輸電線路工程信息化高效精確測量技術(shù)

李鐵生

中國葛洲壩集團三峽建設(shè)工程有限公司測繪工程處 湖北宜昌 443000

1 信息化高效精確測量技術(shù)原理

1.1 信息化測量內(nèi)業(yè)法

①通過使用Cass電腦軟件對設(shè)計提供的線位圖進行數(shù)字化預(yù)處理，然后打開奧維互動地圖軟件進行坐標(biāo)系設(shè)置，將施工坐標(biāo)轉(zhuǎn)換為經(jīng)緯度坐標(biāo)。設(shè)置完成后，將預(yù)處理好的線位圖進行同步，即可實現(xiàn)規(guī)劃線路在現(xiàn)有地形圖的預(yù)覽。

②使用Cass電腦軟件進行原始地形復(fù)核圖的繪制以及工程量的計算工作，保證了計量準(zhǔn)確性，實現(xiàn)了信息化辦公。

1.2 信息化測量外業(yè)法

①通過RTK的定位功能及奧維互動地圖的導(dǎo)航功能對制作好的線位地形圖進行檢查及施工道路的規(guī)劃。顯著提高了輸電線路項目前期測量考察工作的效率，同時為施工管理人員更好的制定合理的施工組織設(shè)計及優(yōu)質(zhì)的施工方案提供了可靠的依據(jù)。

②使用測量員手機軟件與全站儀藍牙連接進行測量。將待測點位坐標(biāo)數(shù)據(jù)及結(jié)構(gòu)尺寸信息在電腦上匯總處理后導(dǎo)入測量員手機軟件，統(tǒng)一設(shè)置全站儀與手機的通訊參數(shù)，通過藍牙功能使二者相連接，即可進行待測數(shù)據(jù)快速傳輸與計算，跳過了繁瑣的手動輸入待測數(shù)據(jù)的過程；并且互聯(lián)后能夠回傳作業(yè)數(shù)據(jù)，實現(xiàn)了放樣成果實時精度驗算[1]。

2 信息化高效精確測量技術(shù)流程及操作要點

2.1 工藝流程

施工測量前期準(zhǔn)備→人員儀器配置→線路踏勘→控制測量→線路復(fù)測→基礎(chǔ)施工測量→桿塔傾斜測量→架線施工測量→竣工測量

2.2 操作要點2.2.1前期準(zhǔn)備工作

（1）資料收集。①線路路徑圖、基礎(chǔ)施工圖、桿塔明細表、轉(zhuǎn)角塔基礎(chǔ)角位移表等相關(guān)設(shè)計文件及圖紙會審記錄，變更文件；②首級測量平面控制點、高程控制點的點位信息及源坐標(biāo)系統(tǒng)的相關(guān)參數(shù)；③查閱并學(xué)習(xí)相關(guān)施工測量技術(shù)規(guī)范；④施工組織設(shè)計或施工方案；⑤工程勘察報告；⑥施工區(qū)域內(nèi)地下管線及周邊建（構(gòu)）筑物等的現(xiàn)有測繪成果。

（2）施工測量方案編制。施工測量方案是施工組織設(shè)計的重要內(nèi)容之一。施工測量方案編制提綱內(nèi)容主要有：施工測量技術(shù)依據(jù)和要求、施工測量方法、施工控制測量、基礎(chǔ)施工測量、設(shè)備安裝測量、工程量計算、竣工測量、安全、質(zhì)量和環(huán)境的保障措施、成果資料整理與提交等[2]。

2.2.2線路踏勘

隨著科技的不斷發(fā)展，尤其是智能手機時代的來臨，電子地圖被越來越多的應(yīng)用到工程實踐中，奧維互動地圖以其強大的地圖編輯功能配合智能手機的定位及導(dǎo)航功能，很大程度地提高了輸電線路工程前期考察工作的效率。首先使用Cass電腦軟件對設(shè)計提供的線位圖進行數(shù)字化預(yù)處理，然后打開奧維互動地圖軟件進行坐標(biāo)系設(shè)置，將施工坐標(biāo)轉(zhuǎn)換為經(jīng)緯度坐標(biāo)。設(shè)置完成后，將預(yù)處理好的線位圖進行同步，即可實現(xiàn)規(guī)劃輸電線路在現(xiàn)有地形圖的預(yù)覽，接下來配合RTK動態(tài)測量技術(shù)進行尋線工作，制作的奧維路徑地形合成圖可以在手機中相互傳輸，為施工管理人員對臨時施工道路的規(guī)劃提供了依據(jù)，給項目的展開提供了便利。

