《电力线路勘查记录仪设计》21000字（论文）

-前言1.1本设计的目的与意义由于我国的当今面临我国经济发展速度日渐增长，各行业发展规模迅速提升，进而导致各行业对于电力资源的需求日渐升高，为保证应用于各行业扩大规模所需的电力资源充沛供应，电力工程规模的扩建迫在眉睫，电力工程的建设前期必不可少的一项任务便是针对于拟定施工地点进行前期的电力线路勘察。电力线路勘察设计是电力工程实际过程重最必要的前置工作，因其应用技术较多，实际工作环境较为复杂，在实际作业过程中仍经常错误百出，部分工艺设计仍较为落后，传统电力线路勘查设计需要考虑测量学、地理学、工程学等专业复合应用，对于实际电力线路优化设计、成本降低、效率提升具有重大意义，考虑到线路勘察收集的信息数据对于后期工程的参考和基准作用，应保证电力线路勘察技术与时俱进，不断应用新技术进行性技术革命，推行电力工程建设的质量稳步提升，为实现此目标应对于当前技术不断更新，应用新技术进行优化设计，同时吸取相关行业国内外优秀经验，对于工艺进行不断更新。因此本次设计拟设计一款基于全球定位系统（GPS）、地理信息系统（GIS）、无线通信技术（GPRS）等技术理论的便携式电力线路勘察记录仪并通过GIS数据库对于轨迹进行回放，通过技术革新以此提高实际电力线路勘察过程中勘察轨迹的精确度，进而选出经济合理、施工方便、运行安全的路径方案，有效提升了工作效率，为后期工程提供保障。1.2国内外发展概况1.2.1国外发展概况GIS技术应用于电力线路勘察领域的设计和研究最早应用于国外，发达国家较早应用新技术通过培养教育出大量相关领域人才，此外其拥有较好的经济基础支持其建立完善的体系因而得到来自不同方面的充足数据，经历不断改善应用及实际操作过程中的不断革新，使GIS技术、GPS技术在电力线路勘察领域的应用范围以及其相关理论研究深度不断增加。因此，在GIS数据采集，数据库建立，新技术应用层面，其理论研究更深入，技术的研发投入更大成果更丰富，有更多相关领域的经验可以参考。美国地质勘探局（UnitedStatesGeologicalSurvey，简称USGS）早在19世纪八十年代就完成了七十几个信息采集、储存系统的建立，利用信息系统辅助进行地理和水资源的管理，后来有成为电力工程勘察领域的重要工具。正是由于技术应用的前置性，以及相应的信息系统的完备，在电力线路勘察信息储存管理方面，美国走在了其他国家的前列，在信息智能化回放方面更是开创了先河。1987年美国的科学家WentworthCarthM和EllenStephenel等，最先尝试利用地理信息系统对于实际工程勘察所得到的各种位置信息和数据进行分析和处理回放，PeterDouglass在1991年也开始应用地理信息系统对电力工程勘察所取得的信息数据进行储存，在回放后进行了综合分析，对于工程勘察的质量保证具有重大意义。Benoit和DeAlba分别于1991年和1994年以国家科学基金会创始人(NationalSeienceFoundation，简称NSF)的身份提出建议，基于此，NSF与联邦高速公路管理处(FederalHighwayAdministration)合作尝试建立了信息系统，取名为岩土工程试验信息系统，这是一个基于实际勘察所获得的数据信息系统，综合性管理在美国所有岩土工程有关实验现场勘察所取得的数据进行处理和管理，从而为工程勘察管理及评价提供依据。1994年印度BCJoshi和RPGupta利用地理信息系统的存储、更新、空间叠加分析、网格化及面积量算功能，系统最先在喜马拉雅山麓进行实际应用，对于RamgangaCatchment地区，针对其复杂的地理环境，数据分析后，考虑到滑坡地质灾害性，进行了灾害性分区。同样是在1991年，来自哥伦比亚IGA和荷兰的两位科学家，AlzateBonillaJBITC以及VanWesternCJ在对于山区地质灾害的影响研究过程中，利用GPS技术获取定位、GIS建立相应的空间信息数据库以及应用新的数字高程模型(DEM)，开发出了基于实际情况，应用于探究斜坡稳定性的分析模型，并设计了山区落石滚落速率的新式计算模型来节省时间成本。2001年来自加拿大地质学家的TrevoJDavis，率先应用地理信息系统研究方面所取得的最新成果即模糊分类和虚拟现实技术，可在数据库中展示斜坡的形态，进而优质管理和分析数据，为后续的实际工程进展打下基础。日本尝试建立信息系统并最先在大阪地区建立了大阪湾地层数据库信息系统，系统历时十年建成，钻孔数据达3万多个。《GeotechnicalEngineering》等知名期刊都记录许多采用地理信息系统技术应用于工程勘察领域的专业模型计算分析和相关数据管理的科研应用成果。由此可见，发达国家对于GIS技术的应用早已脱离数据处理、和图形分析层面，在应用于地理数据分析的同时，DEM、DTM的使用以及GIS与有关专业扩展模型（如统计模型、力学模型等）的结合也步入人们的视野。伴随着GIS技术研发的不断进步以及相关领域应用广泛性不断进步，其具有广泛的前景。1.2.2国内发展概况 自从我国经济步入快速发展，我国在电力勘察相关领域的研究不断加深，取得了较多的研究成果，但由于电力线路勘察项目设计总体起步较迟，各方面技术以及相关行业体系和规范与发达国家之间仍存在很大的差距，各方面技术及数据采集来源等方面仍有较多的缺陷。同时，实际电力线路工程受实际环境各方面因素影响较多，对于电力线路勘察环节重视程度较低，导致在我国其发展历程仍较为漫长。电力线路勘察设计是电力工程建设的前置步骤，通常电力工程建设出现问题便是因为没能提高对于勘察信息的重视，使其实际工程建设质量和效率难以得到保证，对于电力工程建设造成了严重影响，目前的电力线路勘察设计仍存在以下问题。目前电力线路勘察设计总体质量较低，通常电力工程项目进入前期探索的阶段，常规的方式电力企业都会将其委托于相关的设计团队进行建设，但因为整个勘察系统目前正处于建设期，各方面检查制度和监督体系目前尚未完备，仍有大量电力设计单位在未取得相应资质的情况下进行设计。更有甚者，为了获到相应企业的关注度，在实际竞标报价环节压缩成本恶意竞争，因而为谋取更多的经济利益，在实际电力线路勘察设计过程中对工作的许多必要的工作环节草草了事，为减少实际工作量，节约工作时间，工作开展十分不充分，因而造成电力线路勘察所得到的数据实际性意义较小，又没有进行好的数据处理、管理和分析，导致勘察工作有较多问题进而影响到后期电力工程建设。目前我国针对电力工程的前期地质勘察与电力线路勘察设计的工作周期相对短暂。