在配網地理信息系統的建設中，需要在地理背景圖層上疊加各種電力設施圖層，在繪制線路及電纜的走向時，不可避免的涉及到設備的地理位置的問題。因此如何在地理背景圖上確定設備空間位置就成了配電地理信息系統建設的一個要害。汕頭從2000年底開始進行區域性的配網地理信息系統的建設，對于如何有效利用手持式GPS定位儀進行了探索，并積累了一定的經驗。下面以汕頭配網地理信息系統建設為例探討手持GPS定位儀的應用。

1汕頭配電地理信息系統地理背景圖

    配電設備深入大街小巷，路徑復雜。為了建設配網地理信息系統，需要有較為具體的地理背景信息作為支持。向汕頭勘查設計院購買的地圖比例為1∶1000的汕頭市區數字化地理圖。地圖采用的坐標系是北京54坐標系。根據配網地理信息系統的需要，我們對設計院提供的全要素數字化地圖進行了簡化處理，僅保留了部分必要的要素以減少數據量。保留的要素如下：管線、道路、水系、居民地、植被、垣柵等基本要素。

2GPS定位裝置的選擇

    配電網中的配電設施和用戶分布有著明顯的地理特征，設備治理也依靠長度、距離及相對位置等地理因素。因此，配電GIS系統就是在地理背景圖層基礎上增加相應的配電設備信息圖層，對任何運行中的配電設備需要較為準確地確定其空間坐標。一般來說，對配電房等設施，5～10m的誤差范圍是可以接受的，而對架空線路來說，由于有些配電線路桿塔之間的距離比較近，對誤差的要求可能要高些。對配電系統的治理人員來說，在地理圖上能否方便地對配電設備進行定位是系統成敗的要害因素之一，因此，利用手持GPS定位儀對設備進行定位是我們的首選。同時，從成本上考慮，由于精度要求不是非凡高，而且使用量比較大，對手持GPS的要求是使用方便，價格適中，精度要求10m左右。根據實際情況，我們試選用了高明公司（GARMIN）的GPSMAP76型GPS定位儀。
3手持GPS的參數校正題

   GPS衛星星歷是以WGS84大地坐標系為根據而建立的，所以手持GPS使用的坐標系統是WGS84坐標系統。而購買的數字地圖則是根據我國1954年的北京坐標系。因此必須求出WGS84坐標轉換到54北京坐標的參數。

3.1參數校正原理

   對GISMAP76來說，提供了將WGS84坐標系轉換為自定義的坐標系的方法。其采用的是五參數法，五參數即DX、DY、DZ、DA、DF。即利用WGS84坐標系的X、Y、Z及A、F值，減去我國坐標系的對應值，得出實現坐標轉換的五個參數（A為大地坐標系對應橢球之長半軸，而F為大地坐標系對應之扁率）。

方法介紹如下：
（1）搜集應用區域內的三個控制點的WGS84坐標系B、L、H值及北京54坐標系X、Y、Z、B、L、h值。

（注：B、L、H分別為大地坐標系中的大地緯度、大地經度及大地高程）

（2）對每個點計算不同坐標系三維直角坐標值。計算公式如下

　　　X=(N H)cosBcosL

　　　Y=(N H)cosBsinL

　　　Z=[N(1-E2) H]sinB
兩個坐標系的對應橢球參數如表1所示。

（3）求出DX、DY、DZ、DA、DF，即利用WGS84坐標系的X、Y、Z及A、F值，減去我國坐標系的對應值，得出實現坐標轉換的五個參數。

DA和DF可以通過表1直接求出
DA=-108，DF=0.0000005。

   其它3個參數則可以通過上述公式求得。再取其平均偏差，則得出相應區域內的DX、DY、DZ。
3.2汕頭配電地理信息系統GPS參數校正實例

   為方便和準確起見，為了求得DX、DY、DZ，我們直接從勘查設計院購得三個控制點的北京54坐標和WGS84坐標的X、Y、Z參數并直接求得DX、ZY、DZ。

   根據求得的DX、DY、DZ、DA、DF，輸入到GPSMAP76GPS定位儀中，即完成參數的校正。完成參數校正后，GPSMAP76可以直接計算出測量點的北京54坐標系的坐標值。但應用過程中發現測量得來的實物的北京坐標與勘查設計院提供的數字地圖的實物坐標相差很大。這可能是由于儀器采用的WGS84坐標系的基準點的不同導致的誤差。

