電力設(shè)施GIS數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)項(xiàng)目解決方案

1、 Trimble GPS在電力公司電力設(shè)施GIS數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)解決方案建議方案望邦天鑫科技發(fā)展2011年11月26 / 281 項(xiàng)目背景電力行業(yè)是國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的基礎(chǔ)行業(yè)，同時(shí)，它又是一個(gè)技術(shù)密集、資產(chǎn)密集的行業(yè)。近年來(lái)，我國(guó)已經(jīng)開(kāi)始規(guī)劃和實(shí)施電力行業(yè)的信息化發(fā)展戰(zhàn)略，其重點(diǎn)就是實(shí)現(xiàn)電力資產(chǎn)管理的信息化，建設(shè)“數(shù)字電網(wǎng)”。采用GIS技術(shù)可以顯著提高以空間數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)的電力信息處理分析的能力，因此建立電力GIS應(yīng)用系統(tǒng)進(jìn)行電力設(shè)施數(shù)據(jù)采集和分析處理成為電力信息化的重要手段。借助GIS應(yīng)用平臺(tái)，可實(shí)現(xiàn)電力設(shè)施的設(shè)計(jì)和更改管理、運(yùn)行維護(hù)管理、故障停電管理、服務(wù)和市場(chǎng)分析、網(wǎng)絡(luò)分析和企業(yè)信息訪問(wèn)與更新等。不

2、僅如此，GIS系統(tǒng)還能提供多空間數(shù)字電網(wǎng)模型、實(shí)用化電網(wǎng)數(shù)據(jù)維護(hù)工具、豐富的電網(wǎng)分析工具，達(dá)到構(gòu)筑企業(yè)協(xié)同工作環(huán)境、提高服務(wù)質(zhì)量、完善業(yè)務(wù)流程指導(dǎo)生產(chǎn)、提高決策效率的目的。不同企業(yè)有不同的工作流程和業(yè)務(wù)邏輯，不同電力企業(yè)的GIS系統(tǒng)對(duì)數(shù)據(jù)提取、分析和處理可能有不同的思路，或偏重于某些方面的應(yīng)用，但是幾乎所有的電力GIS都包括以下一些基本功能：l 基本GIS功能：包括工作環(huán)境設(shè)置、圖層操作、圖形瀏覽、打印輸出、長(zhǎng)度面積量算等基本功能；l 自動(dòng)成圖功能：包括GPS數(shù)據(jù)文件接收、輸電設(shè)備維護(hù)、變電設(shè)備維護(hù)、相位圖的編輯、注記層的編輯生成等功能；l 設(shè)備管理功能：包括查詢統(tǒng)計(jì)、單線圖提取、線路模擬追蹤

3、等功能；l 污區(qū)管理功能：包括歷年污區(qū)圖的調(diào)閱和打印、記錄大氣環(huán)境和典型氣象資料、記錄污源分布信息、記錄鹽密點(diǎn)檔案信息、記錄線路污閃信息、進(jìn)行污區(qū)圖的編輯、各種專題圖的產(chǎn)生、設(shè)備防污、污區(qū)查詢統(tǒng)計(jì)等；l 巡線管理：GPS數(shù)據(jù)錄入接口、圖形數(shù)據(jù)輸入、危險(xiǎn)點(diǎn)數(shù)據(jù)錄入、危險(xiǎn)點(diǎn)查詢等功能所有這些功能都是以大量的電力設(shè)施的數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)的，因此，建立和完善電力GIS必須首先解決電力設(shè)施數(shù)據(jù)采集維護(hù)問(wèn)題，包括設(shè)施的屬性數(shù)據(jù)和空間數(shù)據(jù)。其中屬性信息涉與設(shè)備的編號(hào)、名稱、型號(hào)、缺陷記錄、檢修記錄、設(shè)備臺(tái)帳、缺陷通知單、設(shè)備檔案、線路條圖和圖片等；空間數(shù)據(jù)則包括以各種形式表達(dá)的電力設(shè)施的空間坐標(biāo)，這些空間坐標(biāo)一方面

4、將作為電力設(shè)施的重要基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，另一方面用來(lái)檢驗(yàn)人員到位情況，起到監(jiān)督工作的作用。采用GPS/GIS產(chǎn)品可以很好的解決數(shù)據(jù)采集問(wèn)題：1. GPS/GIS產(chǎn)品具備的快速、高精度定位以與自動(dòng)數(shù)據(jù)記錄功能，與傳統(tǒng)的手動(dòng)記錄相比，能夠大大提高數(shù)據(jù)采集效率。2. 可以配合激光測(cè)距儀使用，只要外業(yè)人員走到設(shè)備周圍，無(wú)須靠近即可實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集，可以保證巡檢人員的安全。3. 系統(tǒng)可以結(jié)合視頻圖像采集系統(tǒng)，在采集位置數(shù)據(jù)和一般屬性數(shù)據(jù)的同時(shí)，采集相應(yīng)的圖像信息，形成豐富和直觀的GIS屬性數(shù)據(jù)庫(kù)。4. 它不依賴附加在電力設(shè)備上的信息設(shè)備，因此無(wú)需另行安裝信息設(shè)備，可以節(jié)省大量投資。5. 現(xiàn)場(chǎng)采集的數(shù)據(jù)可以通過(guò)藍(lán)牙、數(shù)

