RTK技術(shù)在電力行業(yè)的應(yīng)用.doc

RTK技術(shù)在電力行業(yè)的應(yīng)用開發(fā)部 吳亞喆 李前斌 潘國富 技術(shù)部 何如【摘要】 本文簡單介紹了電力部門在勘測和施工階段的作業(yè)模式和流程,并介紹了RTK技術(shù)在這里領(lǐng)域的一些應(yīng)用;【關(guān)鍵字】選線 斷面測量 塔基斷面測量 基礎(chǔ)分坑 拉線分坑 圖形解算 【問題提出】1.電力部門需要測量做什么?答:根據(jù)勘測獲得的地形數(shù)據(jù)/障礙物數(shù)據(jù)進(jìn)行后繼的電力線設(shè)計:包括確定出鐵塔或電桿的位置,形狀,大小,塔基設(shè)計四個塔腳長;考慮的問題主要是輸電線路的安全(要跨越多高/多寬的障礙); 2.電力部門的一般的作業(yè)流程?答:勘測部門:圖上選線計劃線 = 實地選線 = 定線 = 平面測量/塔基斷面測量=成果數(shù)據(jù)交給設(shè)計部門: 設(shè)計各直線樁/轉(zhuǎn)角樁位,塔基/電桿的高度型號等;請思考:不使用GPS時是怎么做的？有GPS的時候是怎么做的？沒有道亨軟件的時候是怎么做的？以道亨作為輸出目標(biāo)時是怎么做的?.概述A.【選線】/后期定線施工/圖上選線/紅線區(qū)域定轉(zhuǎn)角樁J（備選轉(zhuǎn)角樁W/X）加直線樁Z/加方向樁F（前視Q/后視H）/轉(zhuǎn)角太大/檔距過長，則對塔基的要求比較高 B.【測平斷面】/物理/電氣/強(qiáng)度設(shè)計 測量出電力線通過的通道區(qū)域內(nèi)的各種地物，地物屬性與幾何信息；C.【測塔基斷面】/用于后期塔基設(shè)計 先定義出塔基區(qū)域，然后采集碎部數(shù)據(jù);通常只有四角塔基才進(jìn)行塔基斷面的測量；一般只測沿著對角線的橫斷面AC/BD; 但為了滿足設(shè)計塔腳時需要；可以采集地形特征點(diǎn)的數(shù)據(jù)；由此就有了C/D等輔助線斷面信息； 通常是使用全站儀進(jìn)行塔基斷面測量：架站在J2點(diǎn)，瞄準(zhǔn)J1點(diǎn)，然后記錄極坐標(biāo)系下的旋轉(zhuǎn)角/距離/高差； D.【基礎(chǔ)分坑】 根據(jù)設(shè)計成果,把鐵塔和電線桿的形態(tài)位置確定下來進(jìn)行施工;小結(jié): 若沒有計算輔助,我們可以手工記錄數(shù)據(jù),手工繪制斷面圖,塔基斷面圖;由于各種計算機(jī)輔助設(shè)計軟件/成圖軟件的成功運(yùn)用,例如道亨軟件,我們可以使用其來進(jìn)行自動的電力線數(shù)據(jù)分析與處理工作(無論是成圖/計算/設(shè)計);由此需要遵守其約定的數(shù)據(jù)格式,也就是大家通常所說的編碼格式;.電力作業(yè)流程作業(yè)流程簡介類型相關(guān)軟件1.轉(zhuǎn)角設(shè)計根據(jù)地形圖標(biāo)出轉(zhuǎn)角樁的大概位置設(shè)計過程內(nèi)業(yè)CAD,道亨思維其他2.定線測量紅線區(qū)域功能，找到每個J樁最合適的位置，確定正確J樁位置設(shè)計過程外業(yè)RTK電力行業(yè)軟件3.平斷面測量沿線路行走，采集跨越物?？睖y過程外業(yè)RTK電力行業(yè)軟件4.塔基斷面測量塔基斷面測量，導(dǎo)出到CAD軟件成圖，或者道亨軟件成圖?？睖y過程外業(yè)RTK電力行業(yè)軟件5.桿塔位置設(shè)計此時用RTK電力行業(yè)采集到了J , F , FP , C , KY點(diǎn)，導(dǎo)出到設(shè)計軟件(道亨、思維)，根據(jù)電力規(guī)則(弧垂高，最大承受力多少等)，設(shè)計每個直線樁的位置。