【正文】 bstract】 Wind power generation industry in recent years the rapid development, engineering measurements play an important role in their construction, modern engineering measurements in the growing emergence of a large number of new technologies and equipment, paper engineering practice processes and measurement of the wind farm constructiontechnical apparatus in which the application to do with expository introduction, and found a simple solution. 【 Keywords】 wind power。 modern engineering measurement。 control measurement。 topographic mapping。 construction stakeout。 deformation observation 1 緒論 研究的目的與意義 隨著世界能源的日趨匱乏和科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，加之人們對(duì)環(huán)境保護(hù)的要求，人們?cè)谂ふ乙环N能替代石油、天然氣等能源的可再生、環(huán)保、潔凈的綠色能源。風(fēng)能是當(dāng)前最有發(fā)展前景的一種新型能源，它是取 之不盡用之不竭的能源，還是一種潔凈、無(wú)污染、可再生的綠色能源。風(fēng)能的利用，從風(fēng)車到風(fēng)力發(fā)電，證明了文明和科學(xué)進(jìn)步。 綠色和平組織和歐洲風(fēng)能協(xié)會(huì) 2020 年提出了《風(fēng)力 12》報(bào)告，報(bào)告中指出到2020 年，世界風(fēng)力發(fā)電將達(dá)到世界電力總需求量的 12%，我國(guó)電力發(fā)展“十一五”發(fā)展綱要中也指出，中國(guó)的風(fēng)力發(fā)電將占世界風(fēng)力發(fā)電總量的 14%。風(fēng)力發(fā)電與火力發(fā)電和水力發(fā)電比較，具有單機(jī)容量小、可分散建設(shè)等優(yōu)點(diǎn)。隨著國(guó)家對(duì)能源需求和環(huán)保要求力度的不斷加大，風(fēng)力發(fā)電的優(yōu)勢(shì)和經(jīng)濟(jì)性、實(shí)用性等優(yōu)點(diǎn)也必將顯現(xiàn)出來(lái)。 目前， 在全國(guó)風(fēng)能資 源豐富的地區(qū)，幾乎都能看到風(fēng)電基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)。工程測(cè)量在風(fēng)力發(fā)電場(chǎng)的建設(shè)中貫穿整個(gè)工程，發(fā)揮基礎(chǔ)性的作用，是風(fēng)電工程的眼睛、尖刀兵，為工程建設(shè)規(guī)劃、施工，保證工程安全順利進(jìn)行提供保障。 風(fēng)電工程 涉及工程測(cè)量?jī)?nèi)容廣，可實(shí)踐性強(qiáng)。 本文在工作實(shí)踐基礎(chǔ)上進(jìn)行理論升華 ，形成一本較為完整的設(shè)計(jì)書， 希望能直接指導(dǎo)工程測(cè)量實(shí)踐，對(duì)從事相關(guān)工作的同行提供一些的參考價(jià)值和借鑒意義。 研究的主要內(nèi)容及技術(shù)路線 主要內(nèi)容 風(fēng)力發(fā)電基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的理論在國(guó)內(nèi)外均已相當(dāng)成熟并付諸實(shí)踐。工程測(cè)量在其各個(gè)階段中的應(yīng) 用也有簡(jiǎn)單介紹，但沒(méi)有系統(tǒng)的貫穿始終的針對(duì)性的詳細(xì)論述。