5、據(jù)線纜等方式，甚至可以通過(guò)移動(dòng)通信方式即時(shí)進(jìn)入數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，為業(yè)處理節(jié)省了時(shí)間。6. GPS軌跡數(shù)據(jù)和原始觀測(cè)數(shù)據(jù)無(wú)法或者難以更改，可以作為考察外業(yè)人員工作到位情況的一種手段，從而較好地解決了人員管理的問(wèn)題。2 需求分析2.1 采集位置數(shù)據(jù)電力用戶主要應(yīng)用GPS測(cè)定輸電、變電設(shè)施如線桿、變壓器等的位置信息，所有這些位置數(shù)據(jù)將被導(dǎo)入GIS系統(tǒng)中，顯示在背景地圖上。在需要的時(shí)候，用戶可以依據(jù)位置數(shù)據(jù)進(jìn)行事故分析、最佳搶修方案設(shè)計(jì)等各種應(yīng)用。上述目標(biāo)有的呈點(diǎn)狀，如線桿、井蓋等；有的呈線狀，如110KV線路走向等；有的呈面狀，如供電區(qū)域，測(cè)定目標(biāo)的多種狀態(tài)要求GPS設(shè)備能十分方便的進(jìn)行點(diǎn)狀、線狀和面狀

6、地物的測(cè)量和記錄。定位精度方面，大致有三種精度要求，一是10米精度，用于線路的日常巡檢和工作監(jiān)督。一是要求在1米以，如線桿、變壓器等；部分點(diǎn)位如對(duì)市線纜工區(qū)的設(shè)施密集區(qū)的電力設(shè)施要求達(dá)到定位精度達(dá)到0.5米以。由于GPS單點(diǎn)定位精度在10米左右，采用Trimble產(chǎn)品，單點(diǎn)定位精度一般可以穩(wěn)定在5m（RMS）左右。對(duì)于要求達(dá)到亞米級(jí)定位精度的點(diǎn)位，必須采用差分定位技術(shù)才能滿足。差分定位可以分為實(shí)時(shí)差分和后處理差分兩種系統(tǒng)與作業(yè)方式。實(shí)時(shí)差分需要在基準(zhǔn)站和流動(dòng)站之間建立通信鏈路，用于實(shí)時(shí)傳輸RTCM差分改正數(shù)據(jù)，使用實(shí)時(shí)差分可以在觀測(cè)時(shí)即得到高精度的定位結(jié)果，具有很好的時(shí)效性，但是實(shí)時(shí)差分設(shè)備一

7、般相對(duì)比較昂貴，或者需要繳納一定數(shù)額的服務(wù)費(fèi)才能使用。后處理差分在外業(yè)觀測(cè)階段僅能達(dá)到510米的精度，但是經(jīng)過(guò)業(yè)軟件處理后可以達(dá)到亞米級(jí)甚至更高的精度，且操作簡(jiǎn)單，易學(xué)易用，工作靈活，而且無(wú)需繳納服務(wù)費(fèi)。如果同一種設(shè)備既能夠進(jìn)行后處理又能進(jìn)行實(shí)時(shí)差分，會(huì)更加理想。2.2 采集屬性數(shù)據(jù)屬性數(shù)據(jù)是除位置數(shù)據(jù)之外的另一種重要數(shù)據(jù)，它包含了用戶所關(guān)心的與行業(yè)應(yīng)用直接相關(guān)的重要信息。如變壓器的名稱、編號(hào)、規(guī)格、等級(jí)、功率、設(shè)備損壞情況等等。屬性數(shù)據(jù)涉與到兩方面的應(yīng)用，一是作為電力GIS系統(tǒng)的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)；二是作為管理和決策的依據(jù)。不同地物有不同的屬性項(xiàng)，不同的屬性項(xiàng)又有不同的存儲(chǔ)、顯示方式，如變壓器的屬性項(xiàng)

8、有編號(hào)、名稱、類型、規(guī)格、功率、損壞情況、上次維護(hù)時(shí)間、維修記錄等。其中編號(hào)屬于數(shù)字形式，可以由用戶手動(dòng)輸入，也可以由系統(tǒng)自動(dòng)生成；名稱屬于文本形式，適于手寫(xiě)輸入，而類型和規(guī)格可能更適于菜單選擇；上次維護(hù)時(shí)間則屬于日期格式，以系統(tǒng)日期對(duì)話框方式選擇輸入。用戶要求所采用的GIS數(shù)據(jù)采集設(shè)備能夠非常方便的進(jìn)行屬性數(shù)據(jù)的采集。一個(gè)有效的方法是建立和使用行業(yè)數(shù)據(jù)字典，如電力行業(yè)的數(shù)據(jù)字典應(yīng)該包含線桿、變壓器、變電站、電閘等地物目標(biāo)，每個(gè)地物目標(biāo)應(yīng)預(yù)設(shè)了相關(guān)的屬性項(xiàng)目，例如用戶采集線桿目標(biāo)數(shù)據(jù)，在采集該目標(biāo)位置數(shù)據(jù)的同時(shí)，設(shè)備界面應(yīng)自動(dòng)出現(xiàn)該目標(biāo)對(duì)應(yīng)的屬性項(xiàng)目，供用戶填寫(xiě)和選擇輸入，這樣當(dāng)目標(biāo)的位置數(shù)據(jù)

9、采集完畢時(shí)，其對(duì)應(yīng)的屬性數(shù)據(jù)也被記錄下來(lái)。在采集下一個(gè)線桿目標(biāo)時(shí)，設(shè)備會(huì)重復(fù)上述過(guò)程。這樣做的好處在于，你不會(huì)遺漏任何一項(xiàng)屬性信息，因?yàn)樵O(shè)備上的數(shù)據(jù)字典顯示出所有你需要記錄的屬性項(xiàng)，如果事先規(guī)定了缺省值，有些屬性項(xiàng)目甚至不需要用戶輸入，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)將其賦為缺省值。2.3 采集視頻數(shù)據(jù)有時(shí)僅有數(shù)字或文字信息是不夠的，因?yàn)椴粔蛑庇^，這時(shí)需要采集圖像信息，但是使用數(shù)碼相機(jī)直接拍照的弊端是難以跟具體的地理位置相對(duì)應(yīng)，借助RedHen系統(tǒng)可以將靜態(tài)圖片，甚至將動(dòng)態(tài)圖像信息與地理位置相對(duì)應(yīng)，生成具有豐富視覺(jué)信息的多媒體地理信息數(shù)據(jù)庫(kù)。通過(guò)該系統(tǒng)，可以導(dǎo)出為GIS平臺(tái)能夠識(shí)別的數(shù)據(jù)格式。2.4 路線規(guī)劃導(dǎo)航在