圖1 奧維地圖App實時定位的項目路徑圖

2.2.3控制測量

（1）平面控制測量。①高等級的控制測量，是保證工程測量精度的必要條件。一般遵守從整體到局部，由高級到低級，先控制后細部；因地制宜，既從當(dāng)前需要出發(fā)，又適當(dāng)考慮發(fā)展的原則。施工平面控制網(wǎng)的布設(shè)形式應(yīng)根據(jù)輸電線路路徑圖、沿線的地形條件及首級測量控制點位等情況進行布設(shè)。②輸電線路工程“戰(zhàn)線”長，沿線地形地貌復(fù)雜，首級控制點位間距較遠，考慮到以上因素，采用具有經(jīng)濟性、高效性及合理性特點的RTK靜態(tài)測量方法來建立施工平面控制網(wǎng)。

（2）高程控制測量。采用四等附和水準(zhǔn)測量，用全數(shù)字化水準(zhǔn)儀對輸電線路工程進行高程的控制，照準(zhǔn)后該儀器自動讀數(shù)、自動記錄和計算限差，有超限報警功能，極大地提高了精度和作業(yè)效率，全線路觀測完畢，使用Cosa電腦軟件進行平差處理，線路起始高差閉合差需在容許范圍以內(nèi)，滿足四等水準(zhǔn)測量規(guī)定的精度指標(biāo)：±20×SQRT(L)mm。

2.2.4線路復(fù)測

線路復(fù)測主要內(nèi)包括：轉(zhuǎn)角樁度數(shù)的復(fù)測、檔距的復(fù)測、桿（塔）位樁直線角的復(fù)測、桿（塔）位高程的復(fù)測、危險點及交叉跨越的復(fù)測、主要建筑的復(fù)測、拆遷房屋面積及偏距的復(fù)測、桿（塔）位基面的復(fù)測、桿塔樁位丟失后的補樁及設(shè)計規(guī)定移樁的復(fù)測等。

線路復(fù)測采用以下幾種方法：

（1）使用全站儀進行角度及距離的測量；

（2）使用RTK實時動態(tài)測量功能進行線路復(fù)測；

（3）水準(zhǔn)儀配合鋼尺進行桿（塔）位塔基測量。

2.2.5基礎(chǔ)施工測量

基礎(chǔ)施工測量應(yīng)根據(jù)設(shè)計圖紙和施工方案的有關(guān)要求進行，基礎(chǔ)施工測量的內(nèi)容包括鉆孔灌注樁定位與鉆孔深度測量、連梁（承臺）幾何尺寸測量等。

（1）鉆孔灌注樁定位與連梁（承臺）幾何尺寸測量。使用智能手機測量員軟件配合全站儀進行測量。將待測點位坐標(biāo)數(shù)據(jù)及結(jié)構(gòu)尺寸信息在電腦上匯總處理后導(dǎo)入測量員手機軟件，即可在移動端進行數(shù)據(jù)的編輯和管理。統(tǒng)一設(shè)置全站儀與手機的通訊參數(shù)，通過藍牙功能使二者相連接，即可進行待測數(shù)據(jù)快速傳輸，跳過繁瑣的手動輸入待測數(shù)據(jù)的過程；并且互聯(lián)后能夠回傳作業(yè)數(shù)據(jù)，實現(xiàn)了放樣成果實時精度驗算。

圖2 現(xiàn)場連梁（承臺）基礎(chǔ)放樣

圖3 測量員軟件與全站儀藍牙連接

（2）鉆孔深度測量。井徑儀是集檢測套管變形、測量鉆孔直徑、測量鉆孔深度等多種功能于一身的孔質(zhì)結(jié)構(gòu)探測儀。由地面儀和井下儀兩部分組成，配合絞車及井口滑輪即可進行鉆孔的多指標(biāo)檢測。井下儀標(biāo)定結(jié)束后，在現(xiàn)場裝配阻尼桿和阻尼盤，把井徑腿套入阻尼盤內(nèi)，將束縛保護片裝置退入阻尼盤底部。將井口滑輪放置于井口架上，井下儀通過井口滑輪，于井口中心處下放。儀器下到井底后，即可在地面儀屏幕上看到測量曲線、鉆孔直徑、鉆孔深度等信息。

2.2.6桿塔傾斜測量

在傳統(tǒng)桿塔傾斜測量中主要有經(jīng)緯儀測量法、平面鏡法、鉛垂法等。計算過程繁瑣，計算結(jié)果有時不能得到保證。為了避免這個問題，我們利用全站儀通過藍牙傳輸?shù)街悄苁謾C測量員軟件終端計算，跳過了繁瑣的手動輸入和計算數(shù)據(jù)的過程，實現(xiàn)了待測數(shù)據(jù)快速推算、傳輸和保存。

（1）確定桿塔基面中心點O ，做好點之記，將棱鏡置于該點位，對中整平；

（2）將儀器架設(shè)在線路中心線（轉(zhuǎn)角桿塔放置在線路轉(zhuǎn)角平分線上），距離桿塔1.5-2倍塔高處的位置，打好樁位，對中整平；將藍牙適配器與全站儀進行連接，隨后在全站儀上設(shè)置通訊參數(shù)以及數(shù)據(jù)傳輸格式；

