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(dǎo)線數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)在電力工程中的應(yīng)用

李斌1杜云霞2江峻毅1

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基于三維導(dǎo)線測量和數(shù)據(jù)處理中存在的問題，研究開發(fā)了平面導(dǎo)線和三角高程測量數(shù)據(jù)采集和處理的一體化作業(yè)系統(tǒng)，可以實現(xiàn)外業(yè)觀測數(shù)據(jù)的自動記錄，觀測數(shù)據(jù)的預(yù)處理和數(shù)據(jù)的三維平差計算等功能，可以節(jié)省外業(yè)觀測記錄和內(nèi)業(yè)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(tǒng)在電力工程測量中的可行性。

控制網(wǎng)導(dǎo)線三角高程測量一體化作業(yè)

1　引言

三角高程測量已經(jīng)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(dǎo)線控制測量和三角高程測量作業(yè)方法進行廠區(qū)及變電站的測量作業(yè)既可以滿足設(shè)計和規(guī)范的要求，又可以簡化生產(chǎn)流程，具有很好的經(jīng)濟效益［3-4］。本文基于以上問題，提出了三維導(dǎo)線測量數(shù)的一體化處理系統(tǒng)，并應(yīng)用到生產(chǎn)實踐中。

2　三維導(dǎo)線測量及數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)設(shè)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(shù)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(shù)。

根據(jù)誤差傳播定律，對上式進行微分，并轉(zhuǎn)為中誤差關(guān)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?？梢缘贸觯诮嵌葹?0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(dǎo)線測量數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)設(shè)計

三維導(dǎo)線測量數(shù)據(jù)一體化數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，主要由以下幾個主要模塊：

（1）數(shù)據(jù)自動采集模塊：根據(jù)導(dǎo)線控制測量特點并結(jié)合現(xiàn)有的Leica TS06-2″型全站儀的可編程的特性，與leica公司聯(lián)合開發(fā)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(biāo)高等數(shù)據(jù)。

新時代背景下，城市化的發(fā)展也進入了一個新的階段，新時期對于城市規(guī)劃的要求自然也進一步提高。自然環(huán)境保護力度加大，人性化的規(guī)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(fā)來對城市進行綜合、科學(xué)和可持續(xù)的規(guī)劃建設(shè)。

（2）數(shù)據(jù)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(yù)處理功能，自動計算導(dǎo)線和三角高程測量數(shù)據(jù)，已知點數(shù)據(jù)可手工輸入也可調(diào)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(shù)據(jù)文件（可校核比較將兩種平差軟件的計算結(jié)果）。

（3）數(shù)據(jù)預(yù)處理模塊：數(shù)據(jù)文件整理完成后，通過該模塊進行數(shù)據(jù)預(yù)處理，計算相鄰控制點間高差及水平距離，用于后續(xù)三維數(shù)據(jù)聯(lián)合平差。

（4）三維數(shù)據(jù)聯(lián)合平差及成果輸出模塊：觀測數(shù)據(jù)經(jīng)過數(shù)據(jù)預(yù)處理后根據(jù)已知數(shù)據(jù)自動生成平差數(shù)據(jù)文件。

由以上數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)各模塊的功能，可以實現(xiàn)導(dǎo)線和三角高程測量數(shù)據(jù)的傳輸、計算、預(yù)處理、平差計算、生成報告等步驟的一體化作業(yè)。

3　實例分析

結(jié)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(shè)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(dǎo)線數(shù)據(jù)一體化處理系統(tǒng)進行作業(yè)。

為檢查三維導(dǎo)線測量數(shù)據(jù)一體化數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)的測量精度，本工程還專門采用電子水準儀聯(lián)測5個控制點高程。

對比可得：

數(shù)據(jù)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(qū)域控制測量要求。

4　結(jié)論

電力工程測量中，小區(qū)域內(nèi)用全站儀進行導(dǎo)線和三角高程測量方法代替?zhèn)鹘y(tǒng)的控制測量，方法簡單易行,測量速度較傳統(tǒng)方法快的多,為今后快速、準確建立控制網(wǎng)提供了又一新的途徑。本文提出的一體化測量系統(tǒng)實現(xiàn)了外業(yè)自動記錄角度和距離觀測數(shù)據(jù)，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(dǎo)線和高程平差數(shù)據(jù)文件，大大提高了電力工程控制測量的生產(chǎn)效率和質(zhì)量。

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P258[文獻碼]B

1000-405X（2015）-7-436-1