付江缺,高万柱,张袭远,吴庆芳
(中南电力设计院,湖北 武汉 430071)
免棱镜全站仪结合RTK在架空线路改造中的应用
付江缺,高万柱,张袭远,吴庆芳
(中南电力设计院,湖北 武汉 430071)
以三峡配套的输电线路冰灾改造工程为研究对象,详述500 kV线路改造测量的全过程;以RTK技术和TOPCON免棱镜全站仪相结合的野外作业方式大幅提高了数据采集的速度,研究架设仪器时的找直线原理并论述相应的操作方法。
线路改造;RTK;免棱镜全站仪;找直线
随着测绘软硬件技术的发展,电力勘测设计已全面实现了数字化。利用RTK结合免棱镜全站仪的作业手段是一种科技含量很高的方法[2-3],本文将以三峡防倒塌线路(±500 kV)改造工程为研究对象详述该作业模式在电力建设行业中的应用,并从理论与实际结合的角度研究过程中的重要环节-“找直线”。
1 测量方案及前期准备
1.1 方案确定及人员配备
此次线路改造涉及荆门和襄樊超高压局两个运行单位,以加塔为主。涉及地段多为丘陵,部分地方植被茂密,仅用全站仪难以满足要求。鉴于RTK定位精度可以达到10 mm±1 ppm[4],通视较差的地方完全可以将两者结合同时使用,以提高工作效率。
使用全站仪的小组为:测站1人,镜站1人; RTK:守参考站一人,流动站1人;绘图员(采集权属信息等)1人,共5人。
1.2 前期准备
主要是工程任务的明确,相关资料的准备与检查,仪器设备的测试以及与相关单位及院内相关职能部门的协调。
RTK GPS(LEICA 1230 GPS)一套,TOPCON 3005LN一台。
2 野外数据采集过程、原理及方法
线路冰灾改造的主要目的是提高线路安全运行等级[5],一般是在已经建设好的塔位之间加塔,或者改塔(将原有塔位移动)。应已有塔位坐标及相应的平断面图。且在去现场之前,电气专业依据既有断面图已经做了初步的排塔方案。
2.1 过程概述
线路改造工程与线路终勘略有区别,定线过程对应为“找直线”,这一点也是电力线路改造测量中的重要环节。全站仪架设完成,对塔位间的距离及高程进行校核测量结束之后,主要工作则为测量两塔位间架空的交叉跨越[6],同时结合其他专业设计人员的要求现场确定所需加塔的塔位并测量出塔基断面及既有线路电力线的线高。而RTK则主要用于地物补测,植被较多的塔位之间需用到多个直线桩时,RTK也要起到测量距离建立直线桩间连接关系的作用。
2.2 找直线原理
找直线,即架设仪器时,将其安置于两直线塔中心的连线上。而中心挂点的连线投影到地面上和塔位中心连线基本重合,所以在实际操作过程中的对视目标直接为塔位的中心挂点,避免地面障碍物对视线的限制,如图1所示。
图1 找直线示意图
图1中,A′为仪器架设处,G1、G2为直线塔塔位中心处,S1为A′和G1间的距离,S2为A′和G2间的距离,θ为A′G2与AG2的夹角。
找直线时,一般很难做到一次性成功,往往是以既有电力线为基础,通过目视判定自己在电力线垂直下方时,架设仪器整平。此时需要平移一个距离A′A即可,而A′A=G1′G1＊S1/(S1+S2),在实际中S1、S2及G1′G1是可以估算出来的,那么A′A自然也可以估算出。每平移一次,θ+β就减小一次,直到θ+β满足要求即可。1～3次对中整平后可以满足要求。
现场判断满足要求的方法如下:
因为全站仪可以照准G1塔位,从而通过实物可以直接估计出G1′G1,若能按规范要求反推出1个最小的G1′G1值,则更能指导现场的操作。对此,做如下探讨:
在实际操作中选取S1/S2≤1,假定对中误差A′A一定,那么显然S1/S2越小对应的误差值G1′G1越小,按规范要求[4]∠G1A′G2(真值应为180)的角度误差应在±1′之内,由此得到
因S1/S2≤1,那么θ≤β恒定,为得到最小的G1′G1,取
两塔位间的最小档距约为300～400 m,按300 m带入式(4),得
在现场操作中采用正倒镜法[7],倒镜后对着塔位G1处根据中心挂点上的螺丝等具有标称直径的实物即可很好地判定直线是否找准,在范围之内G1′G1越小越好。
2.3 定位及数据采集
架设好全站仪后,对于架空的跨越及既有电力线高直接用免棱镜+斜距模式进行测量,而现场放样塔位时则用棱镜模式,按要求测出塔基断面图,按规范[8]半测回即可满足要求。
GPS_RTK参考站架设在附近有利于信号发射传输的地方。鉴于RTK的相对精度较高,参考站坐标初始值设置为静态时实测的当地坐标,再联测塔位及全站仪架设的直线桩,之后开始流动站的测量,所补测的相关点位精度满足要求。植被较多的塔位之间需用到多个直线桩时(见图2),RTK也要起到测量距离建立直线桩间连接关系的作用。
图2 植被密集处RTK连接直线桩示意
2.4 内业工作
数据传输使用TOPCON全站仪软件,RTK数据传输使用LEICA Geo Office Combined软件。
平断面测量使用JX4数字摄影测量系统,并使用中南电力设计院编制的《架空送点线路测量信息软件》(软件编号 CL 0346)进行编辑,纵向比例1∶500、横向比例 1∶5 000;塔基断面生成比例1∶200;最后生成平断面CAD图、平断面模型及相应的数据文件。
3 结 论
免棱镜全站仪与 GPS_RTK相结合的作业模式是一种科技含量很高的方法,实践证明其可以大幅提高现有工作效率。
当然,RTK目前依然有一定的局限性,作业中经常遇到信号不稳定的情况。且每架设一次仪器均需要时间,尤其在线路改造工程中,要改造的塔位一般不会集中在同一个地方,相互之间距离远远超过RTK数据链传输的范围,意味着每设计一级塔都需要重新架设仪器。
目前,以深圳、江苏省为首,很多省份都在逐步的研究省级区域的CORS系统[9],只需要一个接收的终端即可作业,其原理即:在全省均匀建立一个庞大的参考站群,将用户的接收机纳入到整个GPS网整体解算再将坐标通过移动信号发送到用户接收机并实时显示。其精度高,信号可以通过手机网络传输。各省CORS都完善后,可以引入到电力勘测行业并将进一步提高工作效率。
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[4]谭志彬,戴连君,过静珺,等.北京市全球卫星定位综合应用服务系统[J].测绘通报,2004(8):38-40.
[5]黄贵云.对输电线路抗冰改造的一些思考[J].贵州电力技术,2008(8):57-58.
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[7]王晓东.高压输电工程中不通视情况下复测方法研究[J].天津电力技术,2008(4):28-30.
[8]国家经济贸易委员会.DL/T 5122—2000,500kV架空送电线路勘测技术规程[S].北京:中国电力出版社,2001.
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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,硕士研究生.
[责任编辑:张德福]
