架空送電線路對(duì)地及交叉跨越距離的測(cè)量

余啟育

（廣東電網(wǎng)有限責(zé)任公司江門臺(tái)山供電局，廣東 江門529200）

0 引言

國(guó)家能源局DL／T741—2010《架空輸電線路運(yùn)行規(guī)程》對(duì)于架空送電線路的導(dǎo)線對(duì)地面、河流的距離以及對(duì)電力線路、弱電線（指電話線、有線電視、光纜等通信線）、鐵路、公路、地上／地下構(gòu)筑物的交叉跨越距離均作了具體規(guī)定，但隨著架空送電線路的長(zhǎng)期運(yùn)行，下列原因會(huì)導(dǎo)致對(duì)地及交叉跨越距離發(fā)生變化：（1）在線路下面或其附近實(shí)施新建或改建工程，如道路、填土、電信線路或低壓線路等。（2）由于改造工作移動(dòng)了桿塔或改變了桿塔的尺寸、絕緣子串的長(zhǎng)度。（3）導(dǎo)線松了而未調(diào)整或?qū)Ь€經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)運(yùn)行而拉長(zhǎng)。（4）由于相鄰兩檔內(nèi)荷重不均勻，導(dǎo)線在懸垂線夾內(nèi)滑動(dòng)。

當(dāng)架空送電線路的導(dǎo)線對(duì)地和交叉跨越距離發(fā)生變動(dòng)時(shí)均需重新測(cè)量，測(cè)量方法有用絕緣測(cè)繩、絕緣測(cè)高桿直接測(cè)量和用全站儀間接測(cè)量。絕緣測(cè)繩、絕緣測(cè)高桿使用較簡(jiǎn)單，但受地形條件和測(cè)量尺長(zhǎng)度限制大。下面主要針對(duì)全站儀測(cè)量方法展開探討。

1 常規(guī)測(cè)量法

當(dāng)目標(biāo)點(diǎn)P的下方可以放置反光棱鏡時(shí)，利用全站儀的懸高測(cè)量功能可以測(cè)出空中目標(biāo)距地面點(diǎn)的高度，測(cè)量原理如圖1所示。

圖1 懸高測(cè)量原理圖

（1）將全站儀架設(shè)在距離測(cè)量對(duì)象較遠(yuǎn)處a點(diǎn)，使得測(cè)站望遠(yuǎn)鏡到目標(biāo)點(diǎn)P的垂直角度小于45°。因?yàn)榇怪苯禽^大的話，三角函數(shù)推算出來(lái)的高差誤差較大。（2）在目標(biāo)點(diǎn)P投影到地面上的基準(zhǔn)點(diǎn)架起棱鏡。測(cè)站和地面基準(zhǔn)點(diǎn)的連線，最好與送電線路走向垂直相交。（3）進(jìn)入全站儀的懸高測(cè)量程序，輸入棱鏡高度v，瞄準(zhǔn)棱鏡并按測(cè)量鍵，測(cè)出測(cè)站與棱鏡的距離。（4）松開望遠(yuǎn)鏡垂直方向的制動(dòng)，照準(zhǔn)棱鏡上方的目標(biāo)點(diǎn)P，全站儀會(huì)隨著垂直度盤的轉(zhuǎn)動(dòng)，實(shí)時(shí)顯示出對(duì)應(yīng)的目標(biāo)點(diǎn)P到地面的高差H。

由上述步驟可見，當(dāng)目標(biāo)點(diǎn)下方可以放置反光棱鏡時(shí)，利用全站儀來(lái)進(jìn)行懸高測(cè)量很方便。值得注意的是，要想利用懸高測(cè)量功能測(cè)出目標(biāo)點(diǎn)的正確高度，必須將反射棱鏡恰好安置在被測(cè)目標(biāo)點(diǎn)的投影點(diǎn)，否則測(cè)出的結(jié)果將是不正確的。