（3）打開智能手機測量員軟件使用藍牙功能搜索已連接藍牙適配器的全站儀，與之進行互聯(lián)。互聯(lián)成功，進行桿塔傾斜測量，用鏡筒內(nèi)十字絲瞄準(zhǔn)桿塔頂部中心點O1，觀測模式設(shè)置為免棱鏡，測存。將鏡筒視線向下移動瞄準(zhǔn)置于桿塔基面中心點O的棱鏡，切換棱鏡觀測模式并測存；

（4）此時實測數(shù)據(jù)通過藍牙功能已傳輸至手機，借由事先用電腦Office辦公軟件編制好的并且導(dǎo)入手機測量軟件的桿塔傾斜率計算表進行計算，即可實時得到桿塔的傾斜率，見表1。

圖4 桿塔傾斜測量示意圖

2.2.7架線施工測量

輸電線路工程在施工架線過程中需要進行導(dǎo)線弧垂的觀測工作，線路弧垂過大會對線路安全運行產(chǎn)生極大威脅（引發(fā)故障跳閘等事故），對地面建筑、樹木、交通產(chǎn)生安全隱患，運行時間越長，弧垂越大，尤其極限負荷時弧垂會更大。為了安全，必須進行弧垂觀測，為線路安全施工和運行提供可靠的數(shù)據(jù)。

傳統(tǒng)導(dǎo)線弧垂測量的方法主要有中點高度法、異長法、角度法、解析法等，計算過程繁瑣、時間較長，精度不能得到保證。對此我們采用全站儀與測量員軟件相配合的方法：

將相鄰兩線塔與導(dǎo)線的連接點作為兩個參考點，利用全站儀免棱鏡功能實測兩點坐標(biāo)；

通過藍牙傳輸?shù)绞謾C測量軟件，將高程與兩點距離作為縱橫坐標(biāo)設(shè)置參考線，計算弧垂底部至參考線的偏離值，得到實時弧垂值。計算原理及公式如下：

根據(jù)已知點的坐標(biāo)和已知點到待定的坐標(biāo)方位角、邊長計算待定點的坐標(biāo)，這種計算在測量中稱為坐標(biāo)正算。

利用此方法縮短了計算過程的時間，提高了測量精度及計算結(jié)果的準(zhǔn)確性。

圖6 弧垂現(xiàn)場測量

圖5 弧垂測量示意圖

3 信息化高效精確測量技術(shù)的優(yōu)點

（1）尋線效率高：使用強大地圖編輯功能及實時定位功能的智能手機軟件配合常規(guī)測量方法進行線路踏勘、復(fù)測工作，縮短了由于線路路徑長、地形不熟等原因造成的“探路”時間。

（2）線路路徑的直觀性：制作出的能反映設(shè)計路徑實際地理位置的路徑地形圖，為施工管理人員在規(guī)劃臨時施工道路時提供了直觀且可靠的依據(jù)，給項目的展開提供了便利。

（3）平面控制測量不受地形及通視條件影響：只要測站上空開闊，接收的衛(wèi)星信號便不會受干擾，且作業(yè)效率高。

（4）數(shù)字化程度高：使用全數(shù)字化水準(zhǔn)進行高程控制測量，儀器可自動讀數(shù)、自動記錄和計算限差，并具有超限報警功能。

5）待測數(shù)據(jù)快速傳輸：智能手機測量軟件與全站儀藍牙互聯(lián)，可實現(xiàn)數(shù)據(jù)快傳，跳過了傳統(tǒng)測量繁瑣的手動輸入數(shù)據(jù)的過程。

（6）數(shù)據(jù)分析自動化：使用預(yù)先編制好并導(dǎo)入智能手機的計算表格，實時自動計算傳輸至手機的作業(yè)數(shù)據(jù)，替代了過程復(fù)雜的傳統(tǒng)手動計算過程。

（7）精度高：全站儀免棱鏡功能配合手機軟件進行實時數(shù)據(jù)解算，解決了傳統(tǒng)架線測量目測尋找導(dǎo)線最低點導(dǎo)致誤差偏大的問題[3]。

4 結(jié)語

表1 桿塔傾斜率測量數(shù)據(jù)實時精度驗算計算表

該信息化高效精確測量技術(shù)采用現(xiàn)代化移動通信終端配合常規(guī)施工測量方法，為工程按時實現(xiàn)節(jié)點目標(biāo)爭取了寶貴的時間，為輸電線路高質(zhì)量的完成前期踏勘、基礎(chǔ)施工、桿塔及導(dǎo)線安裝等子項，提供了有力的技術(shù)保障。