高春林，李 衛(wèi)

(國(guó)核電力規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院有限公司，北京 100095)

架空送電線路與電力線、通信線以及構(gòu)筑物交叉跨越時(shí)，須進(jìn)行交叉跨越測(cè)量，測(cè)定與被跨越物交叉點(diǎn)的位置，以及被跨越物的標(biāo)高，作為確定該檔檔距和弧垂設(shè)計(jì)的依據(jù)，交叉跨越數(shù)據(jù)是架空輸電線路規(guī)劃設(shè)計(jì)、工程施工與竣工驗(yàn)收的重要依據(jù)，它直接影響著輸電線路工程造價(jià)及運(yùn)行安全。交叉跨越測(cè)量是架空輸電線路建造中重要工作之一，其中，交叉跨越電力線測(cè)量是交叉跨越測(cè)量中最主要的。當(dāng)前，電力線交叉跨越測(cè)量一般采用全站儀懸高測(cè)量方法，該方法在平地及低丘地區(qū)的輸電線路勘測(cè)中，有明顯的優(yōu)勢(shì)，但是，當(dāng)設(shè)計(jì)線路與交叉跨越線豎面交叉點(diǎn)位于水域、山谷、叢林、懸崖峭壁等復(fù)雜環(huán)境之中時(shí)，由于這些環(huán)境人不易到達(dá)，難以設(shè)立觀測(cè)棱鏡，常規(guī)的懸高測(cè)量方法無法或很難實(shí)施。本文針對(duì)上述復(fù)雜環(huán)境下交叉跨越電力線線測(cè)量問題，給出了一種解決方法，該方法可以不用到交叉點(diǎn)處設(shè)立棱鏡。此方法命名為：GPS全站儀加CAD線高測(cè)量方法(簡(jiǎn)稱“GT－CAD法”)，該法有效解決了復(fù)雜環(huán)境下，交叉跨越電力線測(cè)量難題。

1 GT－CAD方法內(nèi)容

常用的全站儀懸高測(cè)量交叉跨越電力線的方法見圖1。

圖1 懸高測(cè)量示意圖

在預(yù)設(shè)計(jì)的輸電線路(以下簡(jiǎn)稱“設(shè)計(jì)線路”)與已建跨越電力線(以下簡(jiǎn)稱跨越線)豎面交叉點(diǎn)P設(shè)置棱鏡，利用全站儀測(cè)量?jī)x器到棱鏡的斜距S及棱鏡的天頂距a2，然后旋轉(zhuǎn)望遠(yuǎn)鏡到跨越線的最高點(diǎn)D，測(cè)量跨越線D點(diǎn)的天頂距a1，根據(jù)公式(1)計(jì)算交叉跨越線的線高H，根據(jù)公式(2)計(jì)算線頂高程。

式中：Hp為p點(diǎn)的地面高。

GT－CAD法采用GPS與全站儀相結(jié)合的方法，見圖2，直線J－Z為設(shè)計(jì)線路中心線，直線X1－X2為交叉跨越線的地面投影線，K1、K2、K3點(diǎn)分別為設(shè)計(jì)線路的左邊線、中心線、右邊線與跨越線地面投影線的交叉點(diǎn)，F(xiàn)1、F2、F3分別為ZD－K1、ZD－K2、ZD－K3各線上的定向點(diǎn)，K1、K2、K3交叉點(diǎn)位于不宜到達(dá)的復(fù)雜環(huán)境中，要求測(cè)量出各交叉點(diǎn)的線頂高程、里程。實(shí)現(xiàn)方法如下：假設(shè)設(shè)計(jì)線路左、中、右豎面與跨越線的交點(diǎn)為D1、D2、D3。

(1)利用GPS測(cè)量跨越線：在方便測(cè)量的地方利用GPS RTK測(cè)量出跨越線的地面投影線，宜或測(cè)量跨越線兩側(cè)鐵塔掛線點(diǎn)地面坐標(biāo)，將其設(shè)為X1、X2點(diǎn)。

(2)在跨越線一側(cè)交叉跨越附近選擇一宜設(shè)置全站儀的點(diǎn)ZD，利用GPS RTK測(cè)量ZD點(diǎn)的三維坐標(biāo)。

(3)將跨越線地面投影線點(diǎn)X1、X2，跨越點(diǎn)附近直線樁或桿位樁點(diǎn)J、Z、測(cè)站點(diǎn)ZD展點(diǎn)到CAD平臺(tái)，按圖2所示連線，同時(shí)將設(shè)計(jì)線路的左右邊線繪到該CAD圖上。

(4)在CAD平臺(tái)上量測(cè)K1、K2、K3各點(diǎn)的坐標(biāo)，量測(cè)ZD－K1、ZD－K2、ZD－K3各線段的平面長(zhǎng)度S1、S2、S3，宜或通過GPS手簿計(jì)算K1、K2、K3各點(diǎn)坐標(biāo)及ZD－K1、ZD－K2、ZD－K3各線段的平面長(zhǎng)度。

圖2 線路交叉跨越示意圖

利用GPS放樣方向點(diǎn)：將K1、K2、K3各點(diǎn)的坐標(biāo)輸入GPS手簿，在GPS手簿中新建直線ZD－K1、ZD－K2、ZD－K3、然后利用GPS RTK的線放樣功能，在方便立鏡地方放樣出ZD－K1、ZD－K2、ZD－K3各線上的方向點(diǎn) F1、F2、F3。

