免棱鏡全站儀在架空輸電線路勘測中的應(yīng)用

許玉龍+陳曉寧

（鄭州地海天工業(yè)測量有限公司 河南 鄭州 450006）

摘 要：通過架空輸電線路勘測工程實(shí)際案例，總結(jié)了免棱鏡測距技術(shù)在測量交叉跨越點(diǎn)高程作業(yè)中的應(yīng)用及方法。與傳統(tǒng)帶棱鏡全站儀作業(yè)方法進(jìn)行了對(duì)比，分析了免棱鏡全站儀在架空輸電線路勘測中的應(yīng)用優(yōu)勢。

關(guān)鍵詞：全站儀，免棱鏡測距技術(shù)，跨越點(diǎn)高程

1免棱鏡全站儀簡介

隨著科技的不斷進(jìn)步，測繪儀器設(shè)備迅速發(fā)展，新儀器不斷的出現(xiàn)。在全站儀方面的重要發(fā)展是長距離棱鏡全站儀的出現(xiàn)，免棱鏡全站儀的免棱鏡視距由初期幾十米發(fā)展到當(dāng)前的一千米以上。目前長距離免棱鏡全站儀主要有徠卡（Leica）1200系列、拓普康GPT-3000LN系列和天寶5600系列，具有代表的長距離免棱鏡全站儀是2004年瑞士徠卡公司在市場上推出的徠卡TPS1202全站儀和2005年日本拓普康公司推出的3002LN全站儀。前者采用激光免棱鏡測距，在視線良好的條件下，免棱鏡距可達(dá)400～500米，后者采用脈沖激光測距，在視線良好的條件下，免棱鏡測距可達(dá)1100米。 免棱鏡全站儀對(duì)于控制、地形和工程測量都具有重要作用，例如對(duì)于人們無法攀登的懸崖陡壁的地形測量、地下大型工程的斷面測量、建筑物的變形測量等，采用免棱鏡全站儀測量可以大大節(jié)約時(shí)間，提高勞動(dòng)效率。

架空輸電線路勘測時(shí)，最常遇到的情況是設(shè)計(jì)線路跨越原有電力線，需要測量原有電力線被跨越點(diǎn)的高程。本文主要介紹帶棱鏡全站儀和免棱鏡全站儀在架空輸電線路勘測時(shí)測量交叉跨越電力線被跨越點(diǎn)高程的方法及應(yīng)用，比較其優(yōu)劣。

2測量被跨越點(diǎn)高程的方法

2.1帶棱鏡全站儀測量被跨越點(diǎn)高程的方法

根據(jù)規(guī)程規(guī)范，某條架空輸電線設(shè)計(jì)和施工時(shí)，跨越另一條電力線，需確定兩條電力線間跨越點(diǎn)的垂直距離以保證安全，那么我們就需確定原有電力線被跨越點(diǎn)的高程。交叉跨越的原則為高等級(jí)跨低等級(jí)，所以當(dāng)設(shè)計(jì)電力線等級(jí)高于被跨越電力線等級(jí)時(shí)，需要測量被跨線路最上部的地線或者導(dǎo)線的被跨越點(diǎn)；當(dāng)設(shè)計(jì)電力線等級(jí)低于被跨電力線等級(jí)時(shí)，需要測量被跨線路最下部的地線或者導(dǎo)線的被跨越點(diǎn)。

如圖1，假設(shè)設(shè)計(jì)電力線為AB，被跨越電力線為CD，用RTK在AB的地面投影上找出遠(yuǎn)近距離合適（過近會(huì)使得全站儀在瞄準(zhǔn)電力線CD上被跨越點(diǎn)O時(shí)仰角過大不方便觀測，過遠(yuǎn)會(huì)使得全站儀接收不到反射信號(hào)），且方便全站儀架站觀測的地面兩點(diǎn)A'、B'。在A'、B'兩點(diǎn)打上木樁，在木樁上打釘子。用RTK測出A'、B'兩點(diǎn)平面坐標(biāo)和高程Ha'、Hb'，一般要求平面誤差不超過3cm，高程誤差不超過5cm（RTK測量點(diǎn)的方法這里不再闡述）。在被跨越電力線CD的地面投影上找出任意兩點(diǎn)C'、D'，不用打木樁，直接測出兩點(diǎn)平面坐標(biāo)即可。將A'、B'、C'、D'四點(diǎn)的平面坐標(biāo)展繪在CAD上，連接A'B'和C'D'兩直線，查詢出兩直線交點(diǎn)的平面坐標(biāo)，此平面坐標(biāo)即為被跨越點(diǎn)O的平面坐標(biāo)以及點(diǎn)O的地面投影點(diǎn)O'的平面坐標(biāo)。用RTK找出地面點(diǎn)O'，并打上木樁和釘子。在點(diǎn)O'上架設(shè)棱鏡，在點(diǎn)A'上架設(shè)全站儀并量取儀器高h(yuǎn)。設(shè)站輸入儀器高h(yuǎn)、相對(duì)坐標(biāo)（0，0，Ha'）（其中Ha'為A'的高程），后視點(diǎn)B'并將水平角置0度，瞄準(zhǔn)棱鏡測出A'、O'兩點(diǎn)的平距L（即A'、O兩點(diǎn)的平距），再瞄準(zhǔn)被跨越點(diǎn)O，測得豎直角α，則有被跨越點(diǎn)O的高程：

