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[行业技术文章]手持GPS在配网地理信息系统的应用
更新时间:2013-06-19 发布:www.1024sj.com

摘要:该文以汕头配网地舆信息系统建设的经验,探讨哄骗手持GPS进行装备定位的技术手段,和在实现进程中泛起的WGS84坐标变换成北京54坐标的问题。

要害词:GPS;WGS84坐标;北京54坐标;配电地舆信息系统(GIS)

中图分类号:TM764.1文献标志码:B文章编号:1003-0867(2007)04-0040-02

在配网地舆信息系统的建设中,需要在地舆布景图层上叠加各类电力举措措施图层,在绘制线路及电缆的走向时,不成避免的触及到装备的地舆位置的问题。是以若何在地舆布景图上肯定装备空间位置就成了配电地舆信息系统建设的一个要害。汕头从2000年末起头进行区域性的配网地舆信息系统的建设,对于若何有用哄骗手持式GPS定位仪进行了索求,并堆集了一定的经验。下面以汕头配网地舆信息系统建设为例探讨手持GPS定位仪的运用。

1汕头配电地舆信息系统地舆布景图

配电装备深进年夜街小巷,路径复杂。为了建设配网地舆信息系统,需要有较为具体的地舆布景信息作为支持。向汕头勘查设计院采办的地图比例为1∶1000的汕头市区数字化地舆图。地图采用的坐标系是北京54坐标系。凭据配网地舆信息系统的需要,我们对设计院提供的全要素数字化地图进行了简化处置,仅保留了部门需要的要素以削减数据。保留的要素以下:管线、道路、水系、居平易近地、植被、垣栅等基本要素。

2GPS定位装配的选择

配电网中的配电举措措施和用户散布有着较着的地舆特征,装备治理也依靠长度、距离及相对位置等地舆身分。是以,配电GIS系统就是在地舆布景图层根蒂根基上增加响应的配电装备信息图层,对任何运行中的配电装备需要较为准确地肯定其空间坐标。一般来说,对配电房等举措措施,5~10m的误差范围是可以接受的,而对排挤线路来说,由于有些配电线路杆塔之间的距离比力近,对误差的要求可能要高些。对配电系统的治理人员来说,在地舆图上能否利便地对配电装备进行定位是系统成败的要害身分,是以,哄骗手持GPS定位仪对装备进行定位是我们的。同时,从成本上斟酌,由于精度要求不长短凡高,而且使用比力年夜,对手持GPS的要求是使用利便,价格适中,精度要求10m左右。凭据现实情况,我们试选用了高明公司(GARMIN)的GPSMAP76型GPS定位仪。

3手持GPS的参数校正题

GPS卫星星历是以WGS84年夜地坐标系为凭据而建立的,所以手持GPS使用的坐标系统是WGS84坐标系统。而采办的数字地图则是凭据我国1954年的北京坐标系。是以必需求出WGS84坐标转换到54北京坐标的参数。

3.1参数校正原理

对GISMAP76来说,提供了将WGS84坐标系转换为自界说的坐标系的方式。其采用的是五参数法,五参数即DX、DY、DZ、DA、DF。即哄骗WGS84坐标系的X、Y、Z及A、F值,减往我国坐标系的对应值,得出实现坐标转换的五个参数(A为年夜地坐标系对应椭球之长半轴,而F为年夜地坐标系对应之扁率)。

方式介绍以下:

(1)搜集运用区域内的三个控制点的WGS84坐标系B、L、H值及北京54坐标系X、Y、Z、B、L、h值。
(注:B、L、H划分为年夜地坐标系中的年夜地纬度、年夜地经度及年夜地高程)

(2)对每一个点计较分歧坐标系三维直角坐标值。计较公式以下
   X=(N H)cosBcosL
   Y=(N H)cosBsinL
   Z=[N(1-E2) H]sinB

两个坐标系的对应椭球参数如表1所示。

(3)求出DX、DY、DZ、DA、DF,即哄骗WGS84坐标系的X、Y、Z及A、F值,减往我国坐标系的对应值,得出实现坐标转换的五个参数。



DA和DF可以经由过程表1直接求出

DA=-108,DF=0.0000005。

其它3个参数则可以经由过程上述公式求得。再取其平均误差,则得出响应区域内的DX、DY、DZ。

3.2汕头配电地舆信息系统GPS参数校正实例

为利便和准确起见,为了求得DX、DY、DZ,我们直接从勘查设计院购得三个控制点的北京54坐标和WGS84坐标的X、Y、Z参数并直接求得DX、ZY、DZ。

凭据求得的DX、DY、DZ、DA、DF,输进到GPSMAP76GPS定位仪中,即完成参数的校正。完成参数校正后,GPSMAP76可以直接计较出丈点的北京54坐标系的坐标值。但运用进程中发现丈得来的实物的北京坐标与勘查设计院提供的数字地图的实物坐标相差很年夜。这多是由于仪器采用的WGS84坐标系的基准点的分歧致使的误差。

