复杂的地区应该采用二次曲面来拟合，以提高测高精度。实践表明，对于高程异常变化平缓、且控制面积较小的控制网,采用GPS高程拟合法所求的GPS海拔高程可接近或达到四等三角测高的精度。
3．大地水准面模型法。大地水准面模型法本质上是一种数字化的等值线图,是对特定地区或整个地球的大地水准面的数学描述。对于狭长形状的测区(高速公路、管线等带状地形图),其跨度和地势起伏较大,采用高程拟合法时误差较大,使用模型可以方便及精度较高地进行高程变换。我们经常采用的EGM96模型就是全球范围内的大地水准面模型之一。
与传统水准测量方法施测海拔高程相比,GPS测高有着无可比拟的优点，主要体现在缩短观测路程；过度点少而自由；低劳动强度；提高工作效率等方面。但为了保证GPS测高的精度，也有几点需要注意：一是保证GPS野外数据采集和基线解算向量的质量，以保证GPS平面控制测量的精度且能显著提高GPS水准高程拟合精度；二是保证适当数量的已知点数并选择合适的拟合方法；三是保证已知点高程的精度，以保证拟合的精度；四是已知点均匀分布于整个测区，能有效改善拟合时高程差值精度的不一致性；五是联测边长均应使用双时段，采用网联式或边连式布网,并包含较多的闭合条件有利于提高拟合精度。
四、小结
GPS技术作为一门新兴的技术在科研和生活的各个方面都得到了广泛的应用，但在测量工程实践中，对获取的数据的精度和可靠性要求较高，因而克服不利观测环境的影响以及采用新的数据处理手段将会是以后研究的重点。
参考文献
[1]徐绍拴，等．GPS测量原理及其应用，武汉大学出版社，2003．
[2]程正逢．厂区GPS控制测量中的投影变形处理.电力勘测设计，2002（3）．
[3]伍青云．GPS高程拟合的方式及可靠性分析. 中国煤田地质，2006（6）．
[4]常增亮，刘瑾瑜．GPS测高技术在电力工程中的应用. 山东电力技术，2006（3）．
作者简介：袁亮（1984- ），男，湖北麻城人，中南电力设计院工程师，硕士，研究方向：电力勘测设计。