专利名称：输电线路杆塔坐标的获得方法
技术领域：
本发明属于计算机技术领域，特别涉及一种通过计算机获得输电线路杆塔坐标的方法。
背景技术：
电网GIS是一个以GIS的理论和方法管理地形图、遥感图像及输电线路、变电所和发电厂有关空间与属性数据的计算机系统，为输电网的规划、勘测设计、施工和运行服务。 数据是GIS系统的血液，在GIS系统的整个生命周期中，数据约占整个投资的70%。电网数据是电网GIS的核心，电网空间数据是属性数据定位的基础。输电线路由一系列杆、塔以及连接于杆塔之间的导线组成，其中杆塔的国家坐标是输电线路空间定位的依据，是进行空间查询、空间分析的基础数据。输电线路具有数量多、空间分布广的特点，所以输电线路杆塔坐标的采集工作量巨大。目前，通常采用GPS RTK 技术野外逐塔测量的方法。GPS RTK技术是能够在野外实时得到厘米级定位精度的测量方法，它采用了载波相位动态实时差分方法，是GPS应用的重大里程碑，为工程放样、地形测图、各种控制测量带来了极大便利。但是该方法费用昂贵，并且测量时间较长。输电线路的设计主要由各级电力勘测设计院完成，因此各个电力勘测设计院的资料室里便积累了许多已有线路的资料例如测量报告、平断面定位图、定位成果表、杆塔明细表等。其中测量报告中主要介绍了杆塔定位所使用的测量仪器、方法、时间等；定位成果表主要包括杆塔号、里程、高程、转角度数等信息，使用光学经纬仪、测距仪、全站仪测量的， 里程、档距取位至米，转角取位至分；近期使用GPS测量的，里程、档距取位至cm，转角取位至秒。无论是采用光学经纬仪、测距仪、全站仪还是采用GPS进行测量，由于测量仪器的精度、人为因素及外界条件的影响，测量误差总是不可避免的。为了提高成果的质量，处理好这些测量中存在的误差问题，观测值的个数往往要多于确定未知量所必须观测的个数， 也就是要进行多余观测。有了多余观测，势必在观测结果之间产生矛盾，测量平差的目的就在于消除这些矛盾而求得观测量的最可靠结果并评定测量成果的精度。控制测量平差软件用于控制测量精度，已经在测量领域中得到了广泛应用。
发明内容
本发明需要解决的技术问题是提供一种能够提高野外作业效率及测量精度，降低测量时间以及测量工作量的输电线路杆塔坐标获得方法。为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是。输电线路杆塔坐标的获得方法，该方法基于计算机技术、导线平差计算技术以及 GPS测量技术，其特征在在于包括以下步骤。A.通过查阅输电线路档案资料，采集每条输电线路的基本参数，形成该输电线路的数据文本；B.根据步骤A获取输电线路中杆塔的水平角和相邻杆塔之间的水平距离；
C.依据步骤A和B，按照电网GIS精度要求以及里程、转角的取位，以输电线路起点和终点的两基杆塔为已知点，布置野外GPS测量点；
D.采用GPSRTK技术对步骤C设置的野外GPS测量点进行国家坐标的获取；
E.将步骤B和D获得的数据输入导线平差计算软件，进行每基杆塔坐标的计算、输入粗差的判断和坐标精度的判断；
F.将步骤E获得的杆塔坐标导入EXCEL表格，生成杆塔坐标入库数据文件。所述步骤E包括以下步骤
a.计算方位角的闭合差以及杆塔坐标的闭合差，判断是否存在输入粗差，如果存在输入粗差，剔除；
b.固定已知点，根据定位的测量方法、测量仪器设备、水平角、水平距离的取位定权， 进行平差计算，计算每基杆塔的坐标，并判断每基杆塔坐标的精度是否满足要求；如不满足要求，返回步骤C。所述每基杆塔坐标的计算方法为通过步骤B获得的水平角，计算杆塔的方位角， 再由方位角和档距分别计算每基杆塔的坐标。所述步骤A中所述数据文本的基本参数主要包括输电线路的名称、起点、终点、测量仪器设备、杆塔号、里程、转角。所述步骤A中还包括将规则文件输入计算机系统的步骤，所述规则文件为转角的输入规则，当直线杆塔转角度数为零，左转转角为负值，右转转角为正值。所述步骤B中所述的水平角采用下式计算 L1= L2+180°
其中=L1 水平角
L2:转折角； 所述水平距离采用下式计算 D-S n+1 —S η