而实际的电力线路勘察工作却是十分复杂且耗费时间的工作，需要相关行业的专业工作人员大量的前期准备后经历长时间复杂劳动才能完成。不断需要对于拟定的工作地点和施工线路多次进行实地勘察，对于其实际情况进行大量分析和研究，才能得到有时效性的可靠数据才能真是的应用于勘察工作，才能为后续的电力工程建设提供可靠的信息。但是实际过程中为缩短工作周期，电力企业往往未能为电力勘察和前期设计预留足够的时间，这就使得两者之间存在矛盾，没有准确的勘察信息设计工作便难以好的开展，相应工作时间便显得仓促，在规定时间内，勘察的质量未必能够得到保证。同时，因为我国目前将整体的电力线路勘察设计工程交由电力企业和设计部门分别进行,这便导致两个部门之间缺乏统一的管理，更是缺少系统的作业体系,没能建立合理的数据统计信息系统使勘察人员所得到的数据能够得到好的利用,设计部门的工作人员也不能针对信息做出好的电力工程设计决策。因此可以得出结论,导致勘察与分析、决策分离以致实际工作质量难以得到保证的主要原因之一是缺乏信息管理的综合系统，现有的信息管理和利用系统也存在许多问题难以满足需求主要表现在：(1)信息管理方式较为原始，电力线路勘察所获得的勘察信息来源广泛,变电站、发电厂建设等大型电力工程开始之前均需进行针对实际环境的工程勘察，论证工程的初步可行性，还要进行从理论研究到施工路线图绘制等多个作业阶段,每个阶段进行过程中可以获取大量的各种形式的地质、测量等方面的信息,但现有的勘察信息管理方式多数只能将勘察信息进行分类后，按照不同项目和勘察工作进行阶段进行保存，其所采用的数据库形式目前仍较为原始，难以满足需求。(2)勘察信息合理利用效率较低，基于其原始的信息管理和储存方式,在工程建设前期需要对信息进行分析和利用之时会面临许多问题,要先寻找存有所需信息的数据库和电子文档,才能获得需要进行分析的相关勘察信息。勘察信息和勘察位置之间也不能形成一一对应,在需要实际应用某条线路的勘察信息时,需要在多次勘察所获取的各类图纸如刨面图、平面布置图之间来回转换，获取信息工作量较大且复杂，获取方式十分繁琐。除此之外还具有勘察信息过于地质化的问题,设计人员不能基于浅显的对其进行理解而得出结论，无法直接对其进行有效分析，信息的利用和资料处理局限性很大。(3)缺少应用于信息分析功能的模块。目前,电力线路勘察设计过程中主要主要工作是基于CAD系列软件来完成,其可用于完成勘察设计中的必要的数值计算工作，同时对于设计进入工图阶段施工图的的绘制等任务具有显著作用,但其缺陷在于并不能胜任勘察记录仪中的方案设计和针对数据进行评估等重要人物，但目前其他的可应用于工程勘察的软件较少，同样难以实现实现信息的充分利用和方案的综合化分析。在当前电力工程建设速度较快的环境下，我国对于这些问题亟待解决，在这些方面我国投入了大量的物力并制定了相应的政策。针对解决电力线路勘察的诸多问题，对减少对于后期电力工程建设带来的影响，将我国电力资源充沛供应的各行各业，在原有的技术和体系上进行革新，吸取先进的技术和经验，使其成为我国电力工程建设的重要保证。1.3本设计的主要内容本文将利用新技术设计新型的电力线路勘察记录仪对原有勘察方式进行改良包括GPS、GIS、GPRS等，以达到提高实际电力线路勘察效率和质量的目的，同时利用ARM处理器构建记录仪硬件设计完成勘察记录仪及GIS地图轨迹回放的各项需求。本次设计主要拟完成以下几个目标：（1）勘察记录仪采用便携式24v电源供电，设计上便于携带，通过供电模块转换成传感器及各模块的所需电压，减轻勘察人员的负担，提高其劳动效率。（2）力争精确测绘在1/1万或1/1.5万情况下达到检测精度小于10m。引入GPS技术与GIS技术相结合使用保证根据GPS的数据更新GIS数据库，真实的反映勘察轨迹，对于勘察轨迹进行回放。本文主要对上节中提出的目标进行了深入的研究，将本次论文分为五部分叙述。第一节，主要介绍了本次设计的目的交代本设计在实际应用层面意义，同时列举了国内外目前对于堪察记录仪的应用现状，明确本文主要的研究内容交代了本次论文各模块的规划。第二节，介绍了本次设计所应用的相关技术及其发展情况。第三节，介绍本次设计的硬件电路设计，明确各个模块选型、结构和功能。第四节，简介所需软件开发及其相应软件架构设计框图,同时介绍了GIS数据库构建的等相关内容。第五节，完成了设计所需的各项要求得出了相应结论，并对于其实际应用做出了相应展望。2勘察记录仪设计相关原理概述2.1GPS全球定位系统2.1.1GPS全球定位系统的组成GPS是全球定位系统（GlobalPositionSystem）的简称，它具有能够全球全天候获取地理位置、定位精确度高、启动反应时间迅速、相关软件和仪器便于操作等特点。GPS全球定位系统总体包含三部分，有采集GPS信息的卫星组成的是空间部分，地面部分设有控制中心用于监测卫星信号接收，用户端利用GPS模块、芯片接收处理后的GPS信息。其空间部分为保证精确度由21颗工作卫星进行实时监控和接收信息，为应对可能出现的意外情况同时会配备三颗备用卫星应对意外，所有应用于GPS系统的卫星均工作在对地距离20200km的高度上，同时均匀的排列在六个轨道空间内，设置卫星倾斜角度为55度来保证更好的监测信息，在每个轨道平面面上都排布四颗以上的卫星，这保证了应用GPS系统在任何时候客户端都能连续性的接收到定位信息，并摆脱地理位置的不便带来的束缚。GPS系统目前地面控制部分用于检测卫星的主控制站设在美国，为保证工作的稳定性，还设置了五个监测站以及三个注入站。因为美国在GPS技术上的领先地位，监测站和注入站多设于美国在世界各处的一些军事基地。GPS地面部分主要任务就是将各监测站所获得的各方面数据进行预处理，有主控制站进行收集处理好的数据。主控制站对与信息进行计算和分析，得出卫星轨道和时钟差，再将结果送到3个地面监测站。最后根据数据和处理结果，将指令由注入站传输至卫星。用户端部分主要功能就是接收GPS信号，有天线接收信号和处理器单元进行处理。其主要功能是捕获所处位置的卫星，跟随着卫星信号的,从而获得用户端实际所处的地理位置、经纬度数据、海拔高度、温度等信息，最后再通过软件部分处理该信息，通过软件中的算法对其进行进一步的加工、过滤，使定位信息更加精确可靠。2.1.2GPS定位的基本原理以下部分介绍GPS技术及其整体系统的基本原理。首先，当GPS接收机检测到多颗卫星时便可接收到这几颗卫星的信号从而从卫星导航电文中得知这几颗卫星的空间直角坐标。再从检测到的卫星星历中获得这几颗卫星的时钟差。最后通过解算联立方程获取接收机的空间直角坐标，进而计算出接收机的地面坐标即经纬度与其海拔高度。