設(shè)計每個直線樁具體的屬性，例如桿型、需要懸掛瓷壺個數(shù)，型號。成本預(yù)算。設(shè)計過程內(nèi)業(yè)道亨、思維6.桿塔放樣有了J,Z樁，我們可以實際的找到每個桿塔的中心位置，打樁標(biāo)注。然后使用桿塔放樣功能，三維的放樣桿塔的拉線位置或四個基座的位置。此處涉及到多種幾何關(guān)系計算。放樣過程外業(yè)RTK電力行業(yè)軟件了解了上面的電力流程，我們已經(jīng)清楚了一個RTK軟件在電力工作中起的作用。也是我們要實現(xiàn)的功能。我們的軟件主要關(guān)注勘測和放樣兩大功能，下面逐個介紹：A.定線測量已有數(shù)據(jù)：J樁的大概坐標(biāo),危險點(diǎn)坐標(biāo)。成果數(shù)據(jù)：J樁的合理坐標(biāo)。軟件作用：實時的指示出當(dāng)前坐標(biāo)和危險點(diǎn)之間的距離，高差，以便避過危險點(diǎn)。簡介：幾個名詞解釋J樁：轉(zhuǎn)角樁，電力線是由連續(xù)的線段組成的，連續(xù)的三個點(diǎn)如果有轉(zhuǎn)角，則中間的稱為轉(zhuǎn)角樁。前后兩條線所夾的銳角就是偏轉(zhuǎn)角。危險點(diǎn)：輸電線路都會產(chǎn)生磁場，對生物有危害需要遠(yuǎn)離民宅，同時輸電線路出于成本考慮，也會主動的避開高低起伏變化大的地帶，所以，對我們的電力設(shè)計過程，這些要避開的地方就是我們要注意的危險點(diǎn)。我們把危險點(diǎn)所在的區(qū)域稱為紅線區(qū)域，我們的軟件要幫助用戶避開這些紅線區(qū)域。B.平斷面測量已有數(shù)據(jù)：J樁的準(zhǔn)確位置成果數(shù)據(jù)：跨越物(線路上，跨越的地物信息稱為跨越物。)軟件作用：實時的指示出當(dāng)前坐標(biāo)和危險點(diǎn)之間的距離，高差，以便避過危險點(diǎn)。簡介：我們在之前的操作中已經(jīng)確定了J樁的具體位置，但是我們無法等分的方式找到所有的直線樁位置，假如我們在一個平坦的地面架設(shè)電力線，則可以在兩個轉(zhuǎn)角樁之間，等距的排列每個電線桿或電線塔的位置。但事實上，我們還需要有時候有稍微上坡的路，下坡的路，這時候，如果依然等距排列電線桿、塔。則有可能電線到地面的距離低于安全距離?；蛘邞?yīng)力弧垂過長。導(dǎo)致拉力過大，造成隱患。所以，我們這時候還是無法確定準(zhǔn)確的直線樁位置。但是我們也不能現(xiàn)在去電力設(shè)計軟件中根據(jù)地形直接設(shè)計直線樁的位置，因為我們還可能跨越某些障礙，例如公路，另一條輸電線路，河流湖泊，溝，坎等。對于鄉(xiāng)道公路，我們可以認(rèn)為，跨越的地物和我們的電力線交叉的部分很少，則可以忽略寬度，只記錄為一個線形地物，例如比較窄的公路、另一條輸電線路、很窄的小溪、河流。我們要記錄跨越物和電力線的夾角和地物的屬性，例如公路等級，公路限高，跨越的輸電線等級之類的地物屬性。對于線形地物，我們可能用一條數(shù)據(jù)來表示，也可能用兩條數(shù)據(jù)來表示，一條數(shù)據(jù)，則需要輸入交叉角，兩條數(shù)據(jù)則會自動計算交叉角。除了上面的情況，遇到無法忽略的湖、多車道公路、我們就需要采集更多信息，來記錄跨越物在電力線上的交叉部分有多寬，以及跨越物本身的屬性，這里可能是會采集2個至3個點(diǎn)來表示一個地物。采集好跨越物，我們把跨越物和J樁一起，導(dǎo)入到電力設(shè)計軟件中，跨越物的位置被投影到電力線上，記錄靠累距（類似里程）標(biāo)出在線路的位置。此時，我們使用紅線區(qū)域功能定線，定出了J樁位置，用平斷面測量功能測出了每兩個轉(zhuǎn)角樁之間的地形，我們可以開始對造價進(jìn)行估算，設(shè)計如何安排桿塔的位置更省錢，穩(wěn)定，更合適。