三维导线数据处理系统在电力工程中的应用

李斌　杜云霞　江峻毅

(1山东电力工程咨询院有限公司山东济南250013;2山东省国际信托有限公司山东济南250103）

三维导线数据处理系统在电力工程中的应用

李斌1杜云霞2江峻毅1

(1山东电力工程咨询院有限公司山东济南250013;2山东省国际信托有限公司山东济南250103）

基于三维导线测量和数据处理中存在的问题，研究开发了平面导线和三角高程测量数据采集和处理的一体化作业系统，可以实现外业观测数据的自动记录，观测数据的预处理和数据的三维平差计算等功能，可以节省外业观测记录和内业计算的时间，提高了工作效率。通过具体的工程实例，验证了该系统在电力工程测量中的可行性。

控制网导线三角高程测量一体化作业

1　引言

三角高程测量已经成为高精度高程控制测量的一种有效手段［1-2］。采用平面导线控制测量和三角高程测量作业方法进行厂区及变电站的测量作业既可以满足设计和规范的要求，又可以简化生产流程，具有很好的经济效益［3-4］。本文基于以上问题，提出了三维导线测量数的一体化处理系统，并应用到生产实践中。

2　三维导线测量及数据处理系统设计

2.1三角高程测量的原理

在全站仪进行往返测量时，如果观测是在相同气象条件下进行的，特别是在同一时间进行，则可假定大气折光系数对于反向观测基本相同，因此K往=K返。又S往2·cosα往2和S返2·cosα返2同是A、B两点间的平距,也可认为近似相等，可得对向观测计算高差的基本公式为:

式中：S往、S返和α往、α返分别为往返观测的斜距和竖直角,i往、i返和V往、V返分别为往返观测的仪器高和棱镜高，K往和K返分别为往返观测时的大气折光系数。

根据误差传播定律，对上式进行微分，并转为中误差关系式2，

式中:mh为往返观测平均高差中误差,mα往、mα返、mS往、mS返分别为往返竖直角和斜距中误差,mi往、mi返、mV往、mV返分别为往返仪器高和棱镜高量取中误差为将角值化成弧度值。由于观测条件相同，因此mα往=mα返=mα，mS往=mS返=mS，S往=S返=S，mi往=mi返=mV往=mV返=m,mα往=mα返=mα。

上式可简化为：

为了分析其精度，本研究选取常用的mα=±2″精度的全站仪为例，按测距500m计算，其测距精度为mS=±（2+2×10-6D）mm，取mS=±3mm，仪器高和棱镜高的量取误差为±2mm。同时取2倍的中误差为极限误差，与四等三角高程测量的限差进行比较。可以得出，在角度为30度的较大垂直角观测时，其极限误差为3.73mm，小于四等三角高程限差。

2.2三维导线测量数据处理系统设计

三维导线测量数据一体化数据处理系统，主要由以下几个主要模块：

（1）数据自动采集模块：根据导线控制测量特点并结合现有的Leica TS06-2″型全站仪的可编程的特性，与leica公司联合开发了“多测回测角”功能，可以直接记录观测的水平角、垂直角、距离、仪器高、觇标高等数据。

新时代背景下，城市化的发展也进入了一个新的阶段，新时期对于城市规划的要求自然也进一步提高。自然环境保护力度加大，人性化的规划需求的加强以及其他方面的综合因素，要求必须从我国实际情况出发来对城市进行综合、科学和可持续的规划建设。

（2）数据传输模块：通过建立便携机与全站仪的通讯连接，利用软件的预处理功能，自动计算导线和三角高程测量数据，已知点数据可手工输入也可调用已知点文件。生成符合平差软件“cosawin”和“南方平差易”格式的数据文件（可校核比较将两种平差软件的计算结果）。

（3）数据预处理模块：数据文件整理完成后，通过该模块进行数据预处理，计算相邻控制点间高差及水平距离，用于后续三维数据联合平差。

（4）三维数据联合平差及成果输出模块：观测数据经过数据预处理后根据已知数据自动生成平差数据文件。

由以上数据处理系统各模块的功能，可以实现导线和三角高程测量数据的传输、计算、预处理、平差计算、生成报告等步骤的一体化作业。

3　实例分析

结合具体工程进行实例分析。临沂市某220kV变电站位于某丘陵地形，沟坎较多，测图面积约150m*200m，布设控制桩时考虑如果采用水准仪会有诸多不便、费工费时，故决定采用三维导线数据一体化处理系统进行作业。

为检查三维导线测量数据一体化数据处理系统的测量精度，本工程还专门采用电子水准仪联测5个控制点高程。

对比可得：

数据比较

由此可以看出，采用全站仪三角高程测量完全能够满足小区域控制测量要求。

4　结论

电力工程测量中，小区域内用全站仪进行导线和三角高程测量方法代替传统的控制测量，方法简单易行,测量速度较传统方法快的多,为今后快速、准确建立控制网提供了又一新的途径。本文提出的一体化测量系统实现了外业自动记录角度和距离观测数据，自动计算角度和高差闭合差，自动生成符合平差计算要求的导线和高程平差数据文件，大大提高了电力工程控制测量的生产效率和质量。

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P258[文献码]B

1000-405X（2015）-7-436-1