假在某一时刻，接收机只检测到最少的卫星数量即4颗卫星，通过所检测到的卫星的星历和传输的数据可以得到四颗卫星此时所处的位置和坐标信息。进而通过这四颗卫星的星历计算得到四颗卫星之间的时钟差值，以待测点的位置建立空间直角坐标,以所得到的接收机的时钟差为v,c为信号速度即光速，从而可得关于x、y、z的方程组，从方程组可解算出待测点的空间直角坐标X、Y、Z,再通过坐标转换便可得知接收机的经纬度和海拔高度。2.1.3GPS在勘察中的应用电力线路勘察设计首先要进行路径的选取和设计，通过已有的地图的、路线图等进行分析，确定大致走向随后再进行实地勘察，中间还要上交审查、搜集资料和各种的协议文件，作业过程较为繁琐，因而随着GPS技术的出现，其迅速取代了传统作业方式。利用GPS技术的技术特点和主要功能，在电力线路实地勘察的过程中可以提供准确的位置信息并提供空间的参考集中，通过大地控制网的建立，对于实际勘察过程中实时所得到的空间地理信息进行收集，同时对于信息进行不断更新，综合勘察所得到的各类信息，对电力线路勘察过程中的意外情况做好防范，对于沿途可能经过的村庄、林区进行躲避，基于GPS设计的摄影测量技术也可以完善电力线路勘察设计优化进行，辅助进行勘察过程中数据收集以及做好之后的数据处理分析，为之后的工程建设提供依据。2.2GIS技术地理信息系统（GeographicalInformationSystem，简称GIS），GIS是一种全新党的空间信息管理系统，当前具有广泛的应用前景。GIS技术需要硬件与软件系统综合应用对其提供支持，应用其可以对全球乃至地球表面大气层的各类有关的空间地理信息进行处理，除此之外可以完成数据的储存和分析以及显示，该系统对于书记的处理对于线路勘察具有重大作用。GIS技术在有效管理地质、水文、电力等实际勘察所得各类空间地理数据的基础上，还可以对于实际环境的管理模式以及作业方式进行分析和模拟，有利于在行业内建立起科学的系统体系。同时，空间地理信息的收集和分析以及对于后期建设的参考意义研讨提供技术保障，有效地提高勘察设计阶段的工作效率，同时减少对于环境和工程建设过程中人文环境的破坏，提高经济收益。2.2.1GIS系统的基本功能和特征以下介绍GIS技术相关系统的基本功能（1）数据的采集和输入主要用于在前期获取系统所需的数据，保证GIS数据库中的数据更新且与实际保持相同，逻辑和格式上一致，信息保持完整。（2）数据的编辑与更新数据的编辑与更新主要包括对于数据处理、储存、格式转换等。（3）数据存储与管理数据存储与管理是应用GIS系统的关键所在，也是是数据库的主要工作，其中空间地理信息的储备至关重要。最常应用于信息储存和管理中属性数据的组织的常见方法时构建矢量模型甚至矢量/栅格混合模型。（4）空间查询和分析空间信息在数据库中的调取和分析是GIS系统应用的重要部分，查询到所需的地理信息加以分析辅助决策，是地理信息系统的核心作用。利用空间查询和分析不但可以查询数据库系统中的各种信息，而且可以通过这些信息去揭示事物间更深刻的内在规律和特征。正是有了空间信息查询和分析GIS系统相较于其他信息系统才有了明显的优势。（5）数据显示与输出地理数据的显示一直是地理勘察的重要问题，知道地理信息系统的出现用户拥有了合适的工具，地理信息系统数据输出和显示形式多样，在支持计算机屏幕显示的同时，也支持进行地图、报告等方式，GIS地图对于电力线路勘察意义重大。同时将从三方面介绍其特征：（1）具有空间性，具备了各类地理信息的采集并能够对其进行管理和分析，显示与输出功能更是具有具有重大的意义。（2）GIS系统的显著特征之一就是计算机硬件系统和软件系统的支持，基于计算机的支持和综合应用来完成空间定位、空间信息分析以及复杂的过程量动态分析。（3）其信息管理系统同样基于计算机技术，借助计算机可以完成较多的复杂工作，例如进行模拟环境和实验，将产生的有用信息作用于实际等。2.2.2GIS系统的发展趋势GIS系统与地理学、地图学等技术的发展密不可分，随着RS技术、数据统计、信息技术等方面研究的不断深入，其逐渐发展成为了综合类的技术。本文将其发展历程分为四个阶段来进行介绍。第一个阶段是起始阶段，加拿大测量学家R.F.Tomlison是最早提出GIS系统的建设并进行应用，在20世纪60年代各国主要将GIS技术用于自然资源的管理和工程建设规划；第二个阶段是综合发展阶段，20世纪70年代GIS技术的实际应用性得到了巨大的提升，同时这一阶段大容量设备的量产和软件技术的飞速发展为其提供了支持，各类应用于不同专题和领域的GIS系统开始相继出现，其规模和类型更是各有不同，发达国家相继重视对GIS的研究，并为之投入大量人力、物力；第三个阶段是GIS得到推广的阶段，随着各国相继重视其研究，GIS逐步走向成熟，并在全世界范围内全面推广，应用领域不断扩大，并与卫星遥感技术结合，20实际80年代开始逐渐在全球范围内应用，用于解决全球性重大地理问题，大批新兴的GIS软件开始出现，较为常用和实用的包括SPANS，MAPINFO，Microstation等；第四个阶段是其发展走向辉煌，20世纪90年代，以其为核心技术的信息产片开始大量普及，在各行各业开始大量的应用并得到重视，与人们的学习和生活开始变得密不可分。但我国在GIS系统的研究方面起步却落后于部分发达国家，但我国对此高度重视，发展速度很快。本文分为三个阶段介绍其在我国的发展。第一阶段为二十世纪七十年代，为筹备阶段，这一阶段主要完成了对于其理论和应用的探索，相关研究目标的确立和人才技术储备阶段。机械制图的普及和RS技术逐渐广泛的应用，是GIS的研制和应用的前提条件。第二阶段主要在二十世纪八十年代初期，这一阶段针对其研究看是有了起色，同时空间数据库开始建立，通过引进国外的先进技术和经验，建立了适于自身的数据标准和规范，数据处理算法和应用软件的开发也取得了很好的成果，为对GIS进行了理论探索的同时在局部进行试验论证其应用性。第三阶段从二十世纪八十年代末发展至今，相对其他国家我们也只是进入了初步发展阶段，但是对于GIS相关技术的研究开始有了明确的计划和目标，随着人才储备开始发挥作用，各级研究机构开始明确分工，积极促进研究，其研究逐渐应用广泛，出现在人们的日常生活中，就有了实用性和经济利益。2.2.3GIS的数据源GIS具有广阔的数据源，其定义是指在建立建立的地理数据库的过程中所需要的各类地理信息数据的来源，常见的数据源形式包括已经绘制好的地图信息，RS、GPS技术所得到的信息，以及相关的勘察数据、文本类信息资料等。GIS的主要数据源便是地图，在这里所应用的地图主要是由基于前人所绘制的内容，不仅限于纸质地图，具有不同的类别和属性。