全站儀測(cè)量線頂天頂角：在ZD點(diǎn)設(shè)置全站儀，在F2位置設(shè)置后視，將全站儀望遠(yuǎn)鏡對(duì)準(zhǔn)后視，保持望遠(yuǎn)鏡水平方向不動(dòng)，垂直方向旋轉(zhuǎn)望遠(yuǎn)鏡，將視準(zhǔn)線對(duì)準(zhǔn)跨越線頂點(diǎn)D2，測(cè)量D2點(diǎn)處天頂角β。

計(jì)算線頂高程：利用公式計(jì)算D2點(diǎn)處線高，見圖3。

圖3 線高測(cè)量示意圖

式中：HD2為跨越線頂D2點(diǎn)的高程；HZD為測(cè)站點(diǎn)ZD的高程；S2為K2點(diǎn)到ZD點(diǎn)的平距；i為儀器高。

同樣的方法可以測(cè)得左邊線D1處的跨越線高程、右邊線D3處的跨越線高程里程的計(jì)算，見圖2，將左右邊線交叉點(diǎn)K1、K3投影到中心線上，投影點(diǎn)設(shè)為：T1、T3，在CAD平臺(tái)上量測(cè)T1、K2、T3各點(diǎn)到J點(diǎn)的距離，各交叉點(diǎn)的里程為J點(diǎn)處的里程加上J點(diǎn)到各投影點(diǎn)的距離；如K3點(diǎn)的里程為：

GT－CAD法測(cè)量結(jié)果的正確性：在便于交叉跨越懸高測(cè)量的地方，無風(fēng)情況下，通過利用該方法與利用懸高測(cè)量方法進(jìn)行對(duì)比測(cè)量，得到的結(jié)果是：兩種方法測(cè)得到的結(jié)果差在0.1 m以內(nèi)，最大差值0.08 m，最小差值0.02 m，說明利用GT－CAD法進(jìn)行交叉跨越電力線測(cè)量可行，結(jié)果滿足精度要求。

3 應(yīng)用實(shí)例

某750 kV線路工程位于陜西省境內(nèi)，線路總長(zhǎng)度2×216.3 km，兩條并行單回路架設(shè)。沿線多為黃土高坡山地地形，高差較大，線路穿越油田采油區(qū)，交叉跨越電力線較多。2次跨越330 kV線路，6次跨越110 kV線路，8次跨越35 kV線路。線路跨越某110 kV輸電線路斷面見圖4，交叉跨越的地面投影點(diǎn)位于陡坡上，而且有荊棘灌木覆蓋，難以立鏡觀測(cè)。此交叉跨越測(cè)量采用GT－CAD法，測(cè)量示意圖見圖5。首先利用RTK在利于測(cè)量的地方測(cè)量110 kV輸電線兩條頂導(dǎo)線走向L1－L2，L3－L4，選擇一易于設(shè)置全站儀測(cè)量的位置QZY4，利用RTK測(cè)量其坐標(biāo)高程；然后，將測(cè)量的跨越線點(diǎn)L1、L2、L3、L4及附近的桿位樁點(diǎn)M24、M25、測(cè)站點(diǎn)QZY4展點(diǎn)到CAD平臺(tái)，按圖5所示連線，并根據(jù)中心線(M24－M25)繪出設(shè)計(jì)線路的左右邊線，量測(cè)各交叉點(diǎn)1－6個(gè)點(diǎn)的坐標(biāo)，量測(cè)1－6個(gè)跨越點(diǎn)到測(cè)站點(diǎn)QZY4的距離，量測(cè)數(shù)據(jù)詳見表1；下一步，將1－6個(gè)點(diǎn)的坐標(biāo)輸入GPS手簿，在GPS手簿中新建QZY4－1、QZY4－2、……QZY4－6等直線；然后，利用GPS RTK的線放樣功能，在方便立鏡地方放樣出各直線線上的方向點(diǎn)X1、X2、……、X6；下一步，在QZY4點(diǎn)設(shè)置全站儀，在X1位置立后視，將全站儀望遠(yuǎn)鏡對(duì)準(zhǔn)后視，保持望遠(yuǎn)鏡水平方向不動(dòng)，垂直方向旋轉(zhuǎn)望遠(yuǎn)鏡至1號(hào)點(diǎn)上方跨越線頂，測(cè)量線頂天頂角，盤左盤右各測(cè)一測(cè)回，同樣方法測(cè)量2～6號(hào)點(diǎn)上方線頂高，測(cè)量數(shù)據(jù)詳見表1；下一步，利用公式；最后，各跨越點(diǎn)里程的計(jì)算：見圖5，將左右邊線上的交叉點(diǎn)1、4、3、6投影到中心線上，各投影點(diǎn)設(shè)為：T1、T4、T3、T6，在CAD平臺(tái)上解析量測(cè)T1、2、5、T3、T4、T6號(hào)點(diǎn)到桿塔位M24點(diǎn)的距離，各交叉點(diǎn)的里程計(jì)算結(jié)果詳見表1。

圖4 交叉跨越斷面圖

圖5 某110 kV交叉跨越測(cè)量圖

表1 交叉跨越電力線測(cè)量數(shù)據(jù)及計(jì)算結(jié)果

4 結(jié)語

本文作者結(jié)合多年架空輸電線路交叉跨越測(cè)量實(shí)踐，提出了一種復(fù)雜環(huán)境下交叉跨越電力線測(cè)量方法：GT－CAD法高測(cè)量法，該方法有效解決了電力線交叉跨越地面點(diǎn)位于水域、山谷、叢林、懸崖峭壁、建筑等復(fù)雜環(huán)境之中時(shí)，常規(guī)全站儀懸高測(cè)量方法難以測(cè)量的問題。