免棱鏡全站儀結合RTK在架空線路改造中的應用

付江缺,高萬柱,張襲遠,吳慶芳

(中南電力設計院,湖北 武漢 430071)

免棱鏡全站儀結合RTK在架空線路改造中的應用

付江缺,高萬柱,張襲遠,吳慶芳

(中南電力設計院,湖北 武漢 430071)

以三峽配套的輸電線路冰災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技術和TOPCON免棱鏡全站儀相結合的野外作業方式大幅提高了數據采集的速度,研究架設儀器時的找直線原理并論述相應的操作方法。

線路改造;RTK;免棱鏡全站儀;找直線

隨著測繪軟硬件技術的發展,電力勘測設計已全面實現了數字化。利用RTK結合免棱鏡全站儀的作業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模式在電力建設行業中的應用,并從理論與實際結合的角度研究過程中的重要環節-“找直線”。

1 測量方案及前期準備

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運行單位,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定位精度可以達到10 mm±1 ppm[4],通視較差的地方完全可以將兩者結合同時使用,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(采集權屬信息等)1人,共5人。

1.2 前期準備

主要是工程任務的明確,相關資料的準備與檢查,儀器設備的測試以及與相關單位及院內相關職能部門的協調。

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

2 野外數據采集過程、原理及方法

線路冰災改造的主要目的是提高線路安全運行等級[5],一般是在已經建設好的塔位之間加塔,或者改塔(將原有塔位移動)。應已有塔位坐標及相應的平斷面圖。且在去現場之前,電氣專業依據既有斷面圖已經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別,定線過程對應為“找直線”,這一點也是電力線路改造測量中的重要環節。全站儀架設完成,對塔位間的距離及高程進行校核測量結束之后,主要工作則為測量兩塔位間架空的交叉跨越[6],同時結合其他專業設計人員的要求現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則主要用于地物補測,植被較多的塔位之間需用到多個直線樁時,RTK也要起到測量距離建立直線樁間連接關系的作用。

2.2 找直線原理

找直線,即架設儀器時,將其安置于兩直線塔中心的連線上。而中心掛點的連線投影到地面上和塔位中心連線基本重合,所以在實際操作過程中的對視目標直接為塔位的中心掛點,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,一般很難做到一次性成功,往往是以既有電力線為基礎,通過目視判定自己在電力線垂直下方時,架設儀器整平。此時需要平移一個距離A′A即可,而A′A=G1′G1＊S1/(S1+S2),在實際中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。

現場判斷滿足要求的方法如下:

因為全站儀可以照準G1塔位,從而通過實物可以直接估計出G1′G1,若能按規范要求反推出1個最小的G1′G1值,則更能指導現場的操作。對此,做如下探討:

在實際操作中選取S1/S2≤1,假定對中誤差A′A一定,那么顯然S1/S2越小對應的誤差值G1′G1越小,按規范要求[4]∠G1A′G2(真值應為180)的角度誤差應在±1′之內,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

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

2.3 定位及數據采集

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

GPS_RTK參考站架設在附近有利于信號發射傳輸的地方。鑒于RTK的相對精度較高,參考站坐標初始值設置為靜態時實測的當地坐標,再聯測塔位及全站儀架設的直線樁,之后開始流動站的測量,所補測的相關點位精度滿足要求。植被較多的塔位之間需用到多個直線樁時(見圖2),RTK也要起到測量距離建立直線樁間連接關系的作用。

圖2 植被密集處RTK連接直線樁示意

2.4 內業工作

數據傳輸使用TOPCON全站儀軟件,RTK數據傳輸使用LEICA Geo Office Combined軟件。

平斷面測量使用JX4數字攝影測量系統,并使用中南電力設計院編制的《架空送點線路測量信息軟件》(軟件編號 CL 0346)進行編輯,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、平斷面模型及相應的數據文件。

3 結 論

免棱鏡全站儀與 GPS_RTK相結合的作業模式是一種科技含量很高的方法,實踐證明其可以大幅提高現有工作效率。

當然,RTK目前依然有一定的局限性,作業中經常遇到信號不穩定的情況。且每架設一次儀器均需要時間,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地方,相互之間距離遠遠超過RTK數據鏈傳輸的范圍,意味著每設計一級塔都需要重新架設儀器。

目前,以深圳、江蘇省為首,很多省份都在逐步的研究省級區域的CORS系統[9],只需要一個接收的終端即可作業,其原理即:在全省均勻建立一個龐大的參考站群,將用戶的接收機納入到整個GPS網整體解算再將坐標通過移動信號發送到用戶接收機并實時顯示。其精度高,信號可以通過手機網絡傳輸。各省CORS都完善后,可以引入到電力勘測行業并將進一步提高工作效率。

[1]黃璘.我國電力行業“十一五”計劃的主要內容[J].水電勘測設計,2006(1):20-20.

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

[3]付江缺,段春燕,吳春.土地復墾地籍調繪及數據處理中的Matalab方法[J].測繪工程,2008,17(6):53-55.

[4]譚志彬,戴連君,過靜珺,等.北京市全球衛星定位綜合應用服務系統[J].測繪通報,2004(8):38-40.

[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,2008(8):57-58.

[6]奚毓敏.應重視送電線路平斷面圖測量中的質量隱患[J].電力勘測設計,2005(6):78-80.

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

[8]國家經濟貿易委員會.DL/T 5122—2000,500kV架空送電線路勘測技術規程[S].北京:中國電力出版社,2001.

[9]祁芳,劉暉.GPRS技術在CORS系統中的應用[J].全球定位系統,2003(1):37-40.

[10]萬幼川,劉良明,張永軍.我國攝影測量與遙感發展探討[J].測繪通報,2007(1):1-4.

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.

[責任編輯:張德福]