RTK技术在电力行业的应用.doc

RTK技术在电力行业的应用开发部 吴亚喆 李前斌 潘国富 技术部 何如【摘要】 本文简单介绍了电力部门在勘测和施工阶段的作业模式和流程,并介绍了RTK技术在这里领域的一些应用;【关键字】选线 断面测量 塔基断面测量 基础分坑 拉线分坑 图形解算 【问题提出】1.电力部门需要测量做什么?答:根据勘测获得的地形数据/障碍物数据进行后继的电力线设计:包括确定出铁塔或电杆的位置,形状,大小,塔基设计四个塔脚长;考虑的问题主要是输电线路的安全(要跨越多高/多宽的障碍); 2.电力部门的一般的作业流程?答:勘测部门:图上选线计划线 = 实地选线 = 定线 = 平面测量/塔基断面测量=成果数据交给设计部门: 设计各直线桩/转角桩位,塔基/电杆的高度型号等;请思考:不使用GPS时是怎么做的？有GPS的时候是怎么做的？没有道亨软件的时候是怎么做的？以道亨作为输出目标时是怎么做的?.概述A.【选线】/后期定线施工/图上选线/红线区域定转角桩J（备选转角桩W/X）加直线桩Z/加方向桩F（前视Q/后视H）/转角太大/档距过长，则对塔基的要求比较高 B.【测平断面】/物理/电气/强度设计 测量出电力线通过的通道区域内的各种地物，地物属性与几何信息；C.【测塔基断面】/用于后期塔基设计 先定义出塔基区域，然后采集碎部数据;通常只有四角塔基才进行塔基断面的测量；一般只测沿着对角线的横断面AC/BD; 但为了满足设计塔脚时需要；可以采集地形特征点的数据；由此就有了C/D等辅助线断面信息； 通常是使用全站仪进行塔基断面测量：架站在J2点，瞄准J1点，然后记录极坐标系下的旋转角/距离/高差； D.【基础分坑】 根据设计成果,把铁塔和电线杆的形态位置确定下来进行施工;小结: 若没有计算辅助,我们可以手工记录数据,手工绘制断面图,塔基断面图;由于各种计算机辅助设计软件/成图软件的成功运用,例如道亨软件,我们可以使用其来进行自动的电力线数据分析与处理工作(无论是成图/计算/设计);由此需要遵守其约定的数据格式,也就是大家通常所说的编码格式;.电力作业流程作业流程简介类型相关软件1.转角设计根据地形图标出转角桩的大概位置设计过程内业CAD,道亨思维其他2.定线测量红线区域功能，找到每个J桩最合适的位置，确定正确J桩位置设计过程外业RTK电力行业软件3.平断面测量沿线路行走，采集跨越物。勘测过程外业RTK电力行业软件4.塔基断面测量塔基断面测量，导出到CAD软件成图，或者道亨软件成图。勘测过程外业RTK电力行业软件5.杆塔位置设计此时用RTK电力行业采集到了J , F , FP , C , KY点，导出到设计软件(道亨、思维)，根据电力规则(弧垂高，最大承受力多少等)，设计每个直线桩的位置。设计每个直线桩具体的属性，例如杆型、需要悬挂瓷壶个数，型号。成本预算。设计过程内业道亨、思维6.杆塔放样有了J,Z桩，我们可以实际的找到每个杆塔的中心位置，打桩标注。然后使用杆塔放样功能，三维的放样杆塔的拉线位置或四个基座的位置。此处涉及到多种几何关系计算。放样过程外业RTK电力行业软件了解了上面的电力流程，我们已经清楚了一个RTK软件在电力工作中起的作用。也是我们要实现的功能。我们的软件主要关注勘测和放样两大功能，下面逐个介绍：A.定线测量已有数据：J桩的大概坐标,危险点坐标。成果数据：J桩的合理坐标。软件作用：实时的指示出当前坐标和危险点之间的距离，高差，以便避过危险点。简介：几个名词解释J桩：转角桩，电力线是由连续的线段组成的，连续的三个点如果有转角，则中间的称为转角桩。前后两条线所夹的锐角就是偏转角。危险点：输电线路都会产生磁场，对生物有危害需要远离民宅，同时输电线路出于成本考虑，也会主动的避开高低起伏变化大的地带，所以，对我们的电力设计过程，这些要避开的地方就是我们要注意的危险点。我们把危险点所在的区域称为红线区域，我们的软件要帮助用户避开这些红线区域。B.平断面测量已有数据：J桩的准确位置成果数据：跨越物(线路上，跨越的地物信息称为跨越物。)软件作用：实时的指示出当前坐标和危险点之间的距离，高差，以便避过危险点。简介：我们在之前的操作中已经确定了J桩的具体位置，但是我们无法等分的方式找到所有的直线桩位置，假如我们在一个平坦的地面架设电力线，则可以在两个转角桩之间，等距的排列每个电线杆或电线塔的位置。