一种基于经纬仪的任意线路悬高测量方法与流程

本发明涉及输配电线路测绘领域，特别是一种基于经纬仪的任意线路悬高测量方法。

背景技术：

配电线路是电力传输过程中的重要部分，电力线路的安全距离是输电线路设计需要考虑的关键因素，直接关系到电网、人身和设备的安全。常用测量方法是用测距杆测距或使用经纬仪、全站仪进行悬高测量。经纬仪是用于测量空间水平角和竖直方向角的精密光学仪器。因操作方便、对工作人员要求低，被广泛用于线路、铁路、勘测和建筑等领域。经纬仪测量输电线路悬高时，需在线路下方放置塔尺，这给线路地况提出了要求，特别是线路下方为湖泊、建筑、山谷时无法测量。

技术实现要素：

为解决上述技术问题，本发明提供一种基于经纬仪的任意线路悬高测量方法，该方法解决了恶劣地势下无法用经纬仪测量线路悬高的问题，提高了工作效率，扩宽了经纬仪的使用范围。

本发明采取的技术方案为：

一种基于经纬仪的任意线路悬高测量方法，包括以下步骤：

步骤1：用经纬仪测量输配电线路上两点的水平角和距离经纬仪的水平距离；

步骤2：用经纬仪测量该线路上待测点的垂直角、与某已测点间的水平角；

步骤3：根据三角形正弦定理、余弦定理和反正弦函数，求解线路已测两点在经纬仪目镜水平面投影和经纬仪所在位置构成的三角形，得到以投影点为端点、投影直线为一条边、投影点与经纬仪连线为另一条边的角；

步骤4：根据三角形正弦定理，解三角形，得到待测点到经纬仪的水平距离；

步骤5：通过解三角形，得到待测点到经纬仪观测点所在水平面的高程，进而得到待测点的悬高。

步骤1中,所述利用经纬仪测量两点的水平角，该两点可根据测量环境，任意选取线路上有利于测量的两点。

步骤1中,经纬仪测量输配电线路上两点的水平角和距离经纬仪的水平距离，经纬仪位置固定不变。

步骤1中，经纬仪测量水平距离采用视距法。视距法只需要经纬仪和视距尺，通过测量经纬仪望远镜中十字丝上下两根短横丝，在视距尺上读得上下两数之差以及其他一些数据，即可算出安置仪器点到立尺的水平距离和高差，操作简单。