10、突發(fā)事件爆發(fā)時(shí)，需要搶修人員在第一時(shí)間趕赴出事地點(diǎn)，這時(shí)GPS設(shè)備應(yīng)該能夠?yàn)閾屝奕藛T導(dǎo)航，由于事先已經(jīng)采集了所有電力設(shè)施的位置信息，可以根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)其他信息很快找到出事地點(diǎn)對(duì)應(yīng)的設(shè)備信息，或者根據(jù)巡視隊(duì)員的GPS位置報(bào)告，快速鎖定故障設(shè)備，并將該事發(fā)地點(diǎn)設(shè)置為導(dǎo)航目標(biāo)，GPS設(shè)備可以引導(dǎo)搶修隊(duì)員快速到達(dá)現(xiàn)場(chǎng)。前期數(shù)據(jù)采集階段，常常需要根據(jù)工作計(jì)劃對(duì)作業(yè)路線進(jìn)行事先規(guī)劃，若干作業(yè)點(diǎn)作為航點(diǎn)，若干航點(diǎn)組成航線，在野外作業(yè)時(shí)啟用航線導(dǎo)航，GPS就可以為外業(yè)人員帶路，直觀地顯示出距離下一個(gè)作業(yè)點(diǎn)的距離、方位等，如果接近預(yù)定點(diǎn)到足夠距離，GPS會(huì)報(bào)警提醒。后期數(shù)據(jù)更新維護(hù)時(shí)，需要將前期采集的、待更新的數(shù)據(jù)上

11、傳到GPS設(shè)備上，啟用這些數(shù)據(jù)作為導(dǎo)航目標(biāo)后，GPS設(shè)備會(huì)帶領(lǐng)外業(yè)人員到目的地。如果能夠?qū)氡尘暗貓D，使得在顯示實(shí)際軌跡的同時(shí)顯示背景圖，則不僅有利于規(guī)劃航點(diǎn)，而且方便野外導(dǎo)航，那就更完美了！2.5 巡檢軌跡記錄配備GPS設(shè)備的目的除用于數(shù)據(jù)采集和維護(hù)以外，還有一個(gè)用途就是記錄日常巡檢軌跡，這些軌跡不能手動(dòng)創(chuàng)建和更改，只有親到實(shí)地才能記錄巡檢地點(diǎn)的軌跡，巡檢完畢后上傳到業(yè)軟件上，可以直觀的顯示在背景地圖上，所有巡檢軌跡均存貯和分析，作為日常工作記錄，能夠有效的監(jiān)督巡檢人員的工作。用于記錄巡檢軌跡的GPS設(shè)備的定位精度不要求太高，但數(shù)據(jù)存貯空間應(yīng)足夠大，電池電量也應(yīng)該足夠大，可以適應(yīng)較長(zhǎng)時(shí)期巡檢

12、軌跡記錄的要求。另外這種設(shè)備應(yīng)該輕便、小巧，易于攜帶。2.6 業(yè)數(shù)據(jù)處理l 外業(yè)數(shù)據(jù)存貯在GPS設(shè)備上，首先要通過(guò)數(shù)傳線纜或藍(lán)牙無(wú)線方式下載到用作數(shù)據(jù)處理的PC機(jī)或工作站上。l 對(duì)于后處理差分方式，應(yīng)用GPS后處理軟件，對(duì)基準(zhǔn)站和流動(dòng)站數(shù)據(jù)進(jìn)行差分后處理，提高精度至亞米級(jí)。l 對(duì)于實(shí)時(shí)差分方式或已經(jīng)差分后處理的數(shù)據(jù)，包括位置數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)，圖像數(shù)據(jù)，下載后可以直接導(dǎo)入地理信息系統(tǒng)。l 第三就是利用該地理信息系統(tǒng)做進(jìn)一步的處理，根據(jù)需要生成一系列的成果數(shù)據(jù)和圖表。l 如果需要對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行定期更新，則需進(jìn)行與上述相反的操作，即從用戶GIS系統(tǒng)中導(dǎo)出GIS數(shù)據(jù)，上傳到GPS設(shè)備上，進(jìn)行目標(biāo)導(dǎo)航，以便于

13、快速找到更新目標(biāo)。3 解決方案3.1 差分作業(yè)對(duì)于精度要求在1米以的設(shè)施，必須采用差分定位方式，按照工作程序的不同，可以分為后處理差分和實(shí)時(shí)差分。常見(jiàn)的實(shí)時(shí)差分系統(tǒng)有信標(biāo)差分、單基站、VRS和衛(wèi)星差分等。后處理差分利用兩臺(tái)或多臺(tái)GPS接收機(jī)，在同一時(shí)段對(duì)同一組衛(wèi)星星座進(jìn)行觀測(cè)，觀測(cè)結(jié)束后分別將基準(zhǔn)站和流動(dòng)站觀測(cè)數(shù)據(jù)導(dǎo)入后處理軟件，通過(guò)軟件解算方式進(jìn)行數(shù)據(jù)改正，得到較高的定位精度。電力設(shè)施的定位，在前期數(shù)據(jù)采集階段的定位結(jié)果，主要用來(lái)導(dǎo)入GIS系統(tǒng)進(jìn)行分析處理，因此用戶并不在意高精度定位結(jié)果是實(shí)時(shí)得到還是后處理得到，因此可以采用靈活方便的后處理差分方式進(jìn)行采集；而在事故搶修等實(shí)際應(yīng)用時(shí)，需要實(shí)時(shí)