地图数据主要通过对于之前的地图进行分析和扫描技术来获取。RS技术同样是重要的数据源。通过遥感技术可以获得丰富的信息，可以深入了解资源与环境的情况，在GIS支持下，可以对地质学、地球物理甚至生物、军事等方面进行综合应用。因此利用RS技术动态的进行大面试实时数据获取并对于GIS数据库进行更新是一种重要的数据源。在实际工程建设中，通过野外勘察、实地实验和测量也可以获得大量的信息，通过规范化的格式转换也可以将之录入数据库中，同时利用数据库对于数据进行管理储存和分析，GPS技术得到的数据便可基于此方法进行数据更新和应用。从其它已建成的信息系统获取相应的数据也是GIS数据的来源之一,其他已建成的数据库操作流程规范，便于推广数据的使用，借此同样可以促进不同数据系统之间的数据交换特性，拓展了数据库的数据，提高了其潜在实用性。随着人们对于GIS要求的不断提升，利用便携式GPS设备获取GIS所需数据，对未来电力线路勘察设计提升、优选有重大意义。2.3GPRS无线业务2.3.1通信平台的对比和选择通信平台的性能好坏直接影响到系统的可靠性、实时性以及成本等各方面指标。由于记录仪移动特性的限制，短距离的无线传输方式如红外、蓝牙、zigbee等传输距离根本不能满足要求，所以必须选择远程的无线传输方式。而目前较为成熟的远程无线通信方式主要釆用无线电台、集群通信网、GSM短信业务、GPRS以及3G技术。电台传输方式的速度较慢，并且建立和维护基站和电台的成本很高，所以并不适合本系统，如果釆用将集先进的数字技术、先进的语音数字编码技术、先进的调制解调技术等多功能于一体集群通信网这种的方式，则在技术和性能要求上可以达到很好满足，但是投资很大，若要建一个大规模覆盖的集群网络成本过高，也不适用于本系统。基于覆盖全国的GSM通信网络是个不错的选择，它有很大的优势和特点。首先覆盖范围大，且技术成熟。其次短信息业务的传输速度快，信息传输可靠，单条信息费用廉价等优点。但是基于其信道命令时隙传送的特性，短信息的传送时间没有专门的数据通道来保证。而且虽然单条信息的费用较低，但是由于该系统要求实时的通信，所以数据量较大，累积起来费用就显得相当昂贵，而且对系统以后的扩充和完善有限制，所以对于该系统也不是十分适用。GPRS的技术本质是TDMA方式，应用GSM系统才得以实现，基于GSM系统和网络其得到了长足的发展和进步，它保留了GSM系统的架构，充分的利用了其残留的资源，为达到提供高速数据类应用的目的，不断完善了GSM网络的数据设备，从而保证了采用GSM系统的运营商所期望的系统，采用新的分组方式业务的2.5G系统。GPRS系统克服了GSM系统釆用电路方式传输所造成的系统资源和用户费用的不合理性，釆用分组方式其速率可达到GSM系统的19倍，从而可以实现移动用户的Internet接入、彩信收发、高速WAP浏览以及其他各种业务的应用。GPRS实现了电信号转换为数据信号，利用了分组域和电路域的相互作用，最大限度利用资源来扩展系统的功能和各类应用业务。它采用TCP/IP协议，将各种IP技术与服务通移动通信技术结合在一起，十分适合各种髙速髙质的移动数据通信。费用低廉是GPRS系统很大的优势，所以GPRS系统分组数据传输性价比较高最为合适。因此，本系统的数据传输模块采用GPRS技术来实施。2.3.2GPRS无线系统下面介绍GPRS应用过程中的传输方式：首先，无线GPRS移动台对所要发送的数据进行打包处理，讲数据进行预处理转换成分组数据的格式，然后将其发送到GSM基站。基站子系统接收数据后应用SGSN进行封装，最后传输至GPRSIP骨干网再对分组数据进行判断，若分组数据是首先发送到另一个GPRS移动台，其数据在被发送到另一个GPRS移动台之前先会被发送到对应的SGSN；若分组数据将要被发送到的位置位于外部网络，则会先利用GGSN对其数据包进行协议转换再发送至预定地点。2.3.3GPRS系统TCP/IP特性TCP/IP是指因特网整个TCP/IP协议簇，它有四个层次构成，这四个层次是指应用层、传输层、网络接口层以及互联层。TCP（TransmissionControlProtocol简称传输控制协议）是一种可靠的传输层通信协议，其基于字节流工作，采用面向连接的工作方式。在工作的原理方面于UDP存在很大的不同，每当由TCP传递给IP的信息单位一个报文段时，都会要求接受方收到段后发送回一个确认包并在这时启动一个定时器，以此来保证数据的正确性。如果目的不能在接受段在规定时间内收到确定信息，这一报文段将被重新发送。为保证传输数据的准确性在数据包上会设有确认信息，安排在数据包的包头，因而确定收到于发送数据包可以同时进行，但TCP并不是在传输数据包的时候传输定位信息，而是采用在数据包的组成部分中加入确定信息，比常规的传送时间延误七分之一秒。如果在延迟时间内有信息发送到对方，则将确认信息携带过去，在延迟时间内没有信息发送则需要等定时器到期再发送。在TCP中以IP数据的形式来传输报文段，这样有可能产生失序的情况，这时对于收到的信息会在重新编排成正确的顺序后再提交给应用层。另外，TCP包头中还携带数据校验位信息，如果收到数据包的校验和有误则会丢弃这个包并进行重新传输。TCP的流量控制机制是通过连接双方都设置固定大小的缓冲区来实现的，该举措可以有效地防止数据从较慢主机的缓冲区溢出。TPC是基于字节流的，也就是说传输双方通过交换8bit字节数据。TCP本身不对于字节流做出任何形式的解释，对于数据字节流的类型和其他方面不会做任何要求，解释部分由TCP连接双方的应用层来完成。2.4电力线路勘察电力线路勘察最重要的工作就是进行电力线路勘察设计，对线路进行合理的规划和选取，通常的路线设计都是在绘制成的地形图上对于预定路线进行描绘，在后续实际的勘察工作中记录在地图上，通常方式是先利用经纬仪、全站仪等工具进行选线和定线的工作，然后再测量平断面图，设计人员根据测量提供的平断面图进行线路铁塔优化排杆；测量人员根据设计排杆结果现场放样塔位位置称为“定位”，然后设计人员进行最终的设计工作。这是传统的电力线路测量设计流程。不过这样的流程已经无法实现真正的优化路径设计。原因如下：地形图成图时间过早，二、三十年前的地形图占多数，随着我国经济建设的速度大大加快，各种地物变化太大，根据老地形图进行线路路径选择往往造成线路走向不合理，路径方案不成立，造成大量返工现象存在，往往造成工期延误。传统现场踏勘没有先进仪器快速测量位置坐标，仅凭肉眼观察无法得到正确的路径走向，现场踏勘结果往往容易出现较大偏差。