免棱鏡全站儀結(jié)合RTK在架空線路改造中的應(yīng)用

付江缺,高萬柱,張襲遠(yuǎn),吳慶芳

(中南電力設(shè)計(jì)院,湖北 武漢 430071)

免棱鏡全站儀結(jié)合RTK在架空線路改造中的應(yīng)用

付江缺,高萬柱,張襲遠(yuǎn),吳慶芳

(中南電力設(shè)計(jì)院,湖北 武漢 430071)

以三峽配套的輸電線路冰災(zāi)改造工程為研究對象,詳述500 kV線路改造測量的全過程;以RTK技術(shù)和TOPCON免棱鏡全站儀相結(jié)合的野外作業(yè)方式大幅提高了數(shù)據(jù)采集的速度,研究架設(shè)儀器時(shí)的找直線原理并論述相應(yīng)的操作方法。

線路改造;RTK;免棱鏡全站儀;找直線

隨著測繪軟硬件技術(shù)的發(fā)展,電力勘測設(shè)計(jì)已全面實(shí)現(xiàn)了數(shù)字化。利用RTK結(jié)合免棱鏡全站儀的作業(yè)手段是一種科技含量很高的方法[2-3],本文將以三峽防倒塌線路(±500 kV)改造工程為研究對象詳述該作業(yè)模式在電力建設(shè)行業(yè)中的應(yīng)用,并從理論與實(shí)際結(jié)合的角度研究過程中的重要環(huán)節(jié)-“找直線”。

1 測量方案及前期準(zhǔn)備

1.1 方案確定及人員配備

此次線路改造涉及荊門和襄樊超高壓局兩個(gè)運(yùn)行單位,以加塔為主。涉及地段多為丘陵,部分地方植被茂密,僅用全站儀難以滿足要求。鑒于RTK定位精度可以達(dá)到10 mm±1 ppm[4],通視較差的地方完全可以將兩者結(jié)合同時(shí)使用,以提高工作效率。

使用全站儀的小組為:測站1人,鏡站1人; RTK:守參考站一人,流動站1人;繪圖員(采集權(quán)屬信息等)1人,共5人。

1.2 前期準(zhǔn)備

主要是工程任務(wù)的明確,相關(guān)資料的準(zhǔn)備與檢查,儀器設(shè)備的測試以及與相關(guān)單位及院內(nèi)相關(guān)職能部門的協(xié)調(diào)。

RTK GPS(LEICA 1230 GPS)一套,TOPCON 3005LN一臺。

2 野外數(shù)據(jù)采集過程、原理及方法

線路冰災(zāi)改造的主要目的是提高線路安全運(yùn)行等級[5],一般是在已經(jīng)建設(shè)好的塔位之間加塔,或者改塔(將原有塔位移動)。應(yīng)已有塔位坐標(biāo)及相應(yīng)的平斷面圖。且在去現(xiàn)場之前,電氣專業(yè)依據(jù)既有斷面圖已經(jīng)做了初步的排塔方案。

2.1 過程概述

線路改造工程與線路終勘略有區(qū)別,定線過程對應(yīng)為“找直線”,這一點(diǎn)也是電力線路改造測量中的重要環(huán)節(jié)。全站儀架設(shè)完成,對塔位間的距離及高程進(jìn)行校核測量結(jié)束之后,主要工作則為測量兩塔位間架空的交叉跨越[6],同時(shí)結(jié)合其他專業(yè)設(shè)計(jì)人員的要求現(xiàn)場確定所需加塔的塔位并測量出塔基斷面及既有線路電力線的線高。而RTK則主要用于地物補(bǔ)測,植被較多的塔位之間需用到多個(gè)直線樁時(shí),RTK也要起到測量距離建立直線樁間連接關(guān)系的作用。

2.2 找直線原理

找直線,即架設(shè)儀器時(shí),將其安置于兩直線塔中心的連線上。而中心掛點(diǎn)的連線投影到地面上和塔位中心連線基本重合,所以在實(shí)際操作過程中的對視目標(biāo)直接為塔位的中心掛點(diǎn),避免地面障礙物對視線的限制,如圖1所示。

圖1 找直線示意圖

圖1中,A′為儀器架設(shè)處,G1、G2為直線塔塔位中心處,S1為A′和G1間的距離,S2為A′和G2間的距離,θ為A′G2與AG2的夾角。

找直線時(shí),一般很難做到一次性成功,往往是以既有電力線為基礎(chǔ),通過目視判定自己在電力線垂直下方時(shí),架設(shè)儀器整平。此時(shí)需要平移一個(gè)距離A′A即可,而A′A=G1′G1＊S1/(S1+S2),在實(shí)際中S1、S2及G1′G1是可以估算出來的,那么A′A自然也可以估算出。每平移一次,θ+β就減小一次,直到θ+β滿足要求即可。1～3次對中整平后可以滿足要求。

現(xiàn)場判斷滿足要求的方法如下:

因?yàn)槿緝x可以照準(zhǔn)G1塔位,從而通過實(shí)物可以直接估計(jì)出G1′G1,若能按規(guī)范要求反推出1個(gè)最小的G1′G1值,則更能指導(dǎo)現(xiàn)場的操作。對此,做如下探討:

在實(shí)際操作中選取S1/S2≤1,假定對中誤差A(yù)′A一定,那么顯然S1/S2越小對應(yīng)的誤差值G1′G1越小,按規(guī)范要求[4]∠G1A′G2(真值應(yīng)為180)的角度誤差應(yīng)在±1′之內(nèi),由此得到