14、精確導(dǎo)航功能，這時(shí)可以采用實(shí)時(shí)差分定位方式，以下對(duì)各種差分作業(yè)方式逐一介紹：3.1.1 公共VRS虛擬參考站（Virtual Reference Station）是在一定的區(qū)域(如：一個(gè)城市、一個(gè)省或一個(gè)國(guó)家)建立的永久性的連續(xù)運(yùn)行GPS參考站，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)把它們連接到控制中心，控制中心接收和處理所有參考站的原始觀測(cè)值，建立動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)庫(kù)，用戶在作業(yè)過(guò)程中只要通過(guò)GSM、GPRS等方式訪問(wèn)控制中心，控制中心根據(jù)用戶的位置，在用戶附近模擬一組基準(zhǔn)站數(shù)據(jù)（包括基準(zhǔn)站坐標(biāo)和GPS觀測(cè)值），通過(guò)GSM網(wǎng)發(fā)給用戶，用戶利用接收到控制中心的數(shù)據(jù)進(jìn)行GPS位置改正解算，在初始化時(shí)間和精度方面很好的效果。利用VR

15、S用戶不需要建立自己的基準(zhǔn)站，節(jié)省了費(fèi)用和人力。VRS既可以提供后處理原始數(shù)據(jù)，同時(shí)又發(fā)布實(shí)時(shí)高精度載波相位差分信號(hào)和偽距差分信號(hào)，因此GPS流動(dòng)站用戶既可以Internet或FTP下載的方式獲取基準(zhǔn)站數(shù)據(jù)進(jìn)行后處理差分，也可以采用GSM、GPRS方式直接訪問(wèn)控制中心服務(wù)器，獲取RTK或DGPS差分?jǐn)?shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)差分。如果采用實(shí)時(shí)VRS服務(wù)，要求流動(dòng)站設(shè)備具備GSM/GPRS通信功能，或者與可充當(dāng)外置Modem的手機(jī)連接，通過(guò)GSM或GPRS方式訪問(wèn)控制中心服務(wù)器。GSM方式接入需要采用中國(guó)移動(dòng)全球通或動(dòng)感地帶SIM卡，并開(kāi)通數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)。如果采用GPRS方式，則需要開(kāi)通GPRS服務(wù)。VRS是一種收

16、費(fèi)的公共服務(wù)系統(tǒng)，能夠?yàn)橛脩籼峁┎煌燃?jí)別的定位服務(wù)，如亞米級(jí)的偽距差分服務(wù)（DGPS）和厘米級(jí)的載波相位差分服務(wù)（RTK）。目前，、等城市相繼建成了Trimble VRS系統(tǒng)，其他地市和省區(qū)也有許多正在醞釀建立VRS系統(tǒng)。用戶在已經(jīng)開(kāi)通VRS服務(wù)的地區(qū)使用Trimble GPS接收機(jī)可以進(jìn)行實(shí)時(shí)差分或后處理差分，得到符合標(biāo)稱精度的位置數(shù)據(jù)。3.1.2 信標(biāo)信標(biāo)差分系統(tǒng)一般是由國(guó)家投資，在沿海地區(qū)建設(shè)的GPS基準(zhǔn)站和差分?jǐn)?shù)據(jù)發(fā)布系統(tǒng)，供GPS用戶免費(fèi)使用。信標(biāo)系統(tǒng)建設(shè)的意義起初是為船舶導(dǎo)航服務(wù)，其采用調(diào)頻電臺(tái)廣播方式，覆蓋圍較大，因此沿海地區(qū)的其他GPS用戶同樣可以受益。對(duì)于海岸線較長(zhǎng)的國(guó)家

17、，需要建立多個(gè)信標(biāo)臺(tái)站才能實(shí)現(xiàn)信標(biāo)信號(hào)的完全覆蓋。用戶需要借助專門(mén)的信標(biāo)設(shè)備來(lái)接收和解算信標(biāo)信號(hào)，有些產(chǎn)品將信標(biāo)功能和GPS功能集成在一臺(tái)整機(jī)中。用戶可以使用手動(dòng)調(diào)節(jié)或自動(dòng)掃描方式實(shí)現(xiàn)調(diào)諧，以搜索和接收距離最近的信標(biāo)臺(tái)的信號(hào)。信標(biāo)差分的精度隨著流動(dòng)站與信標(biāo)臺(tái)站距離的增加而降低，但一般小于1米。Trimble有幾款專業(yè)級(jí)產(chǎn)品是支持信標(biāo)作業(yè)方式的，例如ProXR、ProXRS、GeoBeacon等。3.1.3 衛(wèi)星差分衛(wèi)星差分在某些方面與VRS很相像，屬于廣域差分的一種，同樣依靠地面基準(zhǔn)站網(wǎng)絡(luò)提供差分?jǐn)?shù)據(jù)源，與VRS依靠GSM網(wǎng)絡(luò)或者Internet進(jìn)行數(shù)據(jù)播發(fā)不同，衛(wèi)星差分依靠通信衛(wèi)星來(lái)進(jìn)行數(shù)據(jù)

18、播發(fā)，這樣就很好的解決了覆蓋圍的問(wèn)題，以著名的OmniStar系統(tǒng)為例，其覆蓋區(qū)可以從北緯70度到南緯70度，并且在其有效覆蓋圍，差分定位的精度不會(huì)隨著流動(dòng)站與基準(zhǔn)站距離的增加而明顯降低。衛(wèi)星差分一般由專業(yè)的定位服務(wù)商提供服務(wù)，如Fugro公司，這些公司租用通信衛(wèi)星的頻道用戶提供GPS差分服務(wù)，出于贏利目的和高昂的運(yùn)營(yíng)成本，衛(wèi)星差分服務(wù)一般都收取較高的服務(wù)費(fèi)。例如OmniStar目前提供三種定位服務(wù)，分別是VBS（亞米級(jí)）、XP（20cm）、HP（10cm）全部都是收費(fèi)服務(wù)，其中VBS服務(wù)每機(jī)每年的服務(wù)費(fèi)是2450美元。3.1.4 公共單基站單基站與VRS的多個(gè)基準(zhǔn)站構(gòu)成的基站網(wǎng)絡(luò)相對(duì)，由單一