但事实上，我们还需要有时候有稍微上坡的路，下坡的路，这时候，如果依然等距排列电线杆、塔。则有可能电线到地面的距离低于安全距离。或者应力弧垂过长。导致拉力过大，造成隐患。所以，我们这时候还是无法确定准确的直线桩位置。但是我们也不能现在去电力设计软件中根据地形直接设计直线桩的位置，因为我们还可能跨越某些障碍，例如公路，另一条输电线路，河流湖泊，沟，坎等。对于乡道公路，我们可以认为，跨越的地物和我们的电力线交叉的部分很少，则可以忽略宽度，只记录为一个线形地物，例如比较窄的公路、另一条输电线路、很窄的小溪、河流。我们要记录跨越物和电力线的夹角和地物的属性，例如公路等级，公路限高，跨越的输电线等级之类的地物属性。对于线形地物，我们可能用一条数据来表示，也可能用两条数据来表示，一条数据，则需要输入交叉角，两条数据则会自动计算交叉角。除了上面的情况，遇到无法忽略的湖、多车道公路、我们就需要采集更多信息，来记录跨越物在电力线上的交叉部分有多宽，以及跨越物本身的属性，这里可能是会采集2个至3个点来表示一个地物。采集好跨越物，我们把跨越物和J桩一起，导入到电力设计软件中，跨越物的位置被投影到电力线上，记录靠累距（类似里程）标出在线路的位置。此时，我们使用红线区域功能定线，定出了J桩位置，用平断面测量功能测出了每两个转角桩之间的地形，我们可以开始对造价进行估算，设计如何安排杆塔的位置更省钱，稳定，更合适。当然这不是我们的软件需要做的。我们导出正确的数据给电力设计软件。设计人员使用电力设计软件设计出每个杆塔的位置。C.塔基断面测量已有数据：每个杆塔的中心位置(杆塔包括之前采集的J桩和Z桩)成果数据：塔基断面地形图，塔基断面文件软件作用：根据之前的测量结果，我们知道了杆塔的中心位置，我们以中心位置左右，采集一组高程，回来用软件成等高线图或散点分布图，或者断面图。辅助设计分坑和塔的基座位置，塔的4条腿的长度。辅助造价计算。我们在上面的过程中，确定了转角的位置，确定了跨越物，并借助电力设计软件，我们设计出了每个杆塔中心的位置，我们出去可以找到杆塔，但此时并不能施工，如果是电线杆，则容易被风吹倒，如果是电塔，则需要知道四个基座具体的位置，因为我们无法把所有架设电塔的地方都削平。在斜面上，我们电塔的四角可能不会一样长，那就要在室内设计出电线杆四周的拉线位置，电塔的四个“腿”的长度。听上去这和RTK软件没什么关系，但也有一些，我们需要先知道实际的地形才能设计这些杆塔的分坑位置。忘记说了，介绍一下，杆的拉线位置被称为分坑。测量实际的地形，就是塔基断面测量，塔基中心，一定范围内，测量一些散点，并在电脑上图形化显示，辅助设计分坑位置和塔基基座位置。根据目前的了解，用户用RTK做塔基断面测量的人还很少，所以我们第一个版本不打算考虑这个功能。D.杆塔放样当我们设计好了杆塔的中心位置，杆塔的分坑数据。我们需要实际的找到这些坐标。以往我们忽略了高程。实际上，我们放样的不只是平面的坐标。如下图所示。假设我们的一条拉线如下：灰色为实际的电力线走向，蓝色为转交的中心线，也就是电线杆的方向，电线杆的方向是和线路方向垂直的，拐弯处和角平分线重合，红色线是我们的拉线，我们很理想的是我们找到红线的一个端点就大功告成了。但实际上。又遇到我们之前的问题，我们不一定再平面上。可能是斜面。那就会出现下面图的情况：灰色表示地面实际走向。但实际可能更不规则的弯曲。红线为我们设计的那条红线，蓝线表示电线杆。这是一个断面图。假设我们要找红线的端点，那我们可以找到那个平面坐标对应的紫色线条投影到地面的那个点。但不能忽略的一点是，我们设计拉线的时候。是根据拉线和垂直电线杆的那个平面的夹角来算的，这样紫色线条到实际地面的投影那个点到我们电线杆顶部和垂直电线杆的平面夹角就不是我们设计的值了。所以，我们就需要杆塔放样的功能，实时的找到绿线和地面点的交点。那个交点才是我们放样的拉线位置或者塔基位置。小结:简单回归一下电力线作业流程。首先得到一张地形图，大概的在图上标出转角桩位置，然后到实地考察，找到实际上最合适的转角桩位置，采集线路上的跨越物，回来再次成图，根据线路跨越情况，修改转角桩，因为修改了转角桩，则线路经过的地物也变了，需要重复上面一步操作重新采集跨越物直到我们确定好每个杆塔的中心点位置，然后到电塔的中心点位置，采集一些散点，回来在软件中成图，显示一个电塔和附近的地形，设计电塔的形状