因S1/S2≤1,那么θ≤β恒定,為得到最小的G1′G1,取

兩塔位間的最小檔距約為300～400 m,按300 m帶入式(4),得

在現(xiàn)場操作中采用正倒鏡法[7],倒鏡后對著塔位G1處根據(jù)中心掛點(diǎn)上的螺絲等具有標(biāo)稱直徑的實(shí)物即可很好地判定直線是否找準(zhǔn),在范圍之內(nèi)G1′G1越小越好。

2.3 定位及數(shù)據(jù)采集

架設(shè)好全站儀后,對于架空的跨越及既有電力線高直接用免棱鏡+斜距模式進(jìn)行測量,而現(xiàn)場放樣塔位時(shí)則用棱鏡模式,按要求測出塔基斷面圖,按規(guī)范[8]半測回即可滿足要求。

GPS_RTK參考站架設(shè)在附近有利于信號發(fā)射傳輸?shù)牡胤?。鑒于RTK的相對精度較高,參考站坐標(biāo)初始值設(shè)置為靜態(tài)時(shí)實(shí)測的當(dāng)?shù)刈鴺?biāo),再聯(lián)測塔位及全站儀架設(shè)的直線樁,之后開始流動站的測量,所補(bǔ)測的相關(guān)點(diǎn)位精度滿足要求。植被較多的塔位之間需用到多個(gè)直線樁時(shí)(見圖2),RTK也要起到測量距離建立直線樁間連接關(guān)系的作用。

圖2 植被密集處RTK連接直線樁示意

2.4 內(nèi)業(yè)工作

數(shù)據(jù)傳輸使用TOPCON全站儀軟件,RTK數(shù)據(jù)傳輸使用LEICA Geo Office Combined軟件。

平斷面測量使用JX4數(shù)字?jǐn)z影測量系統(tǒng),并使用中南電力設(shè)計(jì)院編制的《架空送點(diǎn)線路測量信息軟件》(軟件編號 CL 0346)進(jìn)行編輯,縱向比例1∶500、橫向比例 1∶5 000;塔基斷面生成比例1∶200;最后生成平斷面CAD圖、平斷面模型及相應(yīng)的數(shù)據(jù)文件。

3 結(jié) 論

免棱鏡全站儀與 GPS_RTK相結(jié)合的作業(yè)模式是一種科技含量很高的方法,實(shí)踐證明其可以大幅提高現(xiàn)有工作效率。

當(dāng)然,RTK目前依然有一定的局限性,作業(yè)中經(jīng)常遇到信號不穩(wěn)定的情況。且每架設(shè)一次儀器均需要時(shí)間,尤其在線路改造工程中,要改造的塔位一般不會集中在同一個(gè)地方,相互之間距離遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過RTK數(shù)據(jù)鏈傳輸?shù)姆秶?意味著每設(shè)計(jì)一級塔都需要重新架設(shè)儀器。

目前,以深圳、江蘇省為首,很多省份都在逐步的研究省級區(qū)域的CORS系統(tǒng)[9],只需要一個(gè)接收的終端即可作業(yè),其原理即:在全省均勻建立一個(gè)龐大的參考站群,將用戶的接收機(jī)納入到整個(gè)GPS網(wǎng)整體解算再將坐標(biāo)通過移動信號發(fā)送到用戶接收機(jī)并實(shí)時(shí)顯示。其精度高,信號可以通過手機(jī)網(wǎng)絡(luò)傳輸。各省CORS都完善后,可以引入到電力勘測行業(yè)并將進(jìn)一步提高工作效率。

[1]黃璘.我國電力行業(yè)“十一五”計(jì)劃的主要內(nèi)容[J].水電勘測設(shè)計(jì),2006(1):20-20.

[2]楊軍,郭波,劉德兒.GPS結(jié)合全站儀在電力勘測中的應(yīng)用[J].江西測繪,2006(1):59-62.

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[5]黃貴云.對輸電線路抗冰改造的一些思考[J].貴州電力技術(shù),2008(8):57-58.

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[7]王曉東.高壓輸電工程中不通視情況下復(fù)測方法研究[J].天津電力技術(shù),2008(4):28-30.

[8]國家經(jīng)濟(jì)貿(mào)易委員會.DL/T 5122—2000,500kV架空送電線路勘測技術(shù)規(guī)程[S].北京:中國電力出版社,2001.

[9]祁芳,劉暉.GPRS技術(shù)在CORS系統(tǒng)中的應(yīng)用[J].全球定位系統(tǒng),2003(1):37-40.

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Match usage of total-station instrument without prism and RTK in electric power line reconstruction survey

FU Jiang-que,GAO Wang-zhu,ZHANG Xi-yuan,WU Qing-fang

(Central Southern Electric Power Design Institute,Wuhan 430071,China)

Based on the p roject for snow disaster reconstruction,the w hole p rocess of electric power survey in 500 kV operation of Three Gorges is introduced in detail in this paper.Field working w ith RTK combined to tal-station instrument w ithout p rism greatly imp roves the speed in data collection.The p rincip le of find-line is deep ly studied and its operation method is given.

line reconstruction;RTK;to tal-station instrument w ithout p rism;find-line

P228

A

1006-7949(2010)04-0075-02

2009-11-06

付江缺(1983-),男,碩士研究生.

[責(zé)任編輯:張德福]