同样会造成线路走向不合理，路径方案不成立，出现返工现象,延误工期。经纬仪、全站仪依靠直线延伸的方法效率低下，无法快速得到路径走向，无法进行现场的优化路径工作，且贯通直线需要大量砍伐树木或者间接导线以避开障碍物，对林区破坏较大，且效率低工期长。随着GPS技术的出现，地形图选线+GPS选线迅速取代了传统全站仪作业，成为传统工测模式的顶峰，但未能彻底改变传统的作业方式，依赖老地形图的情况依然存在，严重的时效缺陷也就依然存在，此外人工或者车辆的现场选线由于工作效率的问题，依然不能做到真正的优化选线。随着新技术的介入，一种新的模式通俗称它为航测模式的出现了。它在初步设计阶段运用10米或更低分辨率卫星影像或者传统地形图进行初步方案的比选，在初步设计审查路径上进行1：10000航空摄影，利用航空摄影像片进行施工图内业选线，当然还需要进行外业像片控制作业以及外业调绘工作，随之进行内业测量平断面图，内业测图是航测模式区别于工测模式最重要的地方，最后进行外业的GPS航测定位工作。这种模式在两个重要方面区别于传统模式，一是内业选线，约0.5米分辨率，高现势性的图像资料对设计人员选线模式产生了巨大的变革。二是内业测图，航测内业测量平断面图改变了工测方法外业测量的传统模式。但是航测时间长，申请飞行到等待合适的飞行时间是比较漫长和充满不确定性的，随着而来的就是航测外控以及外业调绘，内业加密，选线，测图，最后还需要时间较长的外业定位、复核工作。整个工序繁多、工作量大，还有航测可以内业测量平断面，可以达到0.5米-1米精度，这是优势，但这也必须依靠外业像片控制和内业加密，必须依靠外业调绘，特别是无法准确测量交叉跨越特别是线路跨越高度，必须依靠GPS+全站仪等外业补充，必须依靠GPS进行外业定位、复核，可以说采用了多种复杂的辅助外业手段来成就了内业测图的优势，但是仔细分析可以发现繁多的辅助手段耗费了大量的时间和成本，内业测图的高效率被稀释了，优势不明显了，因而优质电力线路勘察设计需要新技术的应用。本次设计采用GPS技术随时获取地理位置数据，设计基于ARM处理器的硬件系统，利用GPRS进行数据的传输，录入GIS数据库进行勘察路径的回放，对于提升电力线路勘察设计质量有重大的意义。3堪察记录仪硬件设计勘察记录仪主要需要完成数据获取和数据传输的功能，主要表现在利用GPS技术接收到全球卫星精确的定位信息，利用温湿度传感器对周围环境进行实时检测，以及将处理后的数据和地理信息发送至远程终端，远程终端接收信息利用GIS数据库对其进行收集，储存，GIS地图进行轨迹回放。3.1勘察记录仪硬件结构框图勘察记录仪硬件构造釆用基于STM32微处理器外界GPS、GPRS模块的构造，整体系统见图3-1，主要包括微处理器，GPS模块，温湿度传感器，GPRS模块，存储和显示模块，以及便携式供电模块。通过GPS模块接收GPS信号来获取勘察记录仪实时位置信息,温湿度传感器实时获取并监控温湿度数据变化避免其对于勘察人员以及数据采集带来影响，GPRS模块的功能是数据传输，利用其功能将处理好的勘察数据以及转台信息发送至远程客户端。本文的整体硬件实在STM32微处理器的基础上建立，微处理器完成了硬件段所需的大部分功能，包括对于所得到的数据进行处理，形式转换，对于各个模块发送命令，控制各个模块进行各项工作。勘察记录仪设计了其显示模块，主要以经纬度的形式显示记录仪当前的经纬度信息，同时清晰的表现周围的温湿度。最后，通过在记录仪的终端设计储存器，将过程中信息和轨迹进行储存,便于事后进行查询信息和在GIS地图上轨迹回放。3.2勘察记录仪硬件组成由于实际电力线路勘察环境的特殊性，应用于电力线路勘察记录仪的硬件一般需满足满足小体积便于携带，并能够低功耗进行工作。本次设计创新之处主要创新之处便是提高了定位监测的精确度，主要包括位置信息的准确性温湿度数据更新的实时性以及数据的传输储存的工作质量在不同的环境下需要得到保证，以下介绍其硬件元器件的选取主要的考虑方向。（1）定位监测精度：在静止状态下，现有的GPS元件一般定位精度在5至15米之间，在实际环境中受勘察地点信号，杆塔等实际情况干涉，有可能不能达到规定精度，因此除了设计可以接收GPS信号实时更新地理信息的GPS模块以外，还需要改进GPS的算法，应用高动态的GPS定位滤波算法等新型技术，并保证处理器的运算速度能够满足要求，提高硬软件综合应用能力。（2）便携式功能本次设计考虑到实际勘察作业需求，从提高勘察质量和效率的角度出发，采用便携式24V应急电源进行供电，应用本系统电源模块转换成5V、4.2V等系统元件所需工作电压。（3）良好的扩展性和兼容性：电力线路勘察记录仪的硬件设计不能忽略其扩展性，同时要满足兼容硬件的能力，以便随时应对软硬件更新换代，同时有足够的接口应对硬件升级，方便灵活的扩展外接设备以扩充功能，以满足不同工作环境的要求。根据以上的要求，按照硬件功能的划分，设计了以下几种的硬件功能模块并对于其结构做了描述。图3-1系统总体设计框图3.2.1微处理器模块微处理器是勘察记录仪硬件系统的主要结构单元，是硬件系统的核心，基于处理器连接GPS、传感器模块、GPRS模块对其发布命令和完成数据传输交换，实现信息在系统的流动，同时在处理器的外界接口上连接显示单元和SIM卡单元，可连接液晶屏进行显示或对信息进行储存。目前市面上主要应用的是单片机作为微处理器，随着电子设备不断发展及其相应的技术手段不断进步，以ARM处理器为核心的新型微型计算机开始逐渐占据主流，将其命名为ARM单片机。ARM（AdvancedRISMachine）是一家专门从事芯片设计与授权的公司，基于ARM系列的产品及外围接口都是这家公司设计的；也是一种技术，是研发对象和方法采用的是ARM的这种技术；更是一种处理器，是典型的32位处理器，采用32位的地址和数据总线，地址空间的映射达到了4G。从存储器中读取指令并执行。由于ARM微处理器具有低功耗、强大地指令集（ARM和Thumb）和众多的全球合作伙伴，所以ARM架构体系的微处理器是目前被大家广泛认可的嵌入式领域内32位RISC微处理器架构的经典代表。目前市场上基于32位的ARM微处理器已经占有市场75%以上的份额，巳经广泛应用到了工业控制、电子消费类产品、网络和通讯领域等各个领域，特别是在工业控制领域中占有了从低端控制到高端控制都可以看到ARM的出现図。在未来ARM架构将会取代X86架构，成为新一代的PC机处理器。ARM9系列的单片机当下应用十分广泛，特别是应用在便携式设备生产以及当下最流行的数字消费产品，本系统中选取的是ARM9系列微处理器。