一種復雜環境下交叉跨越電力線測量方法

高春林，李 衛

(國核電力規劃設計研究院有限公司，北京 100095)

架空送電線路與電力線、通信線以及構筑物交叉跨越時，須進行交叉跨越測量，測定與被跨越物交叉點的位置，以及被跨越物的標高，作為確定該檔檔距和弧垂設計的依據，交叉跨越數據是架空輸電線路規劃設計、工程施工與竣工驗收的重要依據，它直接影響著輸電線路工程造價及運行安全。交叉跨越測量是架空輸電線路建造中重要工作之一，其中，交叉跨越電力線測量是交叉跨越測量中最主要的。當前，電力線交叉跨越測量一般采用全站儀懸高測量方法，該方法在平地及低丘地區的輸電線路勘測中，有明顯的優勢，但是，當設計線路與交叉跨越線豎面交叉點位于水域、山谷、叢林、懸崖峭壁等復雜環境之中時，由于這些環境人不易到達，難以設立觀測棱鏡，常規的懸高測量方法無法或很難實施。本文針對上述復雜環境下交叉跨越電力線線測量問題，給出了一種解決方法，該方法可以不用到交叉點處設立棱鏡。此方法命名為：GPS全站儀加CAD線高測量方法(簡稱“GT－CAD法”)，該法有效解決了復雜環境下，交叉跨越電力線測量難題。

1 GT－CAD方法內容

常用的全站儀懸高測量交叉跨越電力線的方法見圖1。

圖1 懸高測量示意圖

在預設計的輸電線路(以下簡稱“設計線路”)與已建跨越電力線(以下簡稱跨越線)豎面交叉點P設置棱鏡，利用全站儀測量儀器到棱鏡的斜距S及棱鏡的天頂距a2，然后旋轉望遠鏡到跨越線的最高點D，測量跨越線D點的天頂距a1，根據公式(1)計算交叉跨越線的線高H，根據公式(2)計算線頂高程。

式中：Hp為p點的地面高。

GT－CAD法采用GPS與全站儀相結合的方法，見圖2，直線J－Z為設計線路中心線，直線X1－X2為交叉跨越線的地面投影線，K1、K2、K3點分別為設計線路的左邊線、中心線、右邊線與跨越線地面投影線的交叉點，F1、F2、F3分別為ZD－K1、ZD－K2、ZD－K3各線上的定向點，K1、K2、K3交叉點位于不宜到達的復雜環境中，要求測量出各交叉點的線頂高程、里程。實現方法如下：假設設計線路左、中、右豎面與跨越線的交點為D1、D2、D3。

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

(2)在跨越線一側交叉跨越附近選擇一宜設置全站儀的點ZD，利用GPS RTK測量ZD點的三維坐標。

(3)將跨越線地面投影線點X1、X2，跨越點附近直線樁或桿位樁點J、Z、測站點ZD展點到CAD平臺，按圖2所示連線，同時將設計線路的左右邊線繪到該CAD圖上。

(4)在CAD平臺上量測K1、K2、K3各點的坐標，量測ZD－K1、ZD－K2、ZD－K3各線段的平面長度S1、S2、S3，宜或通過GPS手簿計算K1、K2、K3各點坐標及ZD－K1、ZD－K2、ZD－K3各線段的平面長度。

圖2 線路交叉跨越示意圖

利用GPS放樣方向點：將K1、K2、K3各點的坐標輸入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 F1、F2、F3。

全站儀測量線頂天頂角：在ZD點設置全站儀，在F2位置設置后視，將全站儀望遠鏡對準后視，保持望遠鏡水平方向不動，垂直方向旋轉望遠鏡，將視準線對準跨越線頂點D2，測量D2點處天頂角β。

計算線頂高程：利用公式計算D2點處線高，見圖3。

圖3 線高測量示意圖

式中：HD2為跨越線頂D2點的高程；HZD為測站點ZD的高程；S2為K2點到ZD點的平距；i為儀器高。

同樣的方法可以測得左邊線D1處的跨越線高程、右邊線D3處的跨越線高程里程的計算，見圖2，將左右邊線交叉點K1、K3投影到中心線上，投影點設為：T1、T3，在CAD平臺上量測T1、K2、T3各點到J點的距離，各交叉點的里程為J點處的里程加上J點到各投影點的距離；如K3點的里程為：

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

3 應用實例

某750 kV線路工程位于陜西省境內，線路總長度2×216.3 km，兩條并行單回路架設。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，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位于陡坡上，而且有荊棘灌木覆蓋，難以立鏡觀測。此交叉跨越測量采用GT－CAD法，測量示意圖見圖5。首先利用RTK在利于測量的地方測量110 kV輸電線兩條頂導線走向L1－L2，L3－L4，選擇一易于設置全站儀測量的位置QZY4，利用RTK測量其坐標高程；然后，將測量的跨越線點L1、L2、L3、L4及附近的桿位樁點M24、M25、測站點QZY4展點到CAD平臺，按圖5所示連線，并根據中心線(M24－M25)繪出設計線路的左右邊線，量測各交叉點1－6個點的坐標，量測1－6個跨越點到測站點QZY4的距離，量測數據詳見表1；下一步，將1－6個點的坐標輸入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X1、X2、……、X6；下一步，在QZY4點設置全站儀，在X1位置立后視，將全站儀望遠鏡對準后視，保持望遠鏡水平方向不動，垂直方向旋轉望遠鏡至1號點上方跨越線頂，測量線頂天頂角，盤左盤右各測一測回，同樣方法測量2～6號點上方線頂高，測量數據詳見表1；下一步，利用公式；最后，各跨越點里程的計算：見圖5，將左右邊線上的交叉點1、4、3、6投影到中心線上，各投影點設為：T1、T4、T3、T6，在CAD平臺上解析量測T1、2、5、T3、T4、T6號點到桿塔位M24點的距離，各交叉點的里程計算結果詳見表1。

圖4 交叉跨越斷面圖

圖5 某110 kV交叉跨越測量圖

表1 交叉跨越電力線測量數據及計算結果

4 結語

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