2 單向測(cè)量法

當(dāng)目標(biāo)點(diǎn)下方為河流、湖泊、山谷等無(wú)法放置反光棱鏡的地形時(shí)，從圖2中可以看出，當(dāng)反光棱鏡安置的位置偏離P點(diǎn)的投影點(diǎn)d而放置至c點(diǎn)時(shí)，用全站儀進(jìn)行懸高測(cè)量得出的數(shù)值實(shí)際上是點(diǎn)P′距地面的“視懸高”H′，也就是說(shuō)反光棱鏡只要偏離被測(cè)目標(biāo)的鉛垂線，全站儀就無(wú)法得到正確的結(jié)果。c點(diǎn)和d點(diǎn)相差的距離越大，“視懸高”H′和真正的懸高H 的誤差也就越大。

圖2 反光棱鏡偏離目標(biāo)示意圖

這種特殊情況下既沒有辦法安置棱鏡，又得不到其投影點(diǎn)，此時(shí)可以使用單向測(cè)量法，測(cè)量原理如圖3所示。

圖3 單向測(cè)量法懸高測(cè)量原理圖

（1）在遠(yuǎn)離目標(biāo)的a點(diǎn)處安置全站儀，在aP方向線上適當(dāng)位置c點(diǎn)安置反射棱鏡，用全站儀的懸高測(cè)量功能測(cè)出P點(diǎn)的“視懸高”H1和P點(diǎn)的豎直角α，那么此時(shí)真正的懸高H為：

式中，Dcd為棱鏡安置點(diǎn)至P點(diǎn)的水平距離，為未知數(shù)。

（2）接著在aP方向線上適當(dāng)位置b點(diǎn)安置全站儀，安置反射棱鏡位置不變（c點(diǎn)），用全站儀的懸高測(cè)量功能測(cè)出P點(diǎn)的“視懸高”H2和P點(diǎn)的豎直角β，那么此時(shí)真正的懸高H為：

（3）根據(jù)以上兩式消去Dcd可得出真正的懸高H 公式：

將以上測(cè)出的“視懸高”H1、H2和豎直角α、β代入上式，即可求得真正的懸高H。

3 三角函數(shù)法

單向測(cè)量法在測(cè)定單個(gè)目標(biāo)時(shí)比較好用，但當(dāng)某一相導(dǎo)線因?yàn)樗沙谛鑼?duì)這相導(dǎo)線上多個(gè)目標(biāo)點(diǎn)進(jìn)行測(cè)定時(shí)，由于單向測(cè)量法每測(cè)定一個(gè)點(diǎn)都需設(shè)置2個(gè)測(cè)站，測(cè)量工作量很大。利用方位交匯法，可以測(cè)量線路上的固定點(diǎn)和待測(cè)目標(biāo)點(diǎn)的坐標(biāo)，通過(guò)測(cè)設(shè)的方法確定出待測(cè)點(diǎn)的投影位置，然后運(yùn)用三角函數(shù)計(jì)算的方法得出結(jié)果。如圖4所示，b、c兩點(diǎn)為電力線路導(dǎo)線的固定點(diǎn)，P 為線路上的目標(biāo)點(diǎn)，a為全站儀測(cè)站 點(diǎn)，a′、b′、c′、P′為這幾點(diǎn)在水平面上的投影點(diǎn)。利用正弦、余弦三角函數(shù)法，可以計(jì)算出測(cè)站點(diǎn)a至目標(biāo)點(diǎn)P的水平距離和懸高H。

圖4 三角函數(shù)法懸高測(cè)量原理圖

（1）在遠(yuǎn)離目標(biāo)的a點(diǎn)處安置全站儀，在導(dǎo)線的固定點(diǎn)b下方投影點(diǎn)安置反射棱鏡，并將此方向角度置零，測(cè)出測(cè)站a與棱鏡b的水平距離Da′b′。投影圖如圖5所示。