當(dāng)然這不是我們的軟件需要做的。我們導(dǎo)出正確的數(shù)據(jù)給電力設(shè)計軟件。設(shè)計人員使用電力設(shè)計軟件設(shè)計出每個桿塔的位置。C.塔基斷面測量已有數(shù)據(jù)：每個桿塔的中心位置(桿塔包括之前采集的J樁和Z樁)成果數(shù)據(jù)：塔基斷面地形圖，塔基斷面文件軟件作用：根據(jù)之前的測量結(jié)果，我們知道了桿塔的中心位置，我們以中心位置左右，采集一組高程，回來用軟件成等高線圖或散點(diǎn)分布圖，或者斷面圖。輔助設(shè)計分坑和塔的基座位置，塔的4條腿的長度。輔助造價計算。我們在上面的過程中，確定了轉(zhuǎn)角的位置，確定了跨越物，并借助電力設(shè)計軟件，我們設(shè)計出了每個桿塔中心的位置，我們出去可以找到桿塔，但此時并不能施工，如果是電線桿，則容易被風(fēng)吹倒，如果是電塔，則需要知道四個基座具體的位置，因為我們無法把所有架設(shè)電塔的地方都削平。在斜面上，我們電塔的四角可能不會一樣長，那就要在室內(nèi)設(shè)計出電線桿四周的拉線位置，電塔的四個“腿”的長度。聽上去這和RTK軟件沒什么關(guān)系，但也有一些，我們需要先知道實際的地形才能設(shè)計這些桿塔的分坑位置。忘記說了，介紹一下，桿的拉線位置被稱為分坑。測量實際的地形，就是塔基斷面測量，塔基中心，一定范圍內(nèi)，測量一些散點(diǎn)，并在電腦上圖形化顯示，輔助設(shè)計分坑位置和塔基基座位置。根據(jù)目前的了解，用戶用RTK做塔基斷面測量的人還很少，所以我們第一個版本不打算考慮這個功能。D.桿塔放樣當(dāng)我們設(shè)計好了桿塔的中心位置，桿塔的分坑數(shù)據(jù)。我們需要實際的找到這些坐標(biāo)。以往我們忽略了高程。實際上，我們放樣的不只是平面的坐標(biāo)。如下圖所示。假設(shè)我們的一條拉線如下：灰色為實際的電力線走向，藍(lán)色為轉(zhuǎn)交的中心線，也就是電線桿的方向，電線桿的方向是和線路方向垂直的，拐彎處和角平分線重合，紅色線是我們的拉線，我們很理想的是我們找到紅線的一個端點(diǎn)就大功告成了。但實際上。又遇到我們之前的問題，我們不一定再平面上?？赡苁切泵妗Ｄ蔷蜁霈F(xiàn)下面圖的情況：灰色表示地面實際走向。但實際可能更不規(guī)則的彎曲。紅線為我們設(shè)計的那條紅線，藍(lán)線表示電線桿。這是一個斷面圖。假設(shè)我們要找紅線的端點(diǎn)，那我們可以找到那個平面坐標(biāo)對應(yīng)的紫色線條投影到地面的那個點(diǎn)。但不能忽略的一點(diǎn)是，我們設(shè)計拉線的時候。是根據(jù)拉線和垂直電線桿的那個平面的夾角來算的，這樣紫色線條到實際地面的投影那個點(diǎn)到我們電線桿頂部和垂直電線桿的平面夾角就不是我們設(shè)計的值了。所以，我們就需要桿塔放樣的功能，實時的找到綠線和地面點(diǎn)的交點(diǎn)。那個交點(diǎn)才是我們放樣的拉線位置或者塔基位置。小結(jié):簡單回歸一下電力線作業(yè)流程。首先得到一張地形圖，大概的在圖上標(biāo)出轉(zhuǎn)角樁位置，然后到實地考察，找到實際上最合適的轉(zhuǎn)角樁位置，采集線路上的跨越物，回來再次成圖，根據(jù)線路跨越情況，修改轉(zhuǎn)角樁，因為修改了轉(zhuǎn)角樁，則線路經(jīng)過的地物也變了，需要重復(fù)上面一步操作重新采集跨越物直到我們確定好每個桿塔的中心點(diǎn)位置，然后到電塔的中心點(diǎn)位置，采集一些散點(diǎn)，回來在軟件中成圖，顯示一個電塔和附近的地形，設(shè)計電塔的形狀