19、基站向用戶提供服務(wù)。單基站可以通過(guò)電臺(tái)廣播或GSM方式向用戶提供差分服務(wù)，定位精度隨著流動(dòng)站與基準(zhǔn)站間的距離增大而降低。從這個(gè)意義上講，信標(biāo)服務(wù)也是一種單基站服務(wù)。用戶可以選擇使用公共的單基站。目前、等城市向GPS用戶提供公共單基站服務(wù)，公共單基站可以采用GSM撥號(hào)接入或通過(guò)Internet網(wǎng)絡(luò)接入兩種方式。對(duì)于撥號(hào)接入方式，外業(yè)用戶需要使用具備GSM通信功能的流動(dòng)站設(shè)備或?qū)F(xiàn)有設(shè)備與可用作外置GSM Modem的手機(jī)連接使用，撥通單基站數(shù)據(jù)中心的服務(wù)后，即可從服務(wù)器上實(shí)時(shí)獲取RTCM差分?jǐn)?shù)據(jù)，進(jìn)行實(shí)時(shí)差分解算，得到亞米級(jí)的定位結(jié)果。目前很多單基站功能還很不健全，例如的單基站目前只能同時(shí)接入一

20、個(gè)GSM用戶，其余用戶只能等該用戶結(jié)束呼叫后才能撥入。單基站如果采用Internet方式接入則可以允許多用戶同時(shí)接入，這要求單基站服務(wù)器必須通過(guò)某種方式（如ADSL）接入Internet。流動(dòng)站端的硬件配置與上述撥號(hào)接入的一樣，但在使用方式上不同。用戶不是通過(guò)撥號(hào)直接接入單基站Modem，而是首先創(chuàng)建一個(gè)GPRS或CDMA的網(wǎng)絡(luò)連接，接入Internet，通過(guò)Internet訪問(wèn)單基站服務(wù)器，獲取實(shí)時(shí)DGPS或RTK差分?jǐn)?shù)據(jù)。3.1.5 自建單基站 功能概述如果用戶選擇自建單基站，可以選用Trimble 5700 CORS或5700 L1設(shè)備作為基準(zhǔn)站，并以功能強(qiáng)大的GPSBas

21、e軟件作為基準(zhǔn)站控制軟件，實(shí)現(xiàn)以下功能：l 通過(guò)電臺(tái)廣播、GSM、PSTN等方式輸出RTCM/CMR格式的實(shí)時(shí)差分?jǐn)?shù)據(jù)，包括DGPS和RTK類型的數(shù)據(jù)，供實(shí)時(shí)差分用戶使用l 基準(zhǔn)站數(shù)據(jù)格式為DAT格式、RINEX和壓縮RINEX格式，所有數(shù)據(jù)可進(jìn)行自動(dòng)FTP鏡像，供用戶下載后進(jìn)行差分后處理l 以多種形式分析GPS觀測(cè)數(shù)據(jù)，輸出各種功能報(bào)告l 根據(jù)偽距觀測(cè)數(shù)據(jù)計(jì)算多路徑效應(yīng)l 對(duì)于異常情況，以多種形式報(bào)警，包括Email報(bào)警l GPS基準(zhǔn)站設(shè)備與其他傳感器設(shè)備的監(jiān)視和控制l 配合GPSServer軟件，可實(shí)現(xiàn)差分改正數(shù)據(jù)在Internet發(fā)布。 接入方式如果使用GPSBase建設(shè)單

22、基站，則流動(dòng)站可以通過(guò)撥號(hào)接入來(lái)獲取實(shí)時(shí)差分?jǐn)?shù)據(jù)。對(duì)于撥號(hào)接入方式，需要在基站服務(wù)器端安裝PSTN Modem或GSM Modem，每一個(gè)Modem可同時(shí)為一個(gè)流動(dòng)站用戶服務(wù)。增加Modem可以同時(shí)為多用戶服務(wù)。 基準(zhǔn)站部署以地區(qū)為例，該區(qū)最大縱深只有125km，而GeoXT在距離基準(zhǔn)站200km圍均可以達(dá)到亞米級(jí)精度，因此在市區(qū)架設(shè)1個(gè)基準(zhǔn)站就可以滿足整個(gè)地區(qū)的測(cè)量精度要求。如圖所示（覆蓋半徑為90KM）3.1.6 自建VRS自建VRS與自建單基站在流動(dòng)站硬件設(shè)備配置上完全一樣，而基準(zhǔn)站數(shù)量較多，市配置3臺(tái)基準(zhǔn)站就可以覆蓋全區(qū)。通過(guò)縮小覆蓋半徑，架設(shè)多個(gè)基準(zhǔn)站，可以得到更好的精

23、度結(jié)果。如果覆蓋半徑在40km，則需要架設(shè)3個(gè)基準(zhǔn)站，如圖所示，3個(gè)基準(zhǔn)站分別架設(shè)在市、市和嵊州市。所有基準(zhǔn)站通過(guò)FR或DDN方式其他方式接入主控制中心（設(shè)在市）。中心服務(wù)器安裝和運(yùn)行GPSNet軟件和GPSServer軟件。其中GPSNet實(shí)現(xiàn)對(duì)基準(zhǔn)站的監(jiān)視、控制、數(shù)據(jù)收集、解算和通過(guò)GSM Modem的數(shù)據(jù)發(fā)布。GPSServer實(shí)現(xiàn)差分?jǐn)?shù)據(jù)在Internet上的實(shí)時(shí)發(fā)布，使得流動(dòng)站可以通過(guò)GPRS方式獲取實(shí)時(shí)差分?jǐn)?shù)據(jù)。如果安裝了GPSServer，即選擇通過(guò)Internet實(shí)時(shí)發(fā)布差分?jǐn)?shù)據(jù)，則控制中心應(yīng)設(shè)法使服務(wù)器接入Internet。實(shí)驗(yàn)證明，如果通過(guò)ADSL方式接入，服務(wù)器的IP地址