其中Sn+1: n+l号杆塔里程 Sn: η号杆塔里程。由于采用了上述技术方案，本发明取得的技术进步是。本发明通过对电力勘测设计研究院档案资料进行数据挖掘，利用已有的EXCEL、测量控制网平差软件，通过实验得到野外GPS测量的布点原则及经验公式，以最终获得输电线路杆塔的国家坐标。采用本发明进行输电线路杆塔的国家坐标采集，可减少野外使用GPS 实测点数量60%-80%，不但工作效率显著提高，有效降低外业工作的劳动强度，而且工期受天气、交通、植被等外界因素的影响减小。与传统工作方法相比，工期缩短约80%，测量精度大大提高，为电网GIS早日投入运行创造效益提供条件。以河北省南部电网为例，2010年底有500kV线路2277km，220kV线路8118km。 500kV线路按500m档距(标准档距450m)保守计算，铁塔约有45M基；220kV线路按400m (标准档距350m)档距保守计算，铁塔约有20295基，合计24849基。若每基铁塔的采集费用约合人民币100元，那么河北省南部电网220kV、500kV线路采用本发明与传统方法相比， 可节约采集费用156. 549万元人民币。国家电网公司2010年底有输电线路618837km，按500m档距计算保守估计有杆塔1237674基，每基铁塔的采集费用按100元人民币保守计算， 采用发明与传统方法相比，可节约采集费用7797. 346万元人民币，经济效益显著提高。
图1是本发明的流程图。
具体实施例方式下面结合附图和具体实施方式
对本发明做进一步详细说明。输电线路杆塔坐标的获得方法，该方法的流程图如图1所示。该方法基于计算机技术、导线平差计算技术以及GPS测量技术，具体应用到电网中时，以河北省南部电网区域 220kV及以上电压等级输电线路为例，共涉及283条输电线路，每条输电线路杆塔坐标的获取方法都采用本发明所述的方法。下面以一条输电线路为例，说明本发明获得该条输电线路上所有杆塔坐标的方法。A.通过查阅输电线路档案资料，把每一条线路当作一条单一测量导线，每级杆塔作为一个测量控制点，采集每条输电线路的基本参数，基本参数包括输电线路的名称、起点、终点、地理位置、测量仪器设备、杆塔号、里程、转角等信息，并将输电线路的基本参数输入到计算机系统的EXCEL表格中，形成以一条输电线路为单位的数据文本。共形成数据文件283个杆塔11345基。在此步骤中输入转角信息时，需要根据预先录入计算机系统的规则文件进行输入。这里所说的规则文件即为转角的输入规则当直线杆塔转角度数为零，左转转角为负值，右转转角为正值。B.根据步骤A中的基本参数，获取输电线路中杆塔的水平角和相邻杆塔之间的水
平距离。杆塔的水平角采用下式计算 L1= L2+180°
其中=L1 水平角
L2:转折角； 相邻杆塔之间的水平距离采用下式计算 D -S n+1 —S η
其中Sn+1: n+l号杆塔里程 Sn: η号杆塔里程。C.依据步骤A和B获得参数，按照电网GIS精度要求以及里程、转角的取位，以输电线路起点和终点的两基杆塔为已知点，布置野外GPS测量点。电网中输电线路的起点和终点进出电厂或者变电所，线路密集，出线规划需要精度较高，而输电线路的中间部分则相对较低。本实施例中把每一条输电线路当做一条测量导线，根据测量误差传播规律，符合导线误差最弱点在中间的理论，因此，输电线路起点、终点的两基杆塔作为GPS测量点的起算点，然后根据电网GIS的精度要求，在输电线路中间段增加布点。布点的基本原则如下。
a.输电线路线路起点、终点各设置两基杆塔进行布点。b.对于采用GPS RTK方法测量，且里程、转角取位分别为厘米和秒的情况，线路长度小于等于50km的中间可不增加布点，50km以上的考虑中间增加一个点作为检核点，保证
数据可靠性。c.对于无论是采用光学经纬仪、全站仪测量，还是采用GPS RTK方法测量，只要里程、转角取位分别为米和分的情况，按下列公式估算误差，