经纬仪价格相对便宜，例如全站仪，广泛用于工程测量。

步骤2中，经纬仪测量待测点的垂直角、与已测点间的水平角时，经纬仪位置与测量已测点时位置相同。

步骤3中，所述以投影点为端点、投影直线为一条边、投影点与经纬仪连线为另一条边的角，投影点可以为已测两点投影中的任意一点。

步骤4中，所述得到待测点到经纬仪的水平距离，该距离为待测点在经纬仪观测点所在平面的投影点与经纬仪观测点间的距离；

所述得到待测点到经纬仪的水平距离，通过解已测点投影点、经纬仪所在位置点与待测点投影点构成的三角形得到。

步骤5中，所述解三角形中，三角形为经纬仪、待测点及待测点投影构成的三角形。

步骤5中，所述进而得到待测点的对地高程，是通过待测点到经纬仪观测点所在水平面的高度与经纬仪高度相加得到；

所述进而得到待测点的对地高程，相加时经纬仪的高度，为待测点地面距离经纬仪观测点的高程。

本发明一种基于经纬仪的任意线路悬高测量方法，优点在于：

1、可以测量输配电线路上任意一点的对地高程，减少了经纬仪测量线路悬高的局限性，解决了线路下方为湖泊、建筑施工等不利放置塔尺时的线路悬高测量问题。

2、需测量水平距离的两点，可以根据周围环境任意选取有利的两点，灵活度大、给测量人员带来了很大便利。

3、本方法涉及测量两个水平角、一个垂直角和两段水平距离，测量参数少，方法简单，易于操作。

附图说明

图1为线路任意点悬高测量示意图。

其中：原点o为经纬仪所在位置，面xoy与水平面平行，z轴方向为垂直向上方向，点a、b为输配电线路上便于测量的两点，点c为输电线路上任意一点，点a′、b′、c′为点a、b、c在面xoy上的投影，直线a′b′为曲线ab在平面xoy上的投影。此时，经纬仪观测点a、b、c的垂直角分别为∠aoa′、∠bob′、∠coc′，点a、b间的水平角为∠a′ob′，a、c间的水平角为∠a′oc。

图2为视距法原理图。

其中：p＝mn为视距丝间距，∠mfn为定角，f为物镜前焦距，f为焦距，s为物镜离仪器中心的距离，t′＝mn为尺间隔，d′为焦点到视距尺的距离，d′为ab之间的水平距离。

具体实施方式

一种基于经纬仪的任意线路悬高测量方法，包括以下步骤：

步骤1：用经纬仪测量输配电线路上两点的水平角和距离经纬仪的水平距离。

步骤2：用经纬仪测量该线路上待测点的垂直角、与某已测点间的水平角。某已测点是指步骤1中已测得两点中的一点。

步骤3：根据三角形正弦定理、余弦定理和反正弦函数，求解线路已测两点投影和经纬仪所在位置构成的三角形，得到以投影点为端点、投影直线为一条边、投影点与经纬仪连线为另一条边的角。

步骤4：根据三角形正弦定理，解三角形，得到待测点到经纬仪的水平距离。

步骤5：通过解三角形，得到待测点到经纬仪观测点所在水平面的高程，进而得到待测点的悬高。

步骤1中，所述利用经纬仪测量两点的水平角，该两点可根据测量环境，任意选取线路上有利于测量的两点。

步骤1中，经纬仪测量输配电线路上两点的水平角和距离经纬仪的水平距离，经纬仪位置固定不变。

步骤1中，经纬仪测量水平距离采用视距法。

步骤2中，经纬仪测量待测点的垂直角、与已测点间的水平角时，经纬仪位置与测量已测点时位置相同。

步骤3中，所述以投影点为端点、投影直线为一条边、投影点与经纬仪连线为另一条边的角，投影点可以为已测两点投影中的任意一点。

步骤4中，所述得到待测点到经纬仪的水平距离，该距离为待测点在经纬仪观测点所在平面的投影点与经纬仪观测点间的距离。所述得到待测点到经纬仪的水平距离，通过解已测点投影点、经纬仪所在位置点与待测点投影点构成的三角形得到。

步骤5中，所述解三角形中，三角形为经纬仪、待测点及待测点投影构成的三角形。

步骤5中，所述进而得到待测点的对地高程，是通过待测点到经纬仪观测点所在水平面的高度与经纬仪高度相加得到。所述进而得到待测点的对地高程，相加时经纬仪的高度，为待测点地面距离经纬仪观测点的高程。

实施例：

1、如图1所示，用经纬仪测得易测点a、b间的水平角∠a′ob′，如图2所示测得塔尺间隔t′＝mn，用公式d′＝100t′求出水平距离oa′、ob′。

2、如图2所示，用经纬仪测得点c的垂直角∠c′oc，点a的投影a′与待测点c的投影c′的水平角∠a′oc。

3、根据三角形正弦定理、余弦定理和反正弦函数求解δoa′b′，得到a′b′、∠oa′b′，

4、根据三角形正弦定理求解δoa′c′，得到oc′，其中，∠oc′a′＝180°-∠oa′c′-∠a′oc′，∠oa′c′＝∠oa′b′。

5、根据三角形正切定义公式变形，求解rtδocc′，得到cc′，cc′＝oc′·tan∠coc′。

6、用cc′加上经纬仪的高度，求得c点悬高h＝cc′+h，其中h为经纬仪高度。