圖5 三角函數(shù)法水平投影圖

（2）在導(dǎo)線的固定點(diǎn)c點(diǎn)下方投影點(diǎn)安置反射棱鏡，測(cè)出測(cè)站a與棱鏡c的水平距離Da′c′和∠bac的水平夾角α。

（3）根據(jù)余弦定理計(jì)算出導(dǎo)線的固定點(diǎn)b、c的水平距離為：

式中，Da′b′為a點(diǎn)至b點(diǎn)的水平距離；Da′c′為a點(diǎn)至c點(diǎn)的水平距離。

（5）轉(zhuǎn)動(dòng)全站儀，照準(zhǔn)導(dǎo)線上的任意目標(biāo)點(diǎn)P，測(cè)出∠baP的水平夾角γ和垂直夾角θ，根據(jù)正弦定理有

（6）目標(biāo)點(diǎn)P的高程：HP＝測(cè)站高程＋儀器高＋Da′P′·tanθ。

（7）再用全站儀測(cè)出水面的高程后，用目標(biāo)點(diǎn)P的高程減去水面的高程即可得出導(dǎo)線懸高H。

4 雙站三角函數(shù)法

本方法主要是對(duì)三角函數(shù)法的一個(gè)補(bǔ)充完善，如圖6所示，當(dāng)由于地形和通視問(wèn)題限制無(wú)法在固定點(diǎn)b、c下方投影點(diǎn)安置反射棱鏡時(shí)，可以采用雙站三角函數(shù)法的方法進(jìn)行懸高測(cè)量。利用雙站三角函數(shù)法，通過(guò)多增加一個(gè)測(cè)站d，可以計(jì)算出測(cè)站a到導(dǎo)線的固定點(diǎn)b、c的水平距離，再通過(guò)三角函數(shù)法來(lái)進(jìn)行懸高測(cè)量。

圖6 雙站三角函數(shù)法懸高測(cè)量原理圖

（1）以三角函數(shù)法為基礎(chǔ)，在合適的位置增設(shè)測(cè)站點(diǎn)d，在d點(diǎn)安置全站儀，在測(cè)站點(diǎn)a安置反射棱鏡，測(cè)出測(cè)站d與棱鏡a的水平距離Da′d′和∠bda的水平夾角d1、∠cda的水平夾角d2。投影圖如圖7所示。

圖7 雙站三角函數(shù)法水平投影圖

（2）在測(cè)站點(diǎn)a安置全站儀，測(cè)出∠dab的水平夾角a1、∠dac的水平夾角a2。

（5）求出 Da′b′、Da′c′后，可按三角函數(shù)法的第（3）～（7）步來(lái)測(cè)出目標(biāo)點(diǎn)P的懸高。

為提高測(cè)量精度，在選定測(cè)站時(shí)，應(yīng)注意2個(gè)測(cè)站的間隔不宜太近，以防在計(jì)算過(guò)程中由于四舍五入而產(chǎn)生新的誤差。

5 結(jié)語(yǔ)

利用全站儀來(lái)測(cè)量架空送電線路對(duì)地及交叉跨越距離是一種方便、快捷、精確的作業(yè)手段，本文所述方法中，常規(guī)測(cè)量法簡(jiǎn)單快捷，單向測(cè)量法可以有效解決投影點(diǎn)處無(wú)法安置反光棱鏡的問(wèn)題；三角函數(shù)法及雙站三角函數(shù)法可以對(duì)導(dǎo)線上多個(gè)目標(biāo)點(diǎn)進(jìn)行測(cè)定，以有效地解決文中所述的問(wèn)題，從而得到被測(cè)目標(biāo)點(diǎn)的精確對(duì)地及交叉跨越距離。

［1］唐云巖.送電線路測(cè)量［M］.中國(guó)電力出版社，2004

［2］陳久強(qiáng)，劉文生.土木工程測(cè)量［M］.第2版.北京大學(xué)出版社，2012