   為解決這個問題，我們重新選取了三個控制點（提供了北京54坐標的平面坐標直角坐標X、Y及高程h，必須換算），并利用GPSMAP76定位儀直接測量其WGS84的B、L、H。通過一定的公式換算可以算出WGS84和北京54的X、Y、Z值，從而求得DX、DY、DZ。這次求得的值與上次求得DX、DY、DZ的差值比較大。為了校驗求得的DX、DY、DZ是否恰當，我們選取兩條線路進行了校驗。

4汕頭配網設備測量實例

   利用此次求得的DX、DY、DZ作為校正參數，我們對兩條線路上的桿塔進行了定位并與勘查設計院提供的數字地圖中的桿塔坐標進行比較。

   蓬鷗線建筑物密集，多路徑效應明顯，誤差較大，澤充線四周高樓不多，衛星信號比較好，因此測量結果比較好，達到很好的精度。在實際測量中，在市區高樓密集地區，由于多路徑效應，精度下降，但一般在15m內，基本達到配電地理信息系統治理的精度要求。

5GPS使用中存在的問題及解決方法

   目前，利用手持GPS，汕頭供電分公司已經基本完成了對配網設備的定位，并在此基礎上基本完成了配電地理信息系統（GIS）的建設。
  
   但在實際使用中也有一些問題，主要如下。

   由于衛星信號和四周環境對GPS的使用影響較大，如上所述，某些地區，非凡是市區內高樓密集地區，GPS信號接收很差，有些根本沒有信號。因此，在這些區域中使用GPS直接對設備進行定位比較困難。

   有些地方由于各種原因難以到達測量點（例如河道、陡坡等），這些位置的測量比較困難。

   對某些精度要求比較高的點，由于多路徑效應，目前使用的GPSMAP76精度無法達到要求。

   在GPSMAP76接收不到數據或無法測量時缺乏其他的測量手段進行補充。由于配電系統中的使用者均非專業人士，在無法接收到衛星信號時，利用其他的測量方法較為精確定位比較困難。這樣使得一些數據準確度下降。

   GPSMAP76手持機功能還比較單一。目前只能現場對離布式點進行采集并作標記，數據的處理和圖形的繪制均需GIS維護人員在GIS中重新維護，這樣效率明顯降低，而且錯誤率大大增加。

   對于以上問題，通過采用新的技術可以逐步加以解決：

   對于衛星信號不佳的問題，目前可以利用許多測距工具作為GPS手持機的輔助工具。例如利用手持型激光測量機，可以配合手持GPS進行偏心測量，準確、方便的確定測量點坐標。

   對多路徑效應明顯導致精度下降的問題，可以采用差分的方法提高精度，也可以先測量空曠地方的測量點，然后用手持激光測量機進行偏心測量確定測量點坐標。

   對在市區內受高樓阻擋區域，由于高樓密集地區房屋等可做標志的建筑在地理圖上已經有繪制，因此可以根據簡化的數字地理圖，在四周區域（可以接收到GPS衛星信號的地方）利用GPS初步定位，以大致確定該設備在地理圖上的位置，然后根據設備四周標志建筑對設備進行較為準確的定位。

   采用功能更強、精度更高的手持接收機。目前，POCKETPC的功能日益增強，例如TRIMBLE的RECON手持機和GeoExplorerCE系列手持機，是GPS支持的WindowsMobile的掌上設備，可以和ESRI的ArcPad結合，把GPS與GIS結合起來。可以直接在POCKETPC上進行數據處理并輸出為shape格式文件等，這樣就可以直接將數據輸出到GIS系統中。

6手持GPS在電力系統中的應用前景

    設備空間數據的收集是配網地理信息系統建設的要害環節之一，利用手持GPS較好地解決了配網中大量設備在地理背景圖上的定位問題。隨著目前GPS定位和WindowsMobile的結合，手持式GPS已經不僅僅是GPS接收機，而是在POCKETPC上進行GIS數據的采集和維護。雖然由于使用上還不是很方便，目前在汕頭配電網GIS系統建設中，手持GPS還僅僅限于對一些特定的重要設備（如配電房）的定位。隨著技術的進步，使用上越來越方便，手持GPS定位儀將在更多的方面發揮越來越重要的作用，最終將成為結合配電MIS系統、智能巡檢系統等多種設備治理系統的掌上配電地理信息治理系統。