为解决这个问题,我们重新拔取了三个控制点(提供了北京54坐标的平面坐标直角坐标X、Y及高程h,必需换算),并哄骗GPSMAP76定位仪直接丈其WGS84的B、L、H。经由过程一定的公式换算可以算出WGS84和北京54的X、Y、Z值,从而求得DX、DY、DZ。此次求得的值与上次求得DX、DY、DZ的差值比力年夜。为了校验求得的DX、DY、DZ是否恰当,我们拔取两条线路进行了校验。

4汕头配网装备丈实例

哄骗此次求得的DX、DY、DZ作为校正参数,我们对两条线路上的杆塔进行了定位并与勘查设计院提供的数字地图中的杆塔坐标进行比力。

蓬鸥线建筑物密集,多路径效应较着,误差较年夜,泽充线四周高楼不多,卫星旌旗灯号比力好,是以丈成效比力好,到达很好的精度。在现实丈中,在市区高楼密集地域,由于多路径效应,精度下降,但一般在15m内,基本到达配电地舆信息系统治理的精度要求。

5GPS使用中存在的问题及解决方式

今朝,哄骗手持GPS,汕头供电分公司已基本完成了对配网装备的定位,并在此根蒂根基上基本完成了配电地舆信息系统(GIS)的建设。
但在现实使用中也有一些问题,主要以下。

由于卫星旌旗灯号和四周情况对GPS的使用影响较年夜,如上所述,某些地域,非凡是市区内高楼密集地域,GPS旌旗灯号接收很差,有些基本没有旌旗灯号。是以,在这些区域中使用GPS直接对装备进行定位比力坚苦。

有些地方由于各类缘由难以到达丈点(例如河流、陡坡等),这些位置的丈比力坚苦。

对某些精度要求比力高的点,由于多路径效应,今朝使用的GPSMAP76精度没法到达要求。

在GPSMAP76接收不到数据或没法丈时缺少其他的丈手段进行弥补。由于配电系统中的使用者均非人士,在没法接收到卫星旌旗灯号时,哄骗其他的丈方式较为切确定位比力坚苦。这样使得一些数据准确度下降。

GPSMAP76手持机功能还比力单一。今朝只能现场对离布式点进行收集并作标识表记标帜,数据的处置和图形的绘制均需GIS维护人员在GIS中重新维护,这样效率较着下降,而且毛病率年夜年夜增加。

对于以上问题,经由过程采用新的技术可以慢慢加以解决:

对于卫星旌旗灯号欠安的问题,今朝可以哄骗许多测距工具作为GPS手持机的辅助工具。例如哄骗手持型激光丈机,可以配合手持GPS进行偏心丈,准确、利便简直定丈点坐标。

对多路径效应较着致使精度下降的问题,可以采用差分的方式提高精度,也能够先丈空阔地方的丈点,然后用手持激光丈机进行偏心丈肯定丈点坐标。

对在市区内受高楼阻挡区域,由于高楼密集地域衡宇等可做标志的建筑在地舆图上已有绘制,是以可以凭据简化的数字地舆图,在四周区域(可以接收到GPS卫星旌旗灯号的地方)哄骗GPS初步定位,以年夜致肯定该装备在地舆图上的位置,然后凭据装备四周标志建筑对装备进行较为准确的定位。

采用功能更强、精度更高的手持接收机。今朝,POCKETPC的功能日益增强,例如TRIMBLE的RECON手持机和GeoExplorerCE系列手持机,是GPS支持的WindowsMobile的掌上装备,可以和ESRI的ArcPad连系,把GPS与GIS连系起来。可以直接在POCKETPC上进行数据处置并输出为shape花式文件等,这样就能够直接将数据输出到GIS系统中。

6手持GPS在电力系统中的运用前景

装备空间数据的收集是配网地舆信息系统建设的要害环节,哄骗手持GPS较好地解决了配网中年夜装备在地舆布景图上的定位问题。随着今朝GPS定位和WindowsMobile的连系,手持式GPS已不单单是GPS接收机,而是在POCKETPC上进行GIS数据的收集和维护。虽然由于使用上还不是很利便,今朝在汕头配电网GIS系统建设中,手持GPS还仅仅限于对一些特定的重要装备(如配电房)的定位。随着技术的前进,使用上越来越利便,手持GPS定位仪将在更多的方面阐扬越来越重要的作用,终将成为连系配电MIS系统、智能巡检系统等多种装备治理系统的掌上配电地舆信息治理系统。

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