一種用于高壓輸電線高度精確測量的遙控棱鏡

湯青松　武威　張婧　湯文博

摘 要：高壓輸電線一般位于較偏遠的地方，地形復雜，在當前的儀器和技術條件下，測量誤差一般在30-50cm。規劃和工程設計人員為保證工程質量，要加大安全距離，不可避免地提高了工程造價。一種用于高壓輸電線高度精確測量的遙控棱鏡輕松解決了這一難題。

關鍵詞：高壓輸電線；高度誤差；遙控棱鏡；精確測量

1 概述

在工程設計及施工階段往往需測量與工程線路交叉的高壓線或管道的高程及其與線路的凈空，為了確定最小安全高度，需要知道輸電線的高程。

由于無法接觸輸電線，對高壓線的垂直投影位置又無精確確定方法，特別是在河流、山區和荊棘縱生的丘陵地帶測量難度大誤差更大，工作人員勞動強度大，為了能給設計和線路路徑選擇提供可靠依據，對高壓輸電線高度的精確測量是至關重要的，為此有一種用于高壓線高度測量的遙控飛行棱鏡，將使得該測量工作變得準確而又簡單。

2 工程概況

高壓輸電線一般位于偏遠的地區，地勢相對比較復雜（復雜的地形包括山地、平原、丘陵），所以給測量高壓輸電線的高程帶來非常大的難度。在這樣的客觀條件下，需要反復測量，多次測量，才可以測得粗略的高度數據。

3 目前測量高壓輸電線高度的方法

（1）經緯儀配合鋼尺測量。

（2）GPS測量精度已達厘米級，但目前在大多數場地環境中測量高壓線高度受到極大限制，無法實施。

（3）全站儀測量：全站儀直接測量，往往因目標物體的表面反光性能不強，誤差很大；目前常用的方法：在線下方安置棱鏡，用全站儀測出目標點、棱鏡與水平面之間的夾角及棱鏡與全站儀之間的距離，可換算出高壓線高度，但該方法一般因架設棱鏡位置的不準確或不能到達正確位置誤差達30-50厘米。

4 創新方法

針對使用全站儀測量的方法，提出以下創新措施：

（1）一種用于高壓線高度測量的遙控飛行棱鏡是具360°可測量的。

（2）用于高壓線高度測量的遙控飛行棱鏡是可以懸掛在高壓線上的。

（3）組成飛行棱鏡的外形殼體、葉片、棱鏡均是輕質耐高壓絕緣材料制成的，且其動力核心部件金屬部分體積小于100mm。

（4）由于高壓線的芯線一般為鋼絲，所以正確使用電磁吸附裝置將可以解決遙控飛行棱鏡在飛行至高壓線附近時，開啟棱鏡的電磁吸附裝置，使其在接近高壓線時吸附到高壓線下，實施懸掛動作，在其重力作用下，從而完成在高壓線下安置測量棱鏡的任務，此時可以停止遙控飛行棱鏡的飛行動作，進行高壓線高度測量；當完成任務后，開啟遙控飛行棱鏡的飛行動作后再停止電磁鐵的工作，此時可以將遙控飛行棱鏡返程收回。

5 方案設計（如圖1所示）

（1）在高壓輸電線測量位置安置遙控飛行棱鏡：高壓輸電線的芯線一般為鋼絲，所以測量員需要開啟遙控飛行棱鏡的電磁吸附裝置。在遙控飛行棱鏡接近高壓輸電線時被吸附到高壓輸電下，在重力作用下，完成懸掛安置。

（2）停止遙控飛行棱鏡的飛行動作。

（3）將全站儀安置在免受干擾的位置，并且利用全站儀測量豎直角的功能，讀出遙控飛行棱鏡的中心點的仰角即α1。α1的角度需控制在30°-45°之間，這區間測量誤差較小，如果超限，可再次調整測站點的位置A，盡量滿足技術要求為止。

（4）利用全站儀測量出至遙控飛行棱鏡中心點E的斜距S。

（5）利用公式L=S.cosα1現場計算出遙控飛行棱鏡E點正下方的水平投影點B點至測站點的準確距離即平距L。

（6）測量員需目測將反光棱鏡安置在遙控飛行棱鏡E點正下方投影點的大致位置。并利用全站儀讀出俯角α2，斜距S2。

（7）利用公式L1=S2cosα2編程計算出需，y由此可以得出正確平距L與校核平距L1的差值Ls。

（8）測量員按照7條計算得出的差值Ls移動反光棱鏡的位置，使下部反光棱鏡能準確位于遙控飛行棱鏡E的正下方投影點D點。

（9）根據公式H=L*（tanα1+tanα2）遙控飛行棱鏡中心點E點到D點的高程H。

（10）遙控飛行棱鏡的懸掛高度H1與其正下方棱鏡的懸掛高度H2是已知的，高壓輸電線的準確高度H0可通過H0=H+H1+H2計算得到。

（11）為保證測量成果高度準確，可進行二次復核測量，提供數據備案，將數據進行比對，求取平均值。

備注：遙控飛行棱鏡具有360°可以測量的性質。

6 結束語

使用遙控飛行棱鏡，能準確測量輸電線的高程，給規劃設計提供可靠的高程數據，為施工單位確定準確的安全高度，能有效實現對高壓輸電線的高度精確在5cm之內，有效實現減輕測量勞動強度；降低工程設計及施工階段線路改造方案總造價。

參考文獻

[1]何保喜.全站儀測量技術[M].黃河水利出版社，2005.

[2]中華人民共和國建設部.GB50026-2007.中華人民共和國國家標準工程測量規范[S].