測(cè)繪技術(shù)在飛速發(fā)展，隨著國(guó)內(nèi)外測(cè)繪儀器隨著科技與技術(shù)的發(fā)展與進(jìn)步，工程測(cè)量常規(guī)儀器已經(jīng)由全站儀主導(dǎo)，發(fā)展為 GPSRTK結(jié)合全站儀進(jìn)行各類工程測(cè)量工作，與其他工程相比較， 風(fēng)力發(fā)電場(chǎng)往往占地面積較大，而且迫切的需要高精度的基礎(chǔ)測(cè)繪資料來(lái)滿足風(fēng)力發(fā)電設(shè)計(jì)的需 要，傳統(tǒng)的測(cè)量在大面積控制、測(cè)圖、施工放樣精度和效率往往比較低 ， 這就為目前應(yīng)用日漸成熟的 GPS 技術(shù)在風(fēng)電場(chǎng)建設(shè)中發(fā)揮了不可替代的作用。 先進(jìn)儀器的使用在保證工程質(zhì)量的前提下極大地縮短了工期，提高了經(jīng)濟(jì)效益 。 風(fēng)力發(fā)電場(chǎng)建設(shè)工程浩大， 涉及面廣。 本文結(jié)合工程實(shí)例選取其中 比較具有代 表性的 控制測(cè)量、 施工放樣、輔助道路測(cè)量、輸電線路測(cè)量、變形觀測(cè)幾個(gè)代表性的方面結(jié)合現(xiàn)代測(cè)量?jī)x器的使用對(duì)整個(gè)工程 的進(jìn)展及工程測(cè)量理論在其中發(fā)揮的重要作用 進(jìn)行論述性的介紹，形成一本較為完整的設(shè)計(jì)書。 技術(shù)路線 工程測(cè)量設(shè)計(jì)書作為一項(xiàng)實(shí)踐性較強(qiáng)的工作，需要大量的工程實(shí)踐作為基礎(chǔ)，同時(shí)又需要大量的理論知識(shí)及工程資料作為依據(jù)，本文主要通過(guò)以下三個(gè)方面的工作完成了對(duì)實(shí)踐、理論、資料的搜集 。 經(jīng)過(guò)兩個(gè)多月的工程實(shí)踐，筆者基本完成國(guó)華（ 河口）二期風(fēng)電工程的施工控制測(cè)量、地形圖測(cè)繪、施工放樣及變形觀測(cè)等工作，熟悉風(fēng)電工程建設(shè)中所涉及的各項(xiàng)工程測(cè)量工作 ，并 參考河口二期風(fēng)電測(cè)量方案，技術(shù)依據(jù)以及質(zhì)量保證措施介紹工程中現(xiàn)代化測(cè)量方法的應(yīng)用。 結(jié)合其他風(fēng)電工程組織設(shè)計(jì)資料以及測(cè)量方案，并與其他工程測(cè)量相對(duì)比。收集 了 工程測(cè)量在風(fēng)力發(fā)電場(chǎng)建設(shè)當(dāng)中應(yīng)用的各種資料， 搜尋各種已有的風(fēng)電工程建設(shè)中測(cè)量方法，并對(duì)各方法的側(cè)重點(diǎn)，優(yōu)點(diǎn)，缺點(diǎn)進(jìn)行類比，歸納各個(gè)方法適用范圍。 歸納總結(jié)全站儀、 GPSRTK 技術(shù)、電子水 準(zhǔn)儀的使用方法。 查閱有關(guān)文獻(xiàn) ， 特別是近些年 工程測(cè)量發(fā)展現(xiàn)狀相關(guān)的資料，對(duì)純理論性的基礎(chǔ)知識(shí)進(jìn)行了歸納總結(jié)，作為本文的理論依據(jù)。 2 現(xiàn)代工程測(cè)量技術(shù)簡(jiǎn)介 工程測(cè)量學(xué) 工程測(cè)量學(xué)主要內(nèi)容 工程測(cè)量通常是指在工程建設(shè)的勘測(cè)設(shè)計(jì)、施工和管理階段中運(yùn)用的各種測(cè)量理論、方法和技術(shù)的總稱。傳統(tǒng)工程測(cè)量技術(shù)的服務(wù)領(lǐng)域包括建筑、水利、交通、礦山等部門，其基本內(nèi)容有測(cè)圖和放樣兩部分?，F(xiàn)代工程測(cè)量己經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)突破了僅僅為工程建設(shè)服務(wù)的概念，它不僅涉及工程的靜態(tài)、動(dòng)態(tài)幾何與物理量測(cè)定，而且包括對(duì)測(cè)量結(jié)果的分析，甚至對(duì)物體發(fā)展變化的趨勢(shì)預(yù)報(bào)。蘇黎世高等工業(yè) 大學(xué)馬西斯教授指出： “ 一切不屬于地球測(cè)量，不屬于國(guó)家地圖集的陸地測(cè)量，和不屬于法定測(cè)量的應(yīng)用測(cè)量都屬于工程測(cè)量 ” 。