ARM微处理内涵大量的寄存器，按照其功能将其分为通用寄存器和状态寄存器，状态寄存器可以明确的显示出CPU的工作状态和直观的展示程序的运行状态。与传统单片机相比，ARM单片机在内核处理器的层面上较为领先，其主要应用新兴的32位处理器，与传统的51系列单片机相比其总体结构和调试技术较为先进、可以在低能耗的情况下工作还具有更高的性价比可以节省成本，同时ARM单片机创新性的采用了芯片内部集成的方式，具有大量的片内外设，便于连接外射丰富其功能提高工作时的可靠性和稳定性。考虑到在本次设计的实际应用环境中，考虑到基于ARM设计的勘察记录仪具有顺势反应较快，同时相应的功耗小便于野外作业，因而本系统决定釆用意法半导体公司的STM32F103系列微控制器。STM32F103RBT6内核采用ARM32位的Cortex-M3CPU，封装形式为64引脚的LQFP封装，供电电压在2.0—3.3V，最高工作频率为72MHz，使用时不需要如LINUX之类嵌入式操作系统的支持，其优点在于编译程序十分便利，代可直接用keilC进行高效率编程，系统对于功率要求较低，同时可减轻开发人员的工作负担和压力。作为嵌入式处理器的最新成果，可以提供丰富的变成资源同时为开发人员提供便利的廉价开发平台，在各项指标上都领先于传统的嵌入式系统。STM32F103RBT6主要特点及优势如下∶包含51个I/O端口，每一个I/O端口都可以与终端项链，均支持通过5V电压输入进行供能，另外其还具有输入、输出以及其他的外设功能，可以通过外界软件进行配置。内置32K字节Flash和20K字节SRAM;除了16个Cortex-M3的中断线以外，能够用于处理43个可屏蔽终端通道，可以应用所包含的外部中断边沿检测器对于每一个触发事件作出反应并能够一一独立配置;芯片内部采用了上电复位和掉电复位电路集成的方式，同时配备了电压检测器保证其正常工作;7路通用的DMA（直接内存存取），有效的提升储存器和设备以及储存器之间数据传输的稳定性，脱离了CPU控制，减少了CPU工作功耗。DMA控制器可以进行环缓冲区管理，防止出现控制信号误传输至缓冲区尾部的情况;内置三个标准定时器和一个高级控制定时器，每个定时器都可以独立进行输出，图3-2STM32F103BRT6的外围电路图DMA请求机制被独立的赋予在其中;2个I2C总线接口，2个SPI接口，1个USB接口，1个CAN，3个USART异步串行通信接口，通过其复杂的传输结构组成保证信息传递的多样性;可以兼容目前市面上的ARM相关软件进行开发。3.2.2GPS模块系统GPS接收模块采用了FALCOM公司生产的JP7-T，它集成了SiRFstarl工芯片集，尺寸紧凑，大小仅为25mm×25mm×3mm，其尺寸较小便于携带，很适合用在勘察记录仪硬件设计上。JP7-T具有以下特点∶（1）十二个并行信道，可同时接收十二颗卫星的数据;（2）三种供电模式，可以根据环境的温度情况不同选择不同的启动方式以及重新捕获,可适应不同实际工作现场温湿度变化带来的影响;(3)引脚与JP-LP可以很好地兼容，并具有记忆功能;(4)支持包含GGA、GLL、VTG、RMC、GSV及GSA数据信息的NMEA-0183数据输出协议。其信号处理流程见图3-3。图3-3JP7-T信号处理流程图在本次设计中，对于GPS模块的正常工作，ARM处理器起到了保证信道分配正确运转能力，通过接收定位得到的地理位置信息，调用内部GPS模块进行计算和格式转变，将处理好的发送到记录仪的微处理器进行下一步指示。JP7-T模块的外围电路图见图3-4，引脚21加上3V的电池，在掉电时可以保持模块内RAM中数据，缩短GPS再次启动时捕获卫星信号的时间。更新GPS固件时引脚3通过电阻上拉到GPS电源，正常工作时该引脚通过电阻下拉到地。3.2.3温湿度传感器在本次设计中处于对于性能功耗的需求，以及实际工作环境的考虑，因而决定采用AM2303型号的温湿度传感器来完成硬件结构设计，该型号的处理器的内部结构由两个温度感应元件组成,分别为电容式的HCO2以及DS18B20两个感应元件，内部结构较为复杂，包括内置的8为单片机和信号放大器，同时还可以利用内部的A/D转换器共同完成对于采集信号的放大和转换，将校准信息以程序的形式存储在OTP内存中，实时对于输出和调用的信号进行校验，确保校准系数正确。图3-4GPS模块外围电路图AM2303采用标准单总线接口，体积小节约空间，可以在低能耗的情况下工作，符合作业要求，适合安装在记录仪硬件终端，完全可满足于勘察记录仪的设计要求。AM2303为四针单排引线封装，引脚1为电源端，保证其正常工作需接入3.3V-6V电压,同时上电后会有1s的不稳定状态，必须保持短时间不进行才操作。引脚2为串行数据收发端，串行数据发送通讯时间约为5s，必须在串行时钟上升沿才能有效工作。当实际工作状态中出现小于20米数据线的使用情况时，必须将其拉到高电平进行工作，同时线路上接入5k的电阻。引脚3在工作时做悬空处理。引脚4接到电源负极或地线。3.2.4GPRS通信模块目前市面上存在的常规的通讯方式一般有六种，第三代移动通信、第四代移动通信以及卫星通信、CDMA、GSM、GPRS等。在早期实际应用的过程中，常规方式存在误码率低等重大问题但因其低廉的价格和简单的组网技术得以被广泛使用。与其他的方式相比较卫星通信具有很高的可靠性，同时传输速度很快可以保证其实时性，但考虑到其高昂的运营维护成本最终未能得到广泛的应用。GSM通信网络是一种电路交换系统，应用GSM进行通讯可以最大限度上节约成本同时具有很广的应用覆盖面，但受限于短信传输的单一形式，以及实时性较差的特点不满足设计的要求。GPRS是建立在GSM的基础上运用了其无线分组交换技术的新技术，在向着第三代网络的发展过程中逐渐衍生的产物，其特性与2G、3G均不相同，与GSM网络相比无论是传输速率、资源利用率等方面均有巨大的优势，同时较短的接入时间更保证了其应用的广泛性。第三代移动通信业务也就是我们常说的3G技术时技术革新的新一代成果，可以实现全球漫游同时在数据和音频、视频的处理上具有处理方式和速度上的优势，但是将其应用的记录仪终端还存在部分技术问题。因而经过上文对于各类通讯技术的讨论分析比较其优劣，可以得出结论，GPRS技术更适合用于本次设计进行数据传输。本次设计的GPRS在综合考虑工作状态和成本等方面因素后决定采用SIM900系列的双频GSM/GPRS模块来完成设计，该模块在设计中的主要功能是提供无线数据接口来保证信号的传递，不仅仅可应用于电力线路勘察，电力系统无线抄表，车辆轨迹检测系统等方面应用广泛。