架空送電線路對地及交叉跨越距離的測量

余啟育

（廣東電網(wǎng)有限責任公司江門臺山供電局，廣東 江門529200）

0 引言

國家能源局DL／T741—2010《架空輸電線路運行規(guī)程》對于架空送電線路的導線對地面、河流的距離以及對電力線路、弱電線（指電話線、有線電視、光纜等通信線）、鐵路、公路、地上／地下構筑物的交叉跨越距離均作了具體規(guī)定，但隨著架空送電線路的長期運行，下列原因會導致對地及交叉跨越距離發(fā)生變化：（1）在線路下面或其附近實施新建或改建工程，如道路、填土、電信線路或低壓線路等。（2）由于改造工作移動了桿塔或改變了桿塔的尺寸、絕緣子串的長度。（3）導線松了而未調(diào)整或導線經(jīng)過長時運行而拉長。（4）由于相鄰兩檔內(nèi)荷重不均勻，導線在懸垂線夾內(nèi)滑動。

當架空送電線路的導線對地和交叉跨越距離發(fā)生變動時均需重新測量，測量方法有用絕緣測繩、絕緣測高桿直接測量和用全站儀間接測量。絕緣測繩、絕緣測高桿使用較簡單，但受地形條件和測量尺長度限制大。下面主要針對全站儀測量方法展開探討。

1 常規(guī)測量法

當目標點P的下方可以放置反光棱鏡時，利用全站儀的懸高測量功能可以測出空中目標距地面點的高度，測量原理如圖1所示。

圖1 懸高測量原理圖

（1）將全站儀架設在距離測量對象較遠處a點，使得測站望遠鏡到目標點P的垂直角度小于45°。因為垂直角較大的話，三角函數(shù)推算出來的高差誤差較大。（2）在目標點P投影到地面上的基準點架起棱鏡。測站和地面基準點的連線，最好與送電線路走向垂直相交。（3）進入全站儀的懸高測量程序，輸入棱鏡高度v，瞄準棱鏡并按測量鍵，測出測站與棱鏡的距離。（4）松開望遠鏡垂直方向的制動，照準棱鏡上方的目標點P，全站儀會隨著垂直度盤的轉動，實時顯示出對應的目標點P到地面的高差H。

由上述步驟可見，當目標點下方可以放置反光棱鏡時，利用全站儀來進行懸高測量很方便。值得注意的是，要想利用懸高測量功能測出目標點的正確高度，必須將反射棱鏡恰好安置在被測目標點的投影點，否則測出的結果將是不正確的。

2 單向測量法

當目標點下方為河流、湖泊、山谷等無法放置反光棱鏡的地形時，從圖2中可以看出，當反光棱鏡安置的位置偏離P點的投影點d而放置至c點時，用全站儀進行懸高測量得出的數(shù)值實際上是點P′距地面的“視懸高”H′，也就是說反光棱鏡只要偏離被測目標的鉛垂線，全站儀就無法得到正確的結果。c點和d點相差的距離越大，“視懸高”H′和真正的懸高H 的誤差也就越大。

圖2 反光棱鏡偏離目標示意圖

這種特殊情況下既沒有辦法安置棱鏡，又得不到其投影點，此時可以使用單向測量法，測量原理如圖3所示。

圖3 單向測量法懸高測量原理圖

（1）在遠離目標的a點處安置全站儀，在aP方向線上適當位置c點安置反射棱鏡，用全站儀的懸高測量功能測出P點的“視懸高”H1和P點的豎直角α，那么此時真正的懸高H為：

式中，Dcd為棱鏡安置點至P點的水平距離，為未知數(shù)。

（2）接著在aP方向線上適當位置b點安置全站儀，安置反射棱鏡位置不變（c點），用全站儀的懸高測量功能測出P點的“視懸高”H2和P點的豎直角β，那么此時真正的懸高H為：

（3）根據(jù)以上兩式消去Dcd可得出真正的懸高H 公式：

將以上測出的“視懸高”H1、H2和豎直角α、β代入上式，即可求得真正的懸高H。

3 三角函數(shù)法

單向測量法在測定單個目標時比較好用，但當某一相導線因為松弛需對這相導線上多個目標點進行測定時，由于單向測量法每測定一個點都需設置2個測站，測量工作量很大。利用方位交匯法，可以測量線路上的固定點和待測目標點的坐標，通過測設的方法確定出待測點的投影位置，然后運用三角函數(shù)計算的方法得出結果。如圖4所示，b、c兩點為電力線路導線的固定點，P 為線路上的目標點，a為全站儀測站 點，a′、b′、c′、P′為這幾點在水平面上的投影點。利用正弦、余弦三角函數(shù)法，可以計算出測站點a至目標點P的水平距離和懸高H。

圖4 三角函數(shù)法懸高測量原理圖

（1）在遠離目標的a點處安置全站儀，在導線的固定點b下方投影點安置反射棱鏡，并將此方向角度置零，測出測站a與棱鏡b的水平距離Da′b′。投影圖如圖5所示。

圖5 三角函數(shù)法水平投影圖

（2）在導線的固定點c點下方投影點安置反射棱鏡，測出測站a與棱鏡c的水平距離Da′c′和∠bac的水平夾角α。

（3）根據(jù)余弦定理計算出導線的固定點b、c的水平距離為：

式中，Da′b′為a點至b點的水平距離；Da′c′為a點至c點的水平距離。

（5）轉動全站儀，照準導線上的任意目標點P，測出∠baP的水平夾角γ和垂直夾角θ，根據(jù)正弦定理有

（6）目標點P的高程：HP＝測站高程＋儀器高＋Da′P′·tanθ。

（7）再用全站儀測出水面的高程后，用目標點P的高程減去水面的高程即可得出導線懸高H。

4 雙站三角函數(shù)法

本方法主要是對三角函數(shù)法的一個補充完善，如圖6所示，當由于地形和通視問題限制無法在固定點b、c下方投影點安置反射棱鏡時，可以采用雙站三角函數(shù)法的方法進行懸高測量。利用雙站三角函數(shù)法，通過多增加一個測站d，可以計算出測站a到導線的固定點b、c的水平距離，再通過三角函數(shù)法來進行懸高測量。

圖6 雙站三角函數(shù)法懸高測量原理圖

（1）以三角函數(shù)法為基礎，在合適的位置增設測站點d，在d點安置全站儀，在測站點a安置反射棱鏡，測出測站d與棱鏡a的水平距離Da′d′和∠bda的水平夾角d1、∠cda的水平夾角d2。投影圖如圖7所示。

圖7 雙站三角函數(shù)法水平投影圖

（2）在測站點a安置全站儀，測出∠dab的水平夾角a1、∠dac的水平夾角a2。

（5）求出 Da′b′、Da′c′后，可按三角函數(shù)法的第（3）～（7）步來測出目標點P的懸高。

為提高測量精度，在選定測站時，應注意2個測站的間隔不宜太近，以防在計算過程中由于四舍五入而產(chǎn)生新的誤差。

5 結語

利用全站儀來測量架空送電線路對地及交叉跨越距離是一種方便、快捷、精確的作業(yè)手段，本文所述方法中，常規(guī)測量法簡單快捷，單向測量法可以有效解決投影點處無法安置反光棱鏡的問題；三角函數(shù)法及雙站三角函數(shù)法可以對導線上多個目標點進行測定，以有效地解決文中所述的問題，從而得到被測目標點的精確對地及交叉跨越距離。

［1］唐云巖.送電線路測量［M］.中國電力出版社，2004

［2］陳久強，劉文生.土木工程測量［M］.第2版.北京大學出版社，2012