一种用于高压输电线高度精确测量的遥控棱镜

汤青松　武威　张婧　汤文博

摘 要：高压输电线一般位于较偏远的地方，地形复杂，在当前的仪器和技术条件下，测量误差一般在30-50cm。规划和工程设计人员为保证工程质量，要加大安全距离，不可避免地提高了工程造价。一种用于高压输电线高度精确测量的遥控棱镜轻松解决了这一难题。

关键词：高压输电线；高度误差；遥控棱镜；精确测量

1 概述

在工程设计及施工阶段往往需测量与工程线路交叉的高压线或管道的高程及其与线路的净空，为了确定最小安全高度，需要知道输电线的高程。

由于无法接触输电线，对高压线的垂直投影位置又无精确确定方法，特别是在河流、山区和荆棘纵生的丘陵地带测量难度大误差更大，工作人员劳动强度大，为了能给设计和线路路径选择提供可靠依据，对高压输电线高度的精确测量是至关重要的，为此有一种用于高压线高度测量的遥控飞行棱镜，将使得该测量工作变得准确而又简单。

2 工程概况

高压输电线一般位于偏远的地区，地势相对比较复杂（复杂的地形包括山地、平原、丘陵），所以给测量高压输电线的高程带来非常大的难度。在这样的客观条件下，需要反复测量，多次测量，才可以测得粗略的高度数据。

3 目前测量高压输电线高度的方法

（1）经纬仪配合钢尺测量。

（2）GPS测量精度已达厘米级，但目前在大多数场地环境中测量高压线高度受到极大限制，无法实施。

（3）全站仪测量：全站仪直接测量，往往因目标物体的表面反光性能不强，误差很大；目前常用的方法：在线下方安置棱镜，用全站仪测出目标点、棱镜与水平面之间的夹角及棱镜与全站仪之间的距离，可换算出高压线高度，但该方法一般因架设棱镜位置的不准确或不能到达正确位置误差达30-50厘米。

4 创新方法

针对使用全站仪测量的方法，提出以下创新措施：

（1）一种用于高压线高度测量的遥控飞行棱镜是具360°可测量的。

（2）用于高压线高度测量的遥控飞行棱镜是可以悬挂在高压线上的。

（3）组成飞行棱镜的外形壳体、叶片、棱镜均是轻质耐高压绝缘材料制成的，且其动力核心部件金属部分体积小于100mm。

（4）由于高压线的芯线一般为钢丝，所以正确使用电磁吸附装置将可以解决遥控飞行棱镜在飞行至高压线附近时，开启棱镜的电磁吸附装置，使其在接近高压线时吸附到高压线下，实施悬挂动作，在其重力作用下，从而完成在高压线下安置测量棱镜的任务，此时可以停止遥控飞行棱镜的飞行动作，进行高压线高度测量；当完成任务后，开启遥控飞行棱镜的飞行动作后再停止电磁铁的工作，此时可以将遥控飞行棱镜返程收回。

5 方案设计（如图1所示）

（1）在高压输电线测量位置安置遥控飞行棱镜：高压输电线的芯线一般为钢丝，所以测量员需要开启遥控飞行棱镜的电磁吸附装置。在遥控飞行棱镜接近高压输电线时被吸附到高压输电下，在重力作用下，完成悬挂安置。

（2）停止遥控飞行棱镜的飞行动作。

（3）将全站仪安置在免受干扰的位置，并且利用全站仪测量竖直角的功能，读出遥控飞行棱镜的中心点的仰角即α1。α1的角度需控制在30°-45°之间，这区间测量误差较小，如果超限，可再次调整测站点的位置A，尽量满足技术要求为止。

（4）利用全站仪测量出至遥控飞行棱镜中心点E的斜距S。

（5）利用公式L=S.cosα1现场计算出遥控飞行棱镜E点正下方的水平投影点B点至测站点的准确距离即平距L。

（6）测量员需目测将反光棱镜安置在遥控飞行棱镜E点正下方投影点的大致位置。并利用全站仪读出俯角α2，斜距S2。

（7）利用公式L1=S2cosα2编程计算出需，y由此可以得出正确平距L与校核平距L1的差值Ls。

（8）测量员按照7条计算得出的差值Ls移动反光棱镜的位置，使下部反光棱镜能准确位于遥控飞行棱镜E的正下方投影点D点。

（9）根据公式H=L*（tanα1+tanα2）遥控飞行棱镜中心点E点到D点的高程H。

（10）遥控飞行棱镜的悬挂高度H1与其正下方棱镜的悬挂高度H2是已知的，高压输电线的准确高度H0可通过H0=H+H1+H2计算得到。

（11）为保证测量成果高度准确，可进行二次复核测量，提供数据备案，将数据进行比对，求取平均值。

备注：遥控飞行棱镜具有360°可以测量的性质。

6 结束语

使用遥控飞行棱镜，能准确测量输电线的高程，给规划设计提供可靠的高程数据，为施工单位确定准确的安全高度，能有效实现对高压输电线的高度精确在5cm之内，有效实现减轻测量劳动强度；降低工程设计及施工阶段线路改造方案总造价。

参考文献

[1]何保喜.全站仪测量技术[M].黄河水利出版社，2005.

[2]中华人民共和国建设部.GB50026-2007.中华人民共和国国家标准工程测量规范[S].