隨著傳統(tǒng)測(cè)繪技術(shù)向數(shù)字化測(cè)繪技術(shù)轉(zhuǎn)化， 我國(guó)工程測(cè)量的發(fā)展可以概括為 “ 四化 ” 和 “ 十六字 ” ，所謂 “ 四化 ” 是：工程測(cè)量?jī)?nèi)外業(yè)作業(yè)的一體化，數(shù)據(jù)獲取及其處理的自動(dòng)化，測(cè)量過(guò)程控制和系統(tǒng)行為的智能化，測(cè)量成果和產(chǎn)品的數(shù)字化。 “ 十六字 ” 是：連續(xù)、動(dòng)態(tài)、遙測(cè)、實(shí)時(shí)、精確、可靠、快速、簡(jiǎn)便。 如果按工程測(cè)量服務(wù)的對(duì)象來(lái)講，包括 工業(yè) 建設(shè)測(cè)量、鐵路公路測(cè)量、橋梁測(cè)量、隧道及地下工程測(cè)量，水利工程建設(shè)測(cè)量、輸電線路及輸油管道測(cè)量及城市建設(shè)測(cè)量。一般的工程建設(shè)基本上可以分為三個(gè)階段，即規(guī)劃設(shè)計(jì)階段、建筑施工階段與經(jīng)營(yíng)管理階段。 工程建設(shè)規(guī)劃設(shè)計(jì)階段的測(cè)量工作。在本階段中，主要是提供各種比例尺的地形圖與地形數(shù)字資料，另外還要為工程地質(zhì)勘探、水文地質(zhì)勘探及水文測(cè)驗(yàn)進(jìn)行測(cè)量。對(duì)于重要的工程或地質(zhì)條件不良的地區(qū)進(jìn)行建設(shè)則還要對(duì)地層的穩(wěn)定性進(jìn)行觀測(cè)。 工程建設(shè)施工階段的測(cè)量工作。每項(xiàng)工程建設(shè)的設(shè)計(jì)經(jīng)過(guò)討論審查和批準(zhǔn)之后即進(jìn)入施 工階段，這時(shí)首先要將所設(shè)計(jì)的建（構(gòu)）筑物，按施工要求在現(xiàn)場(chǎng)標(biāo)定出來(lái)，作為實(shí)地建設(shè)的依據(jù)。為此，根據(jù)工程現(xiàn)場(chǎng)的地形、工程的性質(zhì)，建立不同的施工控制網(wǎng)，作為定線放樣的基礎(chǔ)，然后采用不同的放樣方法，逐一將設(shè)計(jì)圖紙轉(zhuǎn)化為地上實(shí)物 工程建設(shè)經(jīng)營(yíng)管理階段的測(cè)量工作，在工程建筑物運(yùn)營(yíng)期間，為了監(jiān)視其安全和鑒定情況，了解其設(shè)計(jì)是否合理，驗(yàn)證設(shè)計(jì)理論是否正確，需定期地對(duì)建筑物、構(gòu)筑物進(jìn)行位穩(wěn)、沉陷、傾斜以及擺動(dòng)進(jìn)行觀測(cè)，并及時(shí)反饋測(cè)量數(shù)據(jù)、圖表等工作。 由此可見(jiàn)， 在工程施工過(guò)程中，從工程開工一直到工程結(jié)束，均離不開工程 測(cè)量工作。 工程測(cè)量學(xué)就是研究各項(xiàng)工程建設(shè)在勘測(cè)，設(shè)計(jì)，施工和管理階段所進(jìn)行的各種測(cè)量工作的學(xué)科，它是直接為工程建設(shè)服務(wù)的，而且具有極其重要的作用。 工程測(cè)量技術(shù)的現(xiàn)狀與發(fā)展方向 80 年代以來(lái)出現(xiàn)許多先進(jìn)的地面測(cè)量?jī)x器，為工程測(cè)量提供了先進(jìn)的技術(shù)工具和手段，如：光電測(cè)距儀、精密測(cè)距儀、電子經(jīng)緯儀、全站儀、電子水準(zhǔn)儀、數(shù)字水準(zhǔn)儀、激光準(zhǔn)直儀、激光掃平儀等，為工程測(cè)量向現(xiàn)代化、自動(dòng)化、數(shù)字化方向發(fā)展創(chuàng)造了有利的條件，改變了傳統(tǒng)的工程控制網(wǎng)布網(wǎng)、地形測(cè)量、道路測(cè)量和施工測(cè)量等的作業(yè)方法。三角網(wǎng)已被三邊網(wǎng) 、邊角網(wǎng)、測(cè)距導(dǎo)線網(wǎng)所替代；光電測(cè)距三角高程測(cè)量代替三、四等水準(zhǔn)測(cè)量；具有自動(dòng)跟蹤和連續(xù)顯示功能的測(cè)距儀用于 施工放樣測(cè)量；無(wú)需棱鏡的測(cè)距儀解決了難以攀登和無(wú)法到達(dá)的測(cè)量點(diǎn)的測(cè)距工作；電子速測(cè)儀為細(xì)部測(cè)量提供了理想的儀器；精密測(cè)距儀的應(yīng)用代替了傳統(tǒng)的基線丈量。 