一種用于高壓輸電線高度精確測(cè)量的遙控棱鏡

湯青松　武威　張婧　湯文博

摘 要：高壓輸電線一般位于較偏遠(yuǎn)的地方，地形復(fù)雜，在當(dāng)前的儀器和技術(shù)條件下，測(cè)量誤差一般在30-50cm。規(guī)劃和工程設(shè)計(jì)人員為保證工程質(zhì)量，要加大安全距離，不可避免地提高了工程造價(jià)。一種用于高壓輸電線高度精確測(cè)量的遙控棱鏡輕松解決了這一難題。

關(guān)鍵詞：高壓輸電線；高度誤差；遙控棱鏡；精確測(cè)量

1 概述

在工程設(shè)計(jì)及施工階段往往需測(cè)量與工程線路交叉的高壓線或管道的高程及其與線路的凈空，為了確定最小安全高度，需要知道輸電線的高程。

由于無(wú)法接觸輸電線，對(duì)高壓線的垂直投影位置又無(wú)精確確定方法，特別是在河流、山區(qū)和荊棘縱生的丘陵地帶測(cè)量難度大誤差更大，工作人員勞動(dòng)強(qiáng)度大，為了能給設(shè)計(jì)和線路路徑選擇提供可靠依據(jù)，對(duì)高壓輸電線高度的精確測(cè)量是至關(guān)重要的，為此有一種用于高壓線高度測(cè)量的遙控飛行棱鏡，將使得該測(cè)量工作變得準(zhǔn)確而又簡(jiǎn)單。

2 工程概況

高壓輸電線一般位于偏遠(yuǎn)的地區(qū)，地勢(shì)相對(duì)比較復(fù)雜（復(fù)雜的地形包括山地、平原、丘陵），所以給測(cè)量高壓輸電線的高程帶來(lái)非常大的難度。在這樣的客觀條件下，需要反復(fù)測(cè)量，多次測(cè)量，才可以測(cè)得粗略的高度數(shù)據(jù)。

3 目前測(cè)量高壓輸電線高度的方法

（1）經(jīng)緯儀配合鋼尺測(cè)量。

（2）GPS測(cè)量精度已達(dá)厘米級(jí)，但目前在大多數(shù)場(chǎng)地環(huán)境中測(cè)量高壓線高度受到極大限制，無(wú)法實(shí)施。

（3）全站儀測(cè)量：全站儀直接測(cè)量，往往因目標(biāo)物體的表面反光性能不強(qiáng)，誤差很大；目前常用的方法：在線下方安置棱鏡，用全站儀測(cè)出目標(biāo)點(diǎn)、棱鏡與水平面之間的夾角及棱鏡與全站儀之間的距離，可換算出高壓線高度，但該方法一般因架設(shè)棱鏡位置的不準(zhǔn)確或不能到達(dá)正確位置誤差達(dá)30-50厘米。

4 創(chuàng)新方法

針對(duì)使用全站儀測(cè)量的方法，提出以下創(chuàng)新措施：

（1）一種用于高壓線高度測(cè)量的遙控飛行棱鏡是具360°可測(cè)量的。

（2）用于高壓線高度測(cè)量的遙控飛行棱鏡是可以懸掛在高壓線上的。

（3）組成飛行棱鏡的外形殼體、葉片、棱鏡均是輕質(zhì)耐高壓絕緣材料制成的，且其動(dòng)力核心部件金屬部分體積小于100mm。

（4）由于高壓線的芯線一般為鋼絲，所以正確使用電磁吸附裝置將可以解決遙控飛行棱鏡在飛行至高壓線附近時(shí)，開(kāi)啟棱鏡的電磁吸附裝置，使其在接近高壓線時(shí)吸附到高壓線下，實(shí)施懸掛動(dòng)作，在其重力作用下，從而完成在高壓線下安置測(cè)量棱鏡的任務(wù)，此時(shí)可以停止遙控飛行棱鏡的飛行動(dòng)作，進(jìn)行高壓線高度測(cè)量；當(dāng)完成任務(wù)后，開(kāi)啟遙控飛行棱鏡的飛行動(dòng)作后再停止電磁鐵的工作，此時(shí)可以將遙控飛行棱鏡返程收回。