SIM900内嵌TCP/IP协议栈模块，釆用标准的工业接口，工作频率为其主要的工作频率为850/900、1800/1950MHZ，支持SIM卡接口，SPI接口，I2C、ADC、串行接口以及模拟音频接口。其封装尺寸较小，节约设计空间便于将其应用到记录仪这类便携式产品，同时在待机模式下具有低能耗的优点适于野外作业。SIM900的外围电路图见图3-5。BVAT为三个电源输入引脚，15个GND引脚直接接地。IGT（引脚1）外接到地的模拟开关，当拉低该引脚保持一秒后可以开启模块。GSM_TXD和GSM_RXD为和控制器STM32F103进行数据收发的信号线。netLED（引脚52）直接驱动外接的LED，用来指示GPRS当前在网络中的状态。LED隔800ms闪烁一次时，SIM900未进行网络注册，LED隔3秒闪烁一次时，SIM900注册到GSM网络，LED隔300ms快速闪烁时，SIM900注册到GPRS网络，LED熄灭时，SIM900未开始工作。RF（引脚60）外接SMA接口的射频天线，本系统中使用胶棒天线，与SIM900相匹配，工作频率为890—960MHz、1710—1880MHz。RI（引脚4）外接LED指示语音呼叫或短消息到达状态，待机情况下为高电平。当收到SMS时，RI脚拉低，持续120ms后又变回低电平。MICP和MICN（引脚20、21）为麦克风输入脚，SPP和SPN（引脚22、23）为音频输出脚。SIM900可对1.8V和3.0V两种SIM卡供电，工作时模块自动进行检测匹配,可以直图3-5SIM900外围电路图图3-6SIM卡接线图接连接同名段。SIM900与SIM卡的部分接口电路图见图3-6，在10口串联10K的电阻来进行阻抗匹配，为了保证工作过程中可以读取SIM卡，在走线时要尽可能的靠近SIM900的引脚连接SIM卡的引脚，避免出现引线过长而带来的SIM卡无法被识别。SIM900和STM32F103之间通过串口使用AT指令集进行通信。由于SIM900串口电平标准为2.8V,SRM32F103的串口电平为3.3.V,可以在相应引脚间串联一个1K的电阻进行匹配。3.2.5电源模块处于勘察现场便于携带的考虑，本设计选用DL-G50便携式24V移动电源，考虑到本次设计的电力线路勘察记录仪中STM32F103、JP7GPS模块以及温湿度传感器都需要3.3V供电，本设计的数据传输模块需要4.2V工作电压。因此本系统的供电电路先将24V转为5V,然后再分别转4.2V和3.3V。24V转5V的电路见图4-7，该电路釆用了LM2576开关稳压芯片，它内部装有基准稳压器和比较器以及可以保证52KHz稳定工作的振荡器，可以保证工作过程中异常情况下电流限制，其最高可接入40V的电压,输出电压3.3-15V可调，最大输出电流3A。图3-724V转5V电路5V转3.3V电路见图4-8，釆用了AS1117三端可调低压差线性稳压器，该芯片可在极宽的温度范围内工作，并具备过流保护功能，同时使用修正技术,保证输出电压的误差小于百分之一。图3-85V转3.3V电路SIM900模块的供电电路见图4-9，SIM900的电源电压为3.4V—4.5V,在模块正处于电线数据传输的工作状态时，可能会有2A的瞬时电流峰值,要保证记录仪能够安全稳定的工作必须保证电源的供电稳定性，因而本次设计考虑到稳定性因素选取了MIC29302作为供电芯片，利用其低压稳定器的特定稳定输入在4.2v。同时MIC29302还具有提供反向电流的功能，在发生电压瞬变时，可以快速瞬态反应进行过压保护。图4-95V转4.2V电路3.2.6显示模块本次设计的显示模块采用便携式液晶屏来支持，根据实际需求选择了LPH7366液晶屏，基于液晶屏设计的显示模块支持实时数据输入，可以支持多种串型通信协议，传输速率较快。同时将其安装在记录以上可以接入电源模块传输的3.3v电压，当工作电压较小时还会自动进行掉电保护，保护设备安全。LPH7366的外围电路图见图3-10。图4-10LPH7366外围电路图4勘察记录仪软件设计4.1温湿度传感器软件AM2303初始化后将物理地址发送给控制器STM32,并等待STM32发送指令，为保证正常进行工作至少要将总线拉低800us,至STM32所发送的信号结束后才可以释放总线，而STM32则需要对于传感器回复的响应信号进行判断是否命令存在错误之处，在确准无误后传感及开始采集温度湿度实时数据，根据I/O电平变化接收数据。AM2303与STM32之间的通信和同步，釆用单总线格式，一次传送40bit数据，STM32对温度高位、低位，湿度高位、低位的总和进行计算和校验。数据釆样一个周期工作过后，传感器转入非工作状态对外输出50us信号，等待处理器对其发出终止信号停止工作，直至再次得到处理器的起始信号。在数据的采集过程中，对于传感器数据的读取要有一定的时间间隔，若间隔的时间小于2s会造成数据难以成功传输且存在误差。本次设计所选用的温湿度釆集程序流程图见图4-1。图4-1温湿度釆集程序流程图4.2GPRS模块软件GPRS作为用于进行数据信息传输的交换的通路，负责将记录仪硬件系统所采集到的信息实时传输。本文所设计的GPRS模块主要包含晶振、定时器、时钟等，需要对锚块机型初始化，先行设定时钟频率后才能启动模块。该软件模块主要完成GPRS模块与单片机之间数据传输，设定单片机串口的工作方式为模式1,UART,8位，数据传输速率可变，定时器1工作方式为模式2,数据传输速率为9600b/s,晶振为11.0592MHzoGPRS模块SIM900正常启动后，对SIM900的初始化由单片机通过串口向SIM900模块发送AT指令来实现，由SIM900反馈回来的信息判断初始化是否成功。GPRS模块软件设计流程图见图5-2。图5-2GPRS软件流程图4.3GIS数据应用4.3.1GIS相关技术基于GIS广泛的数据源，这导致了GIS技术的应用过程依赖于其他信息技术的复合使用，针对GIS数据的分析处理能力和与GIS协同工作的方式，将其区分为一下分类，主要包括：桌面制图、计算机CAD、RS、GPS以及DBMS。（1）桌面制图桌面制图是利用地图作为工具来组织数据的信息系统，在用户交互方面也有很广的应用。系统的任务就是利用制作地图来产生数据库。但在空间分析和数据关系上桌面制图系统具有很大的局限性，缺乏相应的个性化能力。桌面制图系统的操作主要是局限于计算机上。（2）CAD计算机辅助设计(CAD)系统在建筑、水力、勘探行业应用十分广泛。随着技术的不断成熟和进步，CAD开始逐渐更多的被应用于地图设计领域，其本质也是设计地图作为数据库，可以进行简单的分析，但仍缺少管理数据的工具。