24、會(huì)保持23天，之后就會(huì)發(fā)生變化，這時(shí)，外業(yè)的流動(dòng)站如果不做相應(yīng)處置，就會(huì)發(fā)生連接中斷并且無(wú)法再次接入。解決這個(gè)問(wèn)題的方法是為服務(wù)器配置公網(wǎng)上的靜態(tài)IP。但是這樣會(huì)產(chǎn)生新的費(fèi)用，以網(wǎng)通為例，網(wǎng)通提供的企業(yè)寬帶服務(wù)可為用戶提供1M的接入帶寬和靜態(tài)IP地址，其初裝費(fèi)為600元，服務(wù)費(fèi)用高達(dá)900元/月。需要說(shuō)明的是，各電信運(yùn)營(yíng)商和同一運(yùn)營(yíng)商的不同地方的分公司的收費(fèi)標(biāo)準(zhǔn)相差很大，例如鐵通公司的網(wǎng)絡(luò)接入費(fèi)用一般比網(wǎng)通的要低，如鐵通提供的ADSL接入服務(wù)，120元/月可以申請(qǐng)到2M的下行帶寬，再增加60元/月就可以獲得一個(gè)靜態(tài)IP地址。具體收費(fèi)標(biāo)準(zhǔn)可向用戶當(dāng)?shù)仉娦胚\(yùn)營(yíng)商咨詢。3.1.7 后處理差分在數(shù)據(jù)采

25、集/更新階段，用戶可以使用后處理方式實(shí)現(xiàn)亞米級(jí)或更高精度的定位。這種方式的工作原理是：流動(dòng)站和基準(zhǔn)站在同一時(shí)段對(duì)同一組衛(wèi)星星座進(jìn)行觀測(cè)，分別記錄和存貯觀測(cè)數(shù)據(jù)。在兩者相距不太遠(yuǎn)的情況下，可以認(rèn)為兩者的誤差來(lái)源基本相似，差分改正數(shù)也很接近，具備差分的基本條件。觀測(cè)完畢后，分別將基準(zhǔn)站數(shù)據(jù)和流動(dòng)站數(shù)據(jù)導(dǎo)入后處理軟件，進(jìn)行差分解算，得到亞米級(jí)或更高精度的位置數(shù)據(jù)。采用后處理差分方式，基準(zhǔn)站和流動(dòng)站之間各自獨(dú)立工作，無(wú)需實(shí)時(shí)通信，基準(zhǔn)站架設(shè)和管理方便，流動(dòng)站操作簡(jiǎn)單，易于掌握，因此十分靈活方便，適用于那些不需要實(shí)時(shí)高精度定位的場(chǎng)合?；鶞?zhǔn)站的部署與自建單基站的策略一樣。3.1.8 建議的作業(yè)方式后處理差

26、分方式工作靈活方便，精度較高，因此建議大部分基礎(chǔ)數(shù)據(jù)采集和維護(hù)采用后處理差分作業(yè)方式。如果對(duì)實(shí)時(shí)性要求較高，自建單基站是一種不錯(cuò)的選擇。如果資金較為充裕，可以選擇自建VRS系統(tǒng)。巡檢作業(yè)由于精度要求不高，可以采用單點(diǎn)定位方式。3.2 設(shè)備配置方案針對(duì)電力GIS數(shù)據(jù)采集的實(shí)際情況，有三種建議的設(shè)備配置方案：3.2.1 巡檢定位方案采用Trimble Recon GPS Card，流動(dòng)站數(shù)據(jù)采集用Timble TerraSync軟件。業(yè)處理軟件采用Trimble Pathfinder Office，無(wú)須架設(shè)基準(zhǔn)站。+該方案的定位精度在510米，能夠滿足巡檢作業(yè)對(duì)定位精度的要求。Recon Card

27、的標(biāo)準(zhǔn)配置如下：l Recon主機(jī)（預(yù)裝Microsoft Windows Mobile 2003） 1臺(tái)l 置可充電電池 1個(gè)l CF卡式GPS板 1個(gè)l 交流充電器 (100-240 V) 1個(gè)l 屏保膜 10 個(gè)l 手寫(xiě)筆 2支l 快速入門(mén) 1本l 手帶 1只l USB數(shù)據(jù)線 1條l TerraSync軟件 1套3.2.2 自建單基站方案+ 流動(dòng)站流動(dòng)站采用Trimble GeoXT和可作為外置Modem使用的手機(jī)SonyEricsson k700c配合作業(yè)，其中GeoXT負(fù)責(zé)GPS衛(wèi)星接收、解算、數(shù)據(jù)存貯。手機(jī)用于建立和保持與基準(zhǔn)站的實(shí)時(shí)通信。GeoXT可以開(kāi)通藍(lán)牙功能，

28、手機(jī)也具備藍(lán)牙功能，這樣兩者之間可以通過(guò)藍(lán)牙方式連接，省卻線纜的煩擾（如果不能做到藍(lán)牙連接，也可以通過(guò)連接線連接）。該方案的實(shí)時(shí)差分定位精度為亞米級(jí)，能夠滿足大部分點(diǎn)位的精度要求。其中GeoXT的標(biāo)準(zhǔn)配置如下：l Geo XT GPS主機(jī) 1臺(tái)l 支持模塊 1個(gè)l 電源適配器 1套l USB數(shù)傳電纜 1個(gè)l 主機(jī)軟包 1個(gè)l 觸摸筆 1個(gè)l 手帶 1個(gè)l 操作手冊(cè) 1本l Trimble Terrasync軟件 1套 基準(zhǔn)站自建單基站的硬件包括Trimble 5700系列產(chǎn)品之一+Modem。如果要接入多個(gè)Modem，則可能還需要增加若干個(gè)Modem?；鶞?zhǔn)站軟件采用功能強(qiáng)大的GP