5 方案設(shè)計(jì)（如圖1所示）

（1）在高壓輸電線測(cè)量位置安置遙控飛行棱鏡：高壓輸電線的芯線一般為鋼絲，所以測(cè)量員需要開(kāi)啟遙控飛行棱鏡的電磁吸附裝置。在遙控飛行棱鏡接近高壓輸電線時(shí)被吸附到高壓輸電下，在重力作用下，完成懸掛安置。

（2）停止遙控飛行棱鏡的飛行動(dòng)作。

（3）將全站儀安置在免受干擾的位置，并且利用全站儀測(cè)量豎直角的功能，讀出遙控飛行棱鏡的中心點(diǎn)的仰角即α1。α1的角度需控制在30°-45°之間，這區(qū)間測(cè)量誤差較小，如果超限，可再次調(diào)整測(cè)站點(diǎn)的位置A，盡量滿足技術(shù)要求為止。

（4）利用全站儀測(cè)量出至遙控飛行棱鏡中心點(diǎn)E的斜距S。

（5）利用公式L=S.cosα1現(xiàn)場(chǎng)計(jì)算出遙控飛行棱鏡E點(diǎn)正下方的水平投影點(diǎn)B點(diǎn)至測(cè)站點(diǎn)的準(zhǔn)確距離即平距L。

（6）測(cè)量員需目測(cè)將反光棱鏡安置在遙控飛行棱鏡E點(diǎn)正下方投影點(diǎn)的大致位置。并利用全站儀讀出俯角α2，斜距S2。

（7）利用公式L1=S2cosα2編程計(jì)算出需，y由此可以得出正確平距L與校核平距L1的差值Ls。

（8）測(cè)量員按照7條計(jì)算得出的差值Ls移動(dòng)反光棱鏡的位置，使下部反光棱鏡能準(zhǔn)確位于遙控飛行棱鏡E的正下方投影點(diǎn)D點(diǎn)。

（9）根據(jù)公式H=L*（tanα1+tanα2）遙控飛行棱鏡中心點(diǎn)E點(diǎn)到D點(diǎn)的高程H。

（10）遙控飛行棱鏡的懸掛高度H1與其正下方棱鏡的懸掛高度H2是已知的，高壓輸電線的準(zhǔn)確高度H0可通過(guò)H0=H+H1+H2計(jì)算得到。

（11）為保證測(cè)量成果高度準(zhǔn)確，可進(jìn)行二次復(fù)核測(cè)量，提供數(shù)據(jù)備案，將數(shù)據(jù)進(jìn)行比對(duì)，求取平均值。

備注：遙控飛行棱鏡具有360°可以測(cè)量的性質(zhì)。

6 結(jié)束語(yǔ)

使用遙控飛行棱鏡，能準(zhǔn)確測(cè)量輸電線的高程，給規(guī)劃設(shè)計(jì)提供可靠的高程數(shù)據(jù)，為施工單位確定準(zhǔn)確的安全高度，能有效實(shí)現(xiàn)對(duì)高壓輸電線的高度精確在5cm之內(nèi)，有效實(shí)現(xiàn)減輕測(cè)量勞動(dòng)強(qiáng)度；降低工程設(shè)計(jì)及施工階段線路改造方案總造價(jià)。

參考文獻(xiàn)

[1]何保喜.全站儀測(cè)量技術(shù)[M].黃河水利出版社，2005.

[2]中華人民共和國(guó)建設(shè)部.GB50026-2007.中華人民共和國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)工程測(cè)量規(guī)范[S].