Ad=O. 5+1. 2XS/10000 其中Ad 平面位置误差 S:线路长度，单位米。然后，根据电网GIS的精度要求中间增加布点。采用本条原则对于步骤C中合理布置GPS测量点具有指导意义，可避免大量的重复劳动，保证一次测量成功率。根据上述原则本实施例中共布置野外测量点1731个。D.采用GPS RTK技术对步骤C设置的野外GPS测量点进行国家坐标的获取。E.将步骤B和D获得的数据输入导线平差计算软件，进行每基杆塔坐标的计算、输入粗差的判断和坐标精度的判断。具体过程为。a.计算方位角的闭合差以及杆塔坐标的闭合差，判断是否存在输入粗差，如果存在输入粗差，剔除；闭合差是指输电线路终点与起点之间的总误差。固定已知点，根据定位的测量方法、测量仪器设备、水平角、水平距离的取位定权，进行平差计算，计算每基杆塔的坐标。取位定权原则为当转角取位分、累距取位米时，先验测角中误差及测距中误差分别为30秒和0. 5米；转角取位秒、累距取位厘米时，先验测角中误差及测距中误差分别为5 秒和0. 05米。累距即为每基杆塔至起点间的距离。每基杆塔坐标的计算方法为通过步骤B获得的水平角，计算杆塔的方位角，再由方位角和相邻杆塔间的水平距离分别计算每基杆塔的坐标。方位角的计算公式为 L3=L0+180° +L1
其中Lci 起始已知方位角； L1:水平角；
L3:方位角； 杆塔坐标的计算公式为 X=X0+SXcos( L3)
Y= Y0+SXsin( L3) 其中起始已知纵坐标
Yo起始已知横坐标 S:相邻杆塔间的水平距离 L3:方位角 X杆塔纵坐标 Y杆塔横坐标坐标计算完成后，判断每基杆塔坐标的精度是否满足要求。如不满足要求，返回步骤C重新布置GPS测量点，进行野外测量。 F.将步骤E获得的杆塔坐标导入EXCEL表格，生成杆塔坐标入库数据文件，以便电网GIS平台直接读入。
权利要求
1.输电线路杆塔坐标的获得方法，该方法基于计算机技术、导线平差计算技术以及 GPS测量技术，其特征在在于包括以下步骤A.通过查阅输电线路档案资料，采集每条输电线路的基本参数，形成该输电线路的数据文本；B.根据步骤A获取输电线路中杆塔的水平角和相邻杆塔之间的水平距离；C.依据步骤A和B，按照电网GIS精度要求以及里程、转角的取位，以输电线路起点和终点的两基杆塔为已知点，布置野外GPS测量点；D.采用GPSRTK技术对步骤C设置的野外GPS测量点进行国家坐标的获取；E.将步骤B和D获得的数据输入导线平差计算软件，进行每基杆塔坐标的计算、输入粗差的判断和坐标精度的判断；F.将步骤E获得的杆塔坐标导入EXCEL表格，生成杆塔坐标入库数据文件。
2.根据权利要求1所述的输电线路杆塔坐标的获得方法，其特征在于所述步骤E包括以下步骤a.计算方位角的闭合差以及杆塔坐标的闭合差，判断是否存在输入粗差，如果存在输入粗差，剔除；b.固定已知点，根据定位的测量方法、测量仪器设备、水平角、水平距离的取位定权， 进行平差计算，计算每基杆塔的坐标，并判断每基杆塔坐标的精度是否满足要求；如不满足要求，返回步骤C。
3.根据权利要求1或2所述的输电线路杆塔坐标的获得方法，其特征在于所述每基杆塔坐标的计算方法为，通过步骤B获得的水平角，计算杆塔的方位角，再由方位角和档距分别计算每基杆塔的坐标。
4.根据权利要求1所述的输电线路杆塔坐标的获得方法，其特征在于步骤A中所述数据文本的基本参数包括输电线路的名称、起点、终点、测量仪器设备、杆塔号、里程、转角。
5.根据权利要求1或4所述的输电线路杆塔坐标的获得方法，其特征在于所述步骤 A中包括将规则文件输入计算机系统的步骤，所述规则文件为转角的输入规则，当直线杆塔转角度数为零，左转转角为负值，右转转角为正值。
6.根据权利要求1所述的输电线路杆塔坐标的获得方法，其特征在于步骤B中所述的水平角采用下式计算L1= L2+180°其中=L1 水平角L2:转折角；所述水平距离采用下式计算D-S n+1 —S η其中Sn+1: n+l号杆塔里程 Sn: η号杆塔里程。
全文摘要
本发明公开了一种输电线路杆塔坐标的获得方法，该方法基于计算机技术、导线平差计算技术以及GPS测量技术，把一条输电线路当作一条控制测量导线，通过数据挖掘得到使用仪器、测量方法及水平角、水平距离等信息，合理布置少量野外GPS测量点，使用GPS获得野外GPS测量点的国家坐标，通过控制测量计算机软件计算全部杆塔的国家坐标，并进行精度评定，保证测量精度。与目前通用的全部通过GPS测量方法得到塔位国家坐标的方法相比，成本低、工作效率高、劳动强度低、人员投入少、质量可靠、便于推广应用、经济效益及社会效益显著。
文档编号G06F17/30GK102495413SQ201110377888
公开日2012年6月13日 申请日期2011年11月24日 优先权日2011年11月24日
发明者张焕杰 申请人:河北省电力勘测设计研究院