免棱镜全站仪在架空输电线路勘测中的应用

许玉龙+陈晓宁

（郑州地海天工业测量有限公司 河南 郑州 450006）

摘 要：通过架空输电线路勘测工程实际案例，总结了免棱镜测距技术在测量交叉跨越点高程作业中的应用及方法。与传统带棱镜全站仪作业方法进行了对比，分析了免棱镜全站仪在架空输电线路勘测中的应用优势。

关键词：全站仪，免棱镜测距技术，跨越点高程

1免棱镜全站仪简介

随着科技的不断进步，测绘仪器设备迅速发展，新仪器不断的出现。在全站仪方面的重要发展是长距离棱镜全站仪的出现，免棱镜全站仪的免棱镜视距由初期几十米发展到当前的一千米以上。目前长距离免棱镜全站仪主要有徕卡（Leica）1200系列、拓普康GPT-3000LN系列和天宝5600系列，具有代表的长距离免棱镜全站仪是2004年瑞士徕卡公司在市场上推出的徕卡TPS1202全站仪和2005年日本拓普康公司推出的3002LN全站仪。前者采用激光免棱镜测距，在视线良好的条件下，免棱镜距可达400～500米，后者采用脉冲激光测距，在视线良好的条件下，免棱镜测距可达1100米。 免棱镜全站仪对于控制、地形和工程测量都具有重要作用，例如对于人们无法攀登的悬崖陡壁的地形测量、地下大型工程的断面测量、建筑物的变形测量等，采用免棱镜全站仪测量可以大大节约时间，提高劳动效率。

架空输电线路勘测时，最常遇到的情况是设计线路跨越原有电力线，需要测量原有电力线被跨越点的高程。本文主要介绍带棱镜全站仪和免棱镜全站仪在架空输电线路勘测时测量交叉跨越电力线被跨越点高程的方法及应用，比较其优劣。

2测量被跨越点高程的方法

2.1带棱镜全站仪测量被跨越点高程的方法

根据规程规范，某条架空输电线设计和施工时，跨越另一条电力线，需确定两条电力线间跨越点的垂直距离以保证安全，那么我们就需确定原有电力线被跨越点的高程。交叉跨越的原则为高等级跨低等级，所以当设计电力线等级高于被跨越电力线等级时，需要测量被跨线路最上部的地线或者导线的被跨越点；当设计电力线等级低于被跨电力线等级时，需要测量被跨线路最下部的地线或者导线的被跨越点。

如图1，假设设计电力线为AB，被跨越电力线为CD，用RTK在AB的地面投影上找出远近距离合适（过近会使得全站仪在瞄准电力线CD上被跨越点O时仰角过大不方便观测，过远会使得全站仪接收不到反射信号），且方便全站仪架站观测的地面两点A'、B'。在A'、B'两点打上木桩，在木桩上打钉子。用RTK测出A'、B'两点平面坐标和高程Ha'、Hb'，一般要求平面误差不超过3cm，高程误差不超过5cm（RTK测量点的方法这里不再阐述）。在被跨越电力线CD的地面投影上找出任意两点C'、D'，不用打木桩，直接测出两点平面坐标即可。将A'、B'、C'、D'四点的平面坐标展绘在CAD上，连接A'B'和C'D'两直线，查询出两直线交点的平面坐标，此平面坐标即为被跨越点O的平面坐标以及点O的地面投影点O'的平面坐标。用RTK找出地面点O'，并打上木桩和钉子。在点O'上架设棱镜，在点A'上架设全站仪并量取仪器高h。设站输入仪器高h、相对坐标（0，0，Ha'）（其中Ha'为A'的高程），后视点B'并将水平角置0度，瞄准棱镜测出A'、O'两点的平距L（即A'、O两点的平距），再瞄准被跨越点O，测得竖直角α，则有被跨越点O的高程：

Ho= Ha'+h +L*tanα

一般要求，除了測量被跨越点O的高程还需要测量被跨越点两侧点O1和O2的高程，方法和测量被跨越点O的高程方法一样，只是多一步测量点O1和O2的相对坐标，以确认O1和O2两点到设计线路中心线的距离（即所测得相对坐标的横坐标绝对值）。在点A'和B'分别用全站仪测一个测回，以便检查数据的准确性。

根据实际情况，可能被跨电力线最上部、最下部的地线或者导线不止一条，则都要进行测量以保证提供的数据准确可靠。至于精度，只要按照规程规范操作仪器，所测得的平面和高程数据误差不会超过10厘米，完全能保证电力线路设计使用。

2.2免棱镜全站仪测量被跨越点高程的方法

免棱镜全站仪测量被跨越点高程的方法和传统方法原理基本相同。由于免棱镜全站仪可以直接瞄准被跨越点O测得A'、O两点的平距L和高差H，所以直接在A'点架设全站仪并量取仪器高h。设站输入仪器高h、相对坐标（0，0，Ha'）（其中Ha'为A'的高程），后视点B'并将水平角置0度，瞄准被跨越点O，直接测得被跨越点O相对坐标（L，0，Ho）（Ho为被跨越点O的高程），至此得到被跨越点高程Ho。

被跨越点两侧点O1和O2的高程可以用同样的方法测得，依然只是多一步测量点O1和O2的相对坐标，以确认O1和O2两点到设计线路中心线的距离（即所测得相对坐标的横坐标绝对值）。在点A'和B'分别用免棱镜全站仪测一个测回，以便检查数据的准确性。

免棱镜全站仪测量被跨越点高程时需要注意，因为被测导线或者地线很细且随风摆动，激光测距时很容易测到错误数据。所以在用RTK找地面两点A'、B'时，不但要使得两点A'、B'距离电力线CD远近距离合适，而且要使得免棱镜全站仪测量点O、O1和O2时的背景应尽量远离导线或者背景为天空，以便判断数据准确与否。

3结论

免棱镜全站仪测量被跨越点高程的方法不需要在被跨越电力线CD的地面投影上找出任意两点C'、D'；外业时不需要在CAD软件上操作；不需要在O'点架设棱镜（很多情况下根本没有条件架设棱镜，如河流、悬崖）；不需要手工计算，方便快捷，节省时间降低劳动强度。

总之免棱镜全站仪应用于架空输电线路勘测工程中，能够在特殊地理环境条件下快速的完成测量任务，同时保证精度，避免繁琐的计算过程，它使得带棱镜全站仪不易解决的问题找到了有效快捷的解决途径。

参考文献：

[1] 孟现彪，史雅茹，冯禹等.免棱镜全站仪在架空送电线路工程中的应用[J].电力勘测设计，2010（6）：25-28

[2] 李会青，张伟.空中点到直线距离的测定[J]. 测绘通报，2006（3）：46-47

作者简介：

许玉龙，（1988-），男，本科，助理工程师，主要从事电力行业测绘工作.