我國(guó)工程測(cè)量科技進(jìn)步很大，發(fā)展很快，取得了顯著成績(jī) ， 但是發(fā)展還很不平衡，尚跟不上國(guó)民經(jīng)濟(jì)建設(shè)發(fā)展和社會(huì)進(jìn)步的需要。 我們正在 大力促進(jìn)工程測(cè)量技術(shù)方法與手段的更新?lián)Q代，積極推動(dòng)新技術(shù)的推廣與應(yīng)用，充分利用 GPS 技術(shù)、 GIS技術(shù)、數(shù)字化測(cè)繪技術(shù)、攝影測(cè)量技術(shù) 、 RS 技術(shù)、 “3S” 集成技術(shù)及地面測(cè)量 先進(jìn)技術(shù)設(shè)備，把傳統(tǒng)的手工測(cè)量向電子化、數(shù)字化、自動(dòng)化方向發(fā)展 。 GPSRTK 技術(shù)與儀器使用方法 GPSRTK 技術(shù) GPS 就是全球定位系統(tǒng) ,它是隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的迅速發(fā)展而建立起來(lái)的新一代緊密衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)。 GPS 衛(wèi)星定位測(cè)量是研究利用 GPS 系統(tǒng)解決大地測(cè)量問(wèn)題的一項(xiàng)空間技術(shù)。隨著全球定位系統(tǒng)（ GPS）技術(shù)的快速發(fā)展， RTK 測(cè)量技術(shù)也日益成熟， RTK 測(cè)量技術(shù)逐步在測(cè)繪中得到應(yīng)用。通過(guò) RTK 技術(shù)能夠在野外實(shí)時(shí)得到厘米級(jí)定位精度的測(cè)量方法，它采用了 載波相位動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)差分方法，是 GPS 應(yīng)用的重大里程碑，它的出現(xiàn)為工程放樣、地形測(cè)圖，各種控制測(cè)量帶來(lái)了新曙光，極大地提高了外業(yè)作業(yè)效率。 RTK(Real Time Kinematic)實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)測(cè)量系統(tǒng)，它是集計(jì)算機(jī)技術(shù)、數(shù)字通訊技術(shù)、無(wú)線電技術(shù)和 GPS 測(cè)量定位技術(shù)為一體的組合系統(tǒng)；它是 GPS 測(cè)量技術(shù)發(fā)展中的一個(gè)新突破。 RTK 定位精度高，可以全天侯作業(yè)，每個(gè)點(diǎn)的誤差均為不累積的隨機(jī)偶然誤差。如：華測(cè) X90 系統(tǒng)，外業(yè)操作十分簡(jiǎn)單，只需一人，屬于真正的一人操作系統(tǒng)。其水平標(biāo)稱精度為 10 mm+2 ppm，垂直標(biāo) 稱精度為 20 mm+2 ppm。能夠滿足地形測(cè)量的精度要求。 RTK 為實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)測(cè)量技術(shù)，利用衛(wèi)星發(fā)射的兩個(gè)載波 L1()和L2()，以載波相位測(cè)量為根據(jù)的實(shí)時(shí)差分測(cè)量技術(shù)。一般情況下，有一個(gè)基準(zhǔn)站和一個(gè)以上的流動(dòng)站。基準(zhǔn)站可設(shè)在已知點(diǎn)也可在未知點(diǎn)上，利用求測(cè)的WGS84 坐標(biāo)和已知的地方坐標(biāo)可求出坐標(biāo)轉(zhuǎn)換的參數(shù)，在求得轉(zhuǎn)換參數(shù)后，利用基準(zhǔn)站時(shí)時(shí)測(cè)得站點(diǎn)坐標(biāo)信息于流動(dòng)站測(cè)得的時(shí)時(shí)坐標(biāo)信息，兩站之間的基線向量來(lái)求出流動(dòng)站的時(shí)時(shí)坐標(biāo)。在后續(xù)測(cè)量中，求未知點(diǎn)時(shí)可直接得到地方坐 標(biāo)系中的坐標(biāo)。在不同的 RTK 設(shè)備中求解的要求略有不同。 RTK 系統(tǒng)的組成 GPSRTK 系統(tǒng)由基準(zhǔn)站、若干個(gè)流動(dòng)站及無(wú)線電通訊系統(tǒng)三部分組成?