（3）RS和GPS技术RS技术测量地球的各类信息主要应用传感器、照相机等，应用GPS、RS技术综合使用收集各类图像信息，方便对其进行数据分析和利用，为之后的进程更有利于研究，缺少了RS、GPS对GIS数据进行更新，难以真正的利用GIS技术。（4）数据库管理系统(DBMS)\t"/item/GIS%E6%8A%80%E6%9C%AF/_blank"数据库管理系统是专门被开发用于储存和管理数据，可以管理不同类型的数据，包括矢量型的地理数据。应用DBMS使得储存管理数据以及针对数据进行调用和回放变得更加便捷、直观，许多GIS系统基于它进行使用。4.3.2GIS数据库自从GIS系统逐渐得到应用，对于堪察所得空间数据开始可以进行合理的储存和管理，可以应用数据库调取数据有效的进行决策，因而对于GIS的定义也可以是通过分析和应用数据更好的管理。应用GIS的核心就是先建立GIS数据库。GIS数据库建立的流程图见图4-3。一个数据库系统最重要的部分是其功能和用途，数据库的功能和用途有管理数据的结构来决定。高效的应用组织、和管理数据可以减小构建数据库的复杂工作量，更有利于实现预定的功能。系统中信息和数据关系纷繁复杂，需要通过缜密的设计，才能使系统构建工作有目标、有步骤、有计划进行，建立的系统才能满足应用需要TOC\h\c"表"错误！未找到图形项目表。1．建立统一形式的数据描述结构，系统中涉及多学科的地理单元及其属性，应建立统一表格形式的描述结构；图4-3建立GIS数据库流程图2．建立统一的编码方案，尽量参考有关国际标准，为求与国家和行业（部门）编码方案一致或兼容；3．设计统一的图形表达形式；4．通过变换可实现数据信息共享，具备与若干其它常用格式间的转换能力。4.3.3数据矢量化数据矢量化是数据库数据与制图数据一体化的关键步骤，即通过对数据库要素图层进行编辑派生出制图数据，将制图数据信息录入数据库数据中，不仅能够对数据统一管理更新，同时数据可用于分析及数据处理。录入数据时检查数据的精度是否符合设计要求，并进行处理做好记录以此为依据进行二次检查。传统矢量化方法是在ArcGIS中通常采用编辑工具条进行数据矢量化，在创建要素过程中由于构造工具有限，矢量化后的地图数据质量不高，一般的面要素利用面构造工具进行绘制，导致要素不够平滑，需按照操作规范处理，如利用分割工具将要分割的要素分割为多个子要素，将重叠部分要素删除进行几何错误改正，以道路和重要地点重叠部分为例进行分割。数据矢量化过程属于属性录入的重要部分，数据库通过ID及X，Y坐标位置，Length等信息对空间地理实体进行存储，每个地理实体都有自己对应的属性数据。属性数据入库分为自动赋值与手动赋值，在此过程中将会自动赋值。对名称代码等无法自动生成的信息进行手动赋值，在编辑工具条处于开始编辑的状态，对要素属性表字段进行赋值。4.3.4建库制图一体化的实现建库与制图数据的结合就是在建库的基础上形成制图数据，并一同进行管理。制图数据源自数据库数据，其依照制图规范与数据库基础，制定可视化表达规则完成地图制图。在遵守规范和规则的基础上，形成了比例尺不同的地图符号库。由于地图是靠地图符号、注记等地图语言进行表示，而矢量化后的要素是以点、线、面三种几何形状表示，不同的点、线、面要素通过颜色区分，不能形象地对空间地理实体进行表达，为使制图美观实现地图符号化表达，为除注记图层之外的要素制作相应的符号。通过c语言语句实现不同比例尺的地图符号自适应配置，实现数据库数据向制图数据的转化。为满足地理信息数据入库和地理制图两种需求来进行GIS数据一体化研究，实现建库数据与制图数据有效结合，减少数据冗余，同时兼顾制图要求及数据库完整性,对于数据的维护及更新具有重要意义。4.3.5GIS地图在GIS数据库系统中所储存管理的数据，其主要显示内容是地理信息，对于地理信息和合理描叙需要建立在合理的地理参考系的基础上以坐标的形式表示。GIS系统对于所储存的数据的显示方式几乎都是一地图的形式进行直观表述，对于想要查询的信息也是在地图上进行便利的查询,针对实际要求所进行的GIS空间分析结果以及输出都是在地图上进行完成。由于GIS大多是以地图的方式来显示地理信息的，而地图是平面，地理信息则是在地球椭球面上的，因此，地图投影在GIS中是不可缺少的。例如，当GIS的地理数据库中的地理数据是以地理坐标（即经纬度）来存贮时，对于输入的以地图为数据源的空间数据必须通过投影变换来转换成地理坐标，然后才能装入到GIS的地理数据库中，而当需要显示或输出地图时，则必须将地理数据库中的地理坐标表示的空间数据通过投影变换成指定投影的平面坐标。由于GPS定位系统采用了WGS—84坐标系统，因此它测出的坐标都是基于WGS—84系统的，不可能与GIS系统的数据库位置坐标系统相同，所以必须将WGS-84坐标转换成与GIS数据库一致的坐标系统，这在处理数据时一定要注意。如我国目前绝大部分GIS系统采用北京54坐标系的平面投影形式，因此要先将WGS—84坐标经过基准坐标转换而得到北京54坐标。此外还需要进行投影变换(如高斯投影、兰勃持投影)，最后得到符合GIS系统内数据库要求的坐标位置形式。在GIS中，地理数据的显示往往可以根据用户的需要，指定各种投影。当所显示的地图与国家基本地图系列的比例尺一致时，往往釆用与国家基本系列地图所用的投影，因而在GIS地图上可以回放实际勘察轨迹，满足本设计的技术需求。5结论基于对电力线路勘察设计的研究，了解了电力线路勘察设计的意义所在，寻找出了目前电力线路勘察行业应用的技术和管理方式所存在的问题，从技术创新的角度出发，介绍了与本次设计相关的新技术以及应用新技术所采取的方法与传统方法的优劣指出相比较，应用GPS、GIS、GPRS等技术设计了便携式电力线路勘察记录仪，介绍了其硬件结构和元器件的选型，主要包括STM32系列微处理器，温湿度传感器，便携式电源模块，显示模块等，初步完成了设计所要求的各项功能和参数，并介绍了GIS数据库的构建、GIS地图轨迹回放及部分模块的软件设计框图，对于要解决的问题做出了介绍。虽然本设计未进行仿真实验，但为进一步地研究提供了可靠性。

参考文献[1]凌三力,王甫红,张万威.风云三号C卫星星载GPS/BDS实时定轨分析[J].测绘地理息:1-4[2021-05-13].[2]孙力.浅谈GPS-RTK技术在不动产测绘中的应用[J].四川水泥,2021(05):216-217.[3]于浩,赵玉荣,刘炎铭,刘大伟,张环宇.基于GPRS的智能门锁系统设计与实现[J].电子制作,2021(09):23-25.