29、SBase。以下為5700 L1Reference和5700 CORS的產(chǎn)品對(duì)比介紹：1. Trimble 5700 L1 Reference Stationl 專業(yè)級(jí)單頻基準(zhǔn)站l 基準(zhǔn)站軟件采用功能強(qiáng)大的Trimble GPSBasel 5700L1具有64M置CF，可連續(xù)記錄1700小時(shí)的觀測(cè)數(shù)據(jù)（15秒間隔，6顆衛(wèi)星）l 采用置電池供電或直接使用DC電源l 先進(jìn)的Trimble Maxwell技術(shù)l 多路徑抑制技術(shù)，保證高精度的L1偽距測(cè)量l 可輸出未經(jīng)過(guò)濾、未經(jīng)平滑的偽距測(cè)量數(shù)據(jù)，可用于進(jìn)行低噪音、低多路徑效應(yīng)、低時(shí)延的差分校正和高動(dòng)態(tài)響應(yīng)l 低噪音L1測(cè)量，以1Hz速度輸出的<

30、1mm精度的測(cè)量結(jié)果l 以dB-Hz形式輸出L1信噪比數(shù)據(jù)報(bào)告l 經(jīng)得起考驗(yàn)的低角度衛(wèi)星跟蹤技術(shù)l 12通道，L1 C/A碼，L1全載波，WASS/EGNOSl 堅(jiān)固、防水、抗震，可靠性極高l 可與GeoXM和GeoXT配合使用2. Trimble 5700 CORS屬專業(yè)級(jí)的雙頻基準(zhǔn)站，適合長(zhǎng)時(shí)間連續(xù)作業(yè)。同樣可以使用GPSBase軟件完成上述功能，可與GeoXT、GeoXH配合使用，5700CORS可以滿足GeoXH的H-Star技術(shù)對(duì)雙頻基準(zhǔn)站的要求。用5700CORS具備5700 L1的幾乎所有功能。與5700 L1相比，5700CORS主要由以下特點(diǎn)：l 專業(yè)級(jí)雙頻基準(zhǔn)站l 高精度多

31、重相關(guān)器L1和L2偽距觀測(cè)l 超低噪聲L1和L2載波相位測(cè)量，1 Hz帶寬的精度是1 mml L1和L2信噪比按dB-Hz報(bào)告l 24通道L1 C/A 碼，L1/L2 全周載波l 結(jié)合GPSBase，可向?qū)崟r(shí)差分用戶播發(fā)RTK數(shù)據(jù)l 可與GeoXM、GeoXT或GeoXH配合使用3. 5700基準(zhǔn)站標(biāo)準(zhǔn)配置l 5700 L1（或5700CORS主機(jī)，均含數(shù)據(jù)線） 1臺(tái)l 置CF數(shù)據(jù)卡（64M） 1只l 直流電源 1個(gè)l 置鋰電池 1個(gè)l 操作手冊(cè) 1本l A3天線 1個(gè)3.2.3 VRS方案VRS方案與單基站方案在流動(dòng)站硬件配置方面是完全一樣的。與單基站方案不同，VRS方案的基準(zhǔn)站通常不在控制

32、中心，因此除GPS接收機(jī)以外，還需要COM Server用于將基準(zhǔn)站接收機(jī)接入網(wǎng)絡(luò)。而主控制機(jī)房的則須配備若干GSM Modem用于同時(shí)為多個(gè)通過(guò)GSM方式接入的用戶服務(wù)。為獲得公網(wǎng)上的靜態(tài)IP地址，可以使用網(wǎng)通公司的企業(yè)寬帶服務(wù)，此時(shí)控制中心還需要配備企業(yè)寬帶Modem（由網(wǎng)通提供）。軟件方面，VRS必須采用GPSNet，如果要實(shí)現(xiàn)差分?jǐn)?shù)據(jù)在Internet實(shí)時(shí)發(fā)布，則還需要安裝GPSServer。3.2.4 后處理差分方案后處理差分作業(yè)應(yīng)作為一種主要的作業(yè)方式。流動(dòng)站與單基站方案同樣選用性能優(yōu)異的Trimble GeoXT，基準(zhǔn)站設(shè)備應(yīng)考慮作業(yè)周期的長(zhǎng)短進(jìn)行選擇：如果長(zhǎng)期連續(xù)作業(yè)，應(yīng)選擇T

33、rimble 5700系列設(shè)備，該系列設(shè)備更適合作為長(zhǎng)期固定使用的基準(zhǔn)站，如果天線部分架設(shè)在樓頂，還應(yīng)該考慮同時(shí)安裝避雷設(shè)施。3.3 外業(yè)采集軟件Trimble TerraSync是一款專業(yè)的外業(yè)數(shù)據(jù)采集軟件，具有以下特點(diǎn)：l 可以采集點(diǎn)、線、面多種不同類型的實(shí)體的位置和屬性信息。l 屬性數(shù)據(jù)字典可以上傳使用，也可以在外業(yè)根據(jù)工作需要自行編輯，支持?jǐn)?shù)字、日期、時(shí)間、文本、菜單、文件名等多種數(shù)據(jù)格式，其中文件名可以指向聲音、圖像等多媒體文件，使得TerraSync可以采集豐富多彩的屬性信息。l 支持多種類型的外部差分源，如VRS、組合信標(biāo)、單基站、SBAS等l 支持多種外接的GPS設(shè)備，包括NM