；鶞?zhǔn)站包括 GPS 接收機(jī)、 GPS 天線、無(wú)線電通訊發(fā)射系統(tǒng)、供 GPS 接收機(jī)和無(wú)線電臺(tái)使用的電源 (12 伏蓄電瓶 )及基準(zhǔn)站控制器等部分。流動(dòng)站由以下幾個(gè)部分組成： GPS 接收機(jī)、 GPS 天線、無(wú)線電通訊接收系統(tǒng)、供 GPS 接收機(jī)和無(wú)線電使用的電源及流動(dòng)站控制器等部分。用框圖表示參見(jiàn)圖 。 圖 RTK 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖 RTK 的基本原理 RTK 實(shí)時(shí)相對(duì)定位原理如圖 所示：基準(zhǔn)站把接收到的所有衛(wèi)星信息 (包括偽距和載波相位觀測(cè)值 )和基準(zhǔn)站的一些信息 (如基站坐標(biāo)天線高等 )都通過(guò)無(wú)線電通訊系統(tǒng)傳遞到流動(dòng)站，流動(dòng)站在接收衛(wèi)星數(shù)據(jù)的同時(shí)也接受基準(zhǔn)站傳遞的衛(wèi)星數(shù)據(jù)。在流動(dòng)站完成初始化后，把接收到的基準(zhǔn)站信息傳送到控制器內(nèi)并將基準(zhǔn)站的載波觀測(cè)信號(hào)與本身接受到的載波觀測(cè)信號(hào)進(jìn)行差分處理，即可實(shí)時(shí)求得未知點(diǎn)的坐標(biāo)。數(shù)據(jù)流程如圖 所示。 圖 RTK 實(shí)時(shí)相對(duì)定位示意圖 圖 RTK 數(shù)據(jù)流程 總結(jié) RTK 技術(shù)的優(yōu)點(diǎn) 工作效率高 。 在一般的地形地勢(shì)下 , 高質(zhì)量的 RTK 設(shè)站一次即可測(cè)量完 4km 半徑的測(cè)區(qū) , 大大減少了傳統(tǒng)測(cè)量所需的控制點(diǎn)數(shù)量和測(cè)量?jī)x器的設(shè)站次數(shù) , 移動(dòng)站一人操作即可 , 勞動(dòng)強(qiáng)度底 , 作業(yè)速度快 , 提高了工作效率。 定位精度高。 只要滿足 RTK 的基本工作條件 , 在一定的作業(yè)半徑范圍內(nèi) ( 一般為 4km) , RTK 的平面精度和高程精度都能達(dá)到 cm 級(jí)。 全天候作業(yè)。 RTK 測(cè)量不要求基準(zhǔn)站、移動(dòng)站間光學(xué)通視 , 只要求滿足“電磁波”通視 , 因此和傳統(tǒng)測(cè)量相比 ,RTK 測(cè)量受通視條件、能見(jiàn)度、氣候、季節(jié)等因素的 影響和限制小 , 在傳統(tǒng)測(cè)量看來(lái)難于開展作業(yè)的地區(qū) , 只要能滿足 RTK 的基本工作條件 , 它也能進(jìn)行快速高精度定位 , 使測(cè)量工作變得更容易更輕松。 RTK 測(cè)量自動(dòng)化、集成化程度高 , 數(shù)據(jù)處理能力強(qiáng)。 RTK 可進(jìn)行多種測(cè)量?jī)?nèi)、外業(yè)工作。移動(dòng)站利用軟件控制系統(tǒng) , 無(wú)需人工干預(yù)便可自動(dòng)實(shí)現(xiàn)多種測(cè)繪功能 , 減少了輔助測(cè)量工作和人為誤差 , 保證了作業(yè)精度。 影響 RTK 成果精度的因素 一般來(lái)說(shuō) , 影響 RTK 成果精度的因素主要是 GPS 觀測(cè)其有誤差源 , 除此之外 , 還有受基線解算精度、基準(zhǔn)站點(diǎn)位 精度、坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換精度的影響 , 但是在 RTK 作業(yè)中 , 基線解算精度可以達(dá)到 10cm+1μ mD。 基準(zhǔn)站點(diǎn)位精度平均在 3cm 之內(nèi) 。 坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換精度 , 對(duì)于 10km 基線亦在 3cm 以內(nèi) , 動(dòng)態(tài)作業(yè)由于測(cè)距偏心 , 天線高誤差等 , 一般也在 3cm 以內(nèi) , 至于正常高擬合與內(nèi)插精度取決于連測(cè)點(diǎn)數(shù)目與分布、擬合模型等 , 一般在 5cm～ 10cm 內(nèi)是能夠做到的。 RTK 聯(lián)合全站儀測(cè)圖 的使用方法