三維導線數據處理系統在電力工程中的應用

李斌　杜云霞　江峻毅

(1山東電力工程咨詢院有限公司山東濟南250013;2山東省國際信托有限公司山東濟南250103）

三維導線數據處理系統在電力工程中的應用

李斌1杜云霞2江峻毅1

(1山東電力工程咨詢院有限公司山東濟南250013;2山東省國際信托有限公司山東濟南250103）

基于三維導線測量和數據處理中存在的問題，研究開發了平面導線和三角高程測量數據采集和處理的一體化作業系統，可以實現外業觀測數據的自動記錄，觀測數據的預處理和數據的三維平差計算等功能，可以節省外業觀測記錄和內業計算的時間，提高了工作效率。通過具體的工程實例，驗證了該系統在電力工程測量中的可行性。

控制網導線三角高程測量一體化作業

1　引言

三角高程測量已經成為高精度高程控制測量的一種有效手段［1-2］。采用平面導線控制測量和三角高程測量作業方法進行廠區及變電站的測量作業既可以滿足設計和規范的要求，又可以簡化生產流程，具有很好的經濟效益［3-4］。本文基于以上問題，提出了三維導線測量數的一體化處理系統，并應用到生產實踐中。

2　三維導線測量及數據處理系統設計

2.1三角高程測量的原理

在全站儀進行往返測量時，如果觀測是在相同氣象條件下進行的，特別是在同一時間進行，則可假定大氣折光系數對于反向觀測基本相同，因此K往=K返。又S往2·cosα往2和S返2·cosα返2同是A、B兩點間的平距,也可認為近似相等，可得對向觀測計算高差的基本公式為:

式中：S往、S返和α往、α返分別為往返觀測的斜距和豎直角,i往、i返和V往、V返分別為往返觀測的儀器高和棱鏡高，K往和K返分別為往返觀測時的大氣折光系數。

根據誤差傳播定律，對上式進行微分，并轉為中誤差關系式2，

式中:mh為往返觀測平均高差中誤差,mα往、mα返、mS往、mS返分別為往返豎直角和斜距中誤差,mi往、mi返、mV往、mV返分別為往返儀器高和棱鏡高量取中誤差為將角值化成弧度值。由于觀測條件相同，因此mα往=mα返=mα，mS往=mS返=mS，S往=S返=S，mi往=mi返=mV往=mV返=m,mα往=mα返=mα。

上式可簡化為：

為了分析其精度，本研究選取常用的mα=±2″精度的全站儀為例，按測距500m計算，其測距精度為mS=±（2+2×10-6D）mm，取mS=±3mm，儀器高和棱鏡高的量取誤差為±2mm。同時取2倍的中誤差為極限誤差，與四等三角高程測量的限差進行比較。可以得出，在角度為30度的較大垂直角觀測時，其極限誤差為3.73mm，小于四等三角高程限差。

2.2三維導線測量數據處理系統設計

三維導線測量數據一體化數據處理系統，主要由以下幾個主要模塊：

（1）數據自動采集模塊：根據導線控制測量特點并結合現有的Leica TS06-2″型全站儀的可編程的特性，與leica公司聯合開發了“多測回測角”功能，可以直接記錄觀測的水平角、垂直角、距離、儀器高、覘標高等數據。

新時代背景下，城市化的發展也進入了一個新的階段，新時期對于城市規劃的要求自然也進一步提高。自然環境保護力度加大，人性化的規劃需求的加強以及其他方面的綜合因素，要求必須從我國實際情況出發來對城市進行綜合、科學和可持續的規劃建設。

（2）數據傳輸模塊：通過建立便攜機與全站儀的通訊連接，利用軟件的預處理功能，自動計算導線和三角高程測量數據，已知點數據可手工輸入也可調用已知點文件。生成符合平差軟件“cosawin”和“南方平差易”格式的數據文件（可校核比較將兩種平差軟件的計算結果）。

（3）數據預處理模塊：數據文件整理完成后，通過該模塊進行數據預處理，計算相鄰控制點間高差及水平距離，用于后續三維數據聯合平差。

（4）三維數據聯合平差及成果輸出模塊：觀測數據經過數據預處理后根據已知數據自動生成平差數據文件。

由以上數據處理系統各模塊的功能，可以實現導線和三角高程測量數據的傳輸、計算、預處理、平差計算、生成報告等步驟的一體化作業。

3　實例分析

結合具體工程進行實例分析。臨沂市某220kV變電站位于某丘陵地形，溝坎較多，測圖面積約150m*200m，布設控制樁時考慮如果采用水準儀會有諸多不便、費工費時，故決定采用三維導線數據一體化處理系統進行作業。

為檢查三維導線測量數據一體化數據處理系統的測量精度，本工程還專門采用電子水準儀聯測5個控制點高程。

對比可得：

數據比較

由此可以看出，采用全站儀三角高程測量完全能夠滿足小區域控制測量要求。

4　結論

電力工程測量中，小區域內用全站儀進行導線和三角高程測量方法代替傳統的控制測量，方法簡單易行,測量速度較傳統方法快的多,為今后快速、準確建立控制網提供了又一新的途徑。本文提出的一體化測量系統實現了外業自動記錄角度和距離觀測數據，自動計算角度和高差閉合差，自動生成符合平差計算要求的導線和高程平差數據文件，大大提高了電力工程控制測量的生產效率和質量。

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P258[文獻碼]B

1000-405X（2015）-7-436-1