34、EA協(xié)議和TSIP協(xié)議的設(shè)備l 可以創(chuàng)建和管理藍(lán)牙、RS232等多種連接方式l 支持幾十種現(xiàn)有坐標(biāo)系統(tǒng)，同時(shí)也可以支持用戶自定義坐標(biāo)系l 支持外部多種傳感器，包括激光測(cè)距儀等l 較強(qiáng)的導(dǎo)航功能，支持上傳的航點(diǎn)文件和數(shù)據(jù)文件中的點(diǎn)位導(dǎo)航l 可以上傳多種矢量格式和柵格格式的背景地圖，包括衛(wèi)星圖片和航空攝影圖片等。3.4 業(yè)處理軟件GPS Pathfinder Office系統(tǒng)是Trimble公司在GIS領(lǐng)域的專業(yè)軟件產(chǎn)品，它功能強(qiáng)大、使用方便，可以使你的GIS數(shù)據(jù)采集、更新、處理更有效。您可以將所采集的GPS數(shù)據(jù)導(dǎo)入到電腦中，用來(lái)查看采集的站點(diǎn)位置，分布，以與所有設(shè)備的信息，并對(duì)采集回來(lái)的外業(yè)圖形

35、數(shù)據(jù)進(jìn)行差分處理、以與編輯、修改、增刪等操作?？梢詫?dǎo)出其他GIS軟件格式或表格形式，進(jìn)行打印輸出。與電力設(shè)施數(shù)據(jù)采集有關(guān)的功能主要有：差分處理坐標(biāo)系統(tǒng)管理數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換3.5 關(guān)于坐標(biāo)轉(zhuǎn)換市電力GIS系統(tǒng)的坐標(biāo)系統(tǒng)可能有WGS84、54和市地方坐標(biāo)三種常用坐標(biāo)系。其中地方坐標(biāo)系統(tǒng)涉與轉(zhuǎn)換參數(shù)較多。在業(yè)數(shù)據(jù)處理時(shí)利用Pathfinder Office可以很好的實(shí)現(xiàn)坐標(biāo)系統(tǒng)轉(zhuǎn)換，該軟件不僅可以實(shí)現(xiàn)對(duì)參考橢球的選擇和定義，還可以實(shí)現(xiàn)多種基準(zhǔn)轉(zhuǎn)換方式的新建和管理。在選擇或新建市地方坐標(biāo)對(duì)應(yīng)的橢球（一般為54橢球）后，即可新建適合地方的基準(zhǔn)轉(zhuǎn)換方法，然后選擇水準(zhǔn)面模型，最后建立地方坐標(biāo)系統(tǒng)。需要指出的是，這些

36、自定義的、適合市電力GIS數(shù)據(jù)特點(diǎn)的坐標(biāo)系統(tǒng)還可以上傳到Trimble GPS流動(dòng)站設(shè)備上，作為外業(yè)采集用的坐標(biāo)格式，這樣就保證了現(xiàn)有的、使用地方坐標(biāo)或54坐標(biāo)的大量原始圖件和數(shù)據(jù)，可以不經(jīng)坐標(biāo)轉(zhuǎn)換就在外業(yè)應(yīng)用。3.6 數(shù)據(jù)錄入與處理業(yè)數(shù)據(jù)處理的一般步驟是：1. 通過(guò)數(shù)據(jù)線纜將GPS流動(dòng)站設(shè)備連接到數(shù)據(jù)處理工作站上2. 啟動(dòng)GPS Pathfinder軟件，打開(kāi)“功能數(shù)據(jù)傳輸”菜單，在彈出的窗口中選擇想要接收的文件，選擇“添加”，然后選擇文件保存的路徑，確定后文件開(kāi)始傳輸。3. 將GPS基準(zhǔn)站設(shè)備與工作站連接，按照上述步驟進(jìn)行基準(zhǔn)站數(shù)據(jù)傳輸。4. 打開(kāi)“功能差分改正”，選擇基準(zhǔn)站文件，然后選擇

37、流動(dòng)站文件，選擇改正后文件的保存路徑，再選擇差分改正的方式等，確定后開(kāi)始進(jìn)行差分處理。5. 打開(kāi)“功能導(dǎo)出”，選擇需要導(dǎo)出的、已經(jīng)差分處理后的數(shù)據(jù)文件，選擇和編輯導(dǎo)出設(shè)置，對(duì)文件格式、輸出坐標(biāo)格式、導(dǎo)出要素的篩選等進(jìn)行設(shè)置，完成點(diǎn)擊“確定”開(kāi)始導(dǎo)出過(guò)程。如果使用Pathfinder Office的批處理功能，則上述操作只需要做一次就夠了，以后操作人員只要負(fù)責(zé)將GPS設(shè)備連接到計(jì)算機(jī)上即可完成從數(shù)據(jù)傳輸錄入到導(dǎo)出為所需的GIS格式數(shù)據(jù)文件的全過(guò)程。這是Pathfinder Office的一大優(yōu)點(diǎn)。如果用戶選擇自建單基站，使用GPSBase監(jiān)控基準(zhǔn)站設(shè)備和記錄基準(zhǔn)站數(shù)據(jù)，利用GPSBase的自動(dòng)FTP鏡像功能，所有基準(zhǔn)站數(shù)據(jù)將自動(dòng)上傳到FTP服務(wù)器的指定的路徑下，進(jìn)行差分后處理時(shí)只需要到特定服務(wù)器的特定路徑下載即可使用，這樣，上述第3步也可以省略了，整個(gè)業(yè)數(shù)據(jù)傳輸、錄入到文件導(dǎo)出一氣呵成，幾乎不用操作人員的干預(yù)！Geo XT GPS接收機(jī)Terrasync 數(shù)據(jù)采集軟件Pathfinder 數(shù)據(jù)處理軟件 位置 屬性數(shù)據(jù)輸出單基站或VRSDGPS差分?jǐn)?shù)據(jù)視頻