郭孟超

（大同煤礦集團(tuán)設(shè)計(jì)研究有限責(zé)任公司山西大同）

0 引言

根據(jù)大同煤礦集團(tuán)電業(yè)公司2020年維簡(jiǎn)計(jì)劃，需對(duì)同煤集團(tuán)35 kV部分供電線路進(jìn)行改造。我單位主要承擔(dān)此次工程的線路測(cè)量工作。由于原有幾處線路架設(shè)基礎(chǔ)資料不完整，線路附近控制點(diǎn)遭到破壞，無(wú)法直接獲取原有線路的基本標(biāo)高，導(dǎo)致線路設(shè)計(jì)工作不能進(jìn)行。本文主要介紹利用RTK和全站儀，快速獲取原有線路高程的方法。

1 輸電線路測(cè)量整體思路

高壓輸電線路架設(shè)需精確考慮架設(shè)路線與原有線路之間的垂直距離，以確保設(shè)計(jì)線路的安全運(yùn)行。隨著測(cè)量技術(shù)的發(fā)展，RTK技術(shù)已經(jīng)廣泛應(yīng)用于測(cè)繪行業(yè)，然而在輸電線路測(cè)量工作中，由于RTK技術(shù)定位精度容易受高大建筑物、大面積水域、高壓輸電線路等環(huán)境影響，產(chǎn)生多路徑效應(yīng)，對(duì)測(cè)量結(jié)果影響較大，因此在本項(xiàng)目主要還是依賴于全站儀懸高測(cè)量，結(jié)合RTK技術(shù)作為輔助手段進(jìn)行應(yīng)用。

2 全站儀懸高測(cè)量方法原理概述

懸高測(cè)量，就是測(cè)定空中某點(diǎn)(如高壓線、煙囪、塔頂?shù)?至某一基準(zhǔn)面的高度。在對(duì)凈空有要求的一些工程勘測(cè)項(xiàng)目，如公路測(cè)量、輸電線路測(cè)量等工程必須進(jìn)行此項(xiàng)測(cè)量。當(dāng)對(duì)空中某點(diǎn)進(jìn)行高度測(cè)量時(shí)，利用全站儀的懸高測(cè)量功能，可以測(cè)出空中目標(biāo)點(diǎn)距地面點(diǎn)的高度。全站儀懸高測(cè)量的工作原理如下圖所示。

圖1 全站儀懸高測(cè)量的工作原理

懸高測(cè)量的工作原理：HB=HA+Hi+Scosα1tanα2

HA為設(shè)站點(diǎn)高，Hi為儀器高，S為全站儀至反射棱鏡斜距；α1和α2分別為反射棱鏡和目標(biāo)點(diǎn)的豎直角。

首先把反射棱鏡設(shè)立在欲測(cè)目標(biāo)點(diǎn)B的天底b點(diǎn)(即過(guò)目標(biāo)點(diǎn)B的鉛垂線與地面的交點(diǎn))，輸入反射棱鏡高v(也可以不用棱鏡高)，然后照準(zhǔn)反射棱鏡進(jìn)行距離測(cè)量，再轉(zhuǎn)動(dòng)望遠(yuǎn)鏡照準(zhǔn)目標(biāo)點(diǎn)B，使能實(shí)時(shí)顯示出目標(biāo)點(diǎn)B至地面的高度H。

懸高測(cè)量的原理很簡(jiǎn)單，觀測(cè)起來(lái)也很便捷。利用全站儀提供的該項(xiàng)特殊功能，可方便地用于測(cè)定懸空線路、橋梁、架空管道以及高大建筑物、構(gòu)筑物的高度。

3 應(yīng)用實(shí)例

燕子山西部供電線路同煤集團(tuán)35 kV“四—南”線G7#'、G12#'桿改造，35 kV“四—辛”線G19#'、G26#'水泥桿更換鐵塔，35 kV“四—巖”線增加鐵塔G19#'，35 kV“云—姜2#”、G22#'塔改造的測(cè)量工作，需準(zhǔn)確掌握原有線路的懸高情況，以便更好地為線路設(shè)計(jì)改造提供基礎(chǔ)資料，要求對(duì)上述線路進(jìn)行測(cè)量。然而由于上述線路附近原有水準(zhǔn)點(diǎn)已經(jīng)遭到破壞，無(wú)法為本次測(cè)量工作提供原始數(shù)據(jù)，而現(xiàn)有水準(zhǔn)資料距離上述線路較遠(yuǎn)，且上述線路基本都處于山地，溝坎和丘陵分布密度大，從現(xiàn)有高程控制點(diǎn)進(jìn)行水準(zhǔn)測(cè)量工作量太大，人工投入和經(jīng)濟(jì)投入都明顯增加，不能確保測(cè)量工作如期完成，將影響線路設(shè)計(jì)進(jìn)度。為有效解決這一問(wèn)題，本項(xiàng)目采用全站儀結(jié)合RTK測(cè)量技術(shù)進(jìn)行線路測(cè)量，具體方法如下。