Ho= Ha'+h +L*tanα

一般要求，除了測量被跨越點(diǎn)O的高程還需要測量被跨越點(diǎn)兩側(cè)點(diǎn)O1和O2的高程，方法和測量被跨越點(diǎn)O的高程方法一樣，只是多一步測量點(diǎn)O1和O2的相對(duì)坐標(biāo)，以確認(rèn)O1和O2兩點(diǎn)到設(shè)計(jì)線路中心線的距離（即所測得相對(duì)坐標(biāo)的橫坐標(biāo)絕對(duì)值）。在點(diǎn)A'和B'分別用全站儀測一個(gè)測回，以便檢查數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。

根據(jù)實(shí)際情況，可能被跨電力線最上部、最下部的地線或者導(dǎo)線不止一條，則都要進(jìn)行測量以保證提供的數(shù)據(jù)準(zhǔn)確可靠。至于精度，只要按照規(guī)程規(guī)范操作儀器，所測得的平面和高程數(shù)據(jù)誤差不會(huì)超過10厘米，完全能保證電力線路設(shè)計(jì)使用。

2.2免棱鏡全站儀測量被跨越點(diǎn)高程的方法

免棱鏡全站儀測量被跨越點(diǎn)高程的方法和傳統(tǒng)方法原理基本相同。由于免棱鏡全站儀可以直接瞄準(zhǔn)被跨越點(diǎn)O測得A'、O兩點(diǎn)的平距L和高差H，所以直接在A'點(diǎn)架設(shè)全站儀并量取儀器高h(yuǎn)。設(shè)站輸入儀器高h(yuǎn)、相對(duì)坐標(biāo)（0，0，Ha'）（其中Ha'為A'的高程），后視點(diǎn)B'并將水平角置0度，瞄準(zhǔn)被跨越點(diǎn)O，直接測得被跨越點(diǎn)O相對(duì)坐標(biāo)（L，0，Ho）（Ho為被跨越點(diǎn)O的高程），至此得到被跨越點(diǎn)高程Ho。

被跨越點(diǎn)兩側(cè)點(diǎn)O1和O2的高程可以用同樣的方法測得，依然只是多一步測量點(diǎn)O1和O2的相對(duì)坐標(biāo)，以確認(rèn)O1和O2兩點(diǎn)到設(shè)計(jì)線路中心線的距離（即所測得相對(duì)坐標(biāo)的橫坐標(biāo)絕對(duì)值）。在點(diǎn)A'和B'分別用免棱鏡全站儀測一個(gè)測回，以便檢查數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。

免棱鏡全站儀測量被跨越點(diǎn)高程時(shí)需要注意，因?yàn)楸粶y導(dǎo)線或者地線很細(xì)且隨風(fēng)擺動(dòng)，激光測距時(shí)很容易測到錯(cuò)誤數(shù)據(jù)。所以在用RTK找地面兩點(diǎn)A'、B'時(shí)，不但要使得兩點(diǎn)A'、B'距離電力線CD遠(yuǎn)近距離合適，而且要使得免棱鏡全站儀測量點(diǎn)O、O1和O2時(shí)的背景應(yīng)盡量遠(yuǎn)離導(dǎo)線或者背景為天空，以便判斷數(shù)據(jù)準(zhǔn)確與否。

3結(jié)論

免棱鏡全站儀測量被跨越點(diǎn)高程的方法不需要在被跨越電力線CD的地面投影上找出任意兩點(diǎn)C'、D'；外業(yè)時(shí)不需要在CAD軟件上操作；不需要在O'點(diǎn)架設(shè)棱鏡（很多情況下根本沒有條件架設(shè)棱鏡，如河流、懸崖）；不需要手工計(jì)算，方便快捷，節(jié)省時(shí)間降低勞動(dòng)強(qiáng)度。

總之免棱鏡全站儀應(yīng)用于架空輸電線路勘測工程中，能夠在特殊地理環(huán)境條件下快速的完成測量任務(wù)，同時(shí)保證精度，避免繁瑣的計(jì)算過程，它使得帶棱鏡全站儀不易解決的問題找到了有效快捷的解決途徑。

參考文獻(xiàn)：

[1] 孟現(xiàn)彪，史雅茹，馮禹等.免棱鏡全站儀在架空送電線路工程中的應(yīng)用[J].電力勘測設(shè)計(jì)，2010（6）：25-28

[2] 李會(huì)青，張偉.空中點(diǎn)到直線距離的測定[J]. 測繪通報(bào)，2006（3）：46-47

作者簡介：

許玉龍，（1988-），男，本科，助理工程師，主要從事電力行業(yè)測繪工作.