3.1 參數(shù)轉(zhuǎn)換

由于RTK測(cè)量直接獲取WGS84坐標(biāo)系統(tǒng)的坐標(biāo)，與現(xiàn)有礦區(qū)獨(dú)立坐標(biāo)不屬于同一坐標(biāo)系統(tǒng)，需要獲取兩套坐標(biāo)系統(tǒng)之間的轉(zhuǎn)換參數(shù)。選取距離測(cè)區(qū)范圍相對(duì)較近的3處原有水準(zhǔn)點(diǎn)作為公共點(diǎn)，利用RTK快速測(cè)量獲取其平面坐標(biāo)及高程。并在GPS手簿中進(jìn)行四參數(shù)轉(zhuǎn)換計(jì)算，求得轉(zhuǎn)換參數(shù)，將其應(yīng)用于本工程。然后對(duì)原控制點(diǎn)重新進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，并與原有控制點(diǎn)平面坐標(biāo)進(jìn)行對(duì)比檢核，結(jié)果如下：

?

通過(guò)上表可知最大點(diǎn)位中誤差MMAX=0.032，可滿足本次測(cè)量要求。

3.2 懸高測(cè)量

在“四—南”線G7#'鐵測(cè)量過(guò)程中，首先選定容易架設(shè)全站儀的位置A號(hào)點(diǎn)，并采用RTK技術(shù)獲取該點(diǎn)的坐標(biāo)及高程，同時(shí)在其附近通視條件較好的位置選取B號(hào)點(diǎn)作為后視點(diǎn)，并獲取B號(hào)點(diǎn)的坐標(biāo)及高程。在A號(hào)點(diǎn)架設(shè)全站儀，以B號(hào)點(diǎn)為后視進(jìn)行定向，然后分別在G6#、G7#及兩塔線路懸線最低處天底架設(shè)對(duì)中桿，應(yīng)用全站儀懸高測(cè)量功能，再輸入儀器高及棱鏡高后，照準(zhǔn)反射棱鏡，測(cè)量?jī)x器至棱鏡的斜距，然后旋轉(zhuǎn)照準(zhǔn)部瞄準(zhǔn)高壓線懸線，就能獲取該處懸線高度。線路其他處采用同樣方法進(jìn)行測(cè)量。

4 誤差分析

該項(xiàng)目采用該方法進(jìn)行測(cè)量，分析其測(cè)量誤差，主要有以下三點(diǎn)：

（1）GPS高程測(cè)量誤差。主要來(lái)自參考星歷誤差，電離層誤差，多路徑效應(yīng)誤差，整周模糊度誤差等。該誤差主要通過(guò)GPS測(cè)量值與原有控制點(diǎn)之間測(cè)量值對(duì)比進(jìn)行改正，以縮小誤差值，確保高程測(cè)量精度。

（2）全站儀懸高測(cè)量垂直角誤差。由于全站儀對(duì)目標(biāo)物體進(jìn)行照準(zhǔn)過(guò)程中，存在照準(zhǔn)誤差，從而影響測(cè)量垂直角及測(cè)量距離，進(jìn)而對(duì)所測(cè)得的高程值產(chǎn)生影響，要求作業(yè)人員在測(cè)量過(guò)程中盡量確保照準(zhǔn)精度，以提高測(cè)量成果質(zhì)量。

（3）由于懸高測(cè)量過(guò)程中，目標(biāo)天底往往不容易確定，產(chǎn)生的誤差比較大，從而對(duì)測(cè)量結(jié)果產(chǎn)生影響。所以在目標(biāo)天底尋找過(guò)程中，測(cè)量人員應(yīng)盡量確保目標(biāo)天底的準(zhǔn)確度。

5 結(jié)論

懸高測(cè)量方法主要難點(diǎn)在于天底位置的選擇。操作過(guò)程中經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)天底位置選擇誤差，經(jīng)數(shù)據(jù)對(duì)比，其誤差對(duì)工程影響不大。RTK技術(shù)結(jié)合全站儀的使用，可以明顯減小本項(xiàng)目工程難度及工期，可以在類似項(xiàng)目中進(jìn)行推廣。