浅谈架空输电线路测量技术的发展

发表时间：2018-07-26T11:52:55.943Z 来源：《电力设备》2017年第35期作者：杨博何建刚高梓瑞陈方荣刘明

[导读] 摘要：测量技术对于架空输电线路工作而言起到至关重要的作用，传统的测量工具和方法已经大量应用到输电线路的建设和运行维护工作当中。

（云南电网有限责任公司大理供电局云南大理 671000）

摘要：测量技术对于架空输电线路工作而言起到至关重要的作用，传统的测量工具和方法已经大量应用到输电线路的建设和运行维护工作当中。随着科技进步和技术发展，应用在电力行业中的工程测量技术也不断发生变化，先进的测量技术正不断崛起，并与传统测量方法结合各自取长补短进行应用。本文以应用于电力行业架空输电线路测量工作中的工具和技术为重点进行介绍，从输电线路测量工作的应用场景、传统测量工具以及新型测量方法等方面进行阐述，为线路工作者开展测量工作提供思路。

关键词：线路；测量；GPS；无人机

1. 引言

架空输电线路作为连接发电侧与用电侧的电能输送大通道，是整个电力系统的大动脉，也是电力系统网架结构的重要组成部分。无论线路电压高或低，无论线路距离远或近，在输电线路的设计、建设、运行和维护过程中，每一个环节均离不开测量。不同的测量工具或方法往往具有不同测量精度，选择适当与否也会影响到测量最终结果的准确性，甚至危及电网的安全稳定运行。本文将结合架空输电线路的实际测量工作，梳理线路测量方法的发展过程，对比分析传统测量工具与新型测量方法的优势和不足，给出架空输电线路测量工作未来的发展方向。

2. 输电线路测量应用场景

在架空输电线路工程的规划、设计、施工和验收等各个环节，均离不开工程测量。线路规划阶段，首先要依据地形图确定出线路的大致路径，通过调研得到线路长度、沿途地形等基本数据；设计阶段，首先依据地形图和输电线路测量规程选择并确定线路的路径方案，并用测量仪器对路径中心进行测定，然后进行测距、高程测量等工作，得到线路所经地带的地物和地貌，再根据测量记录详细绘制线路的平断面图；施工阶段，还要根据线路设计阶段得到的平断面图对杆塔位置进行复核和定位，再依据杆塔中心桩位置准确地测量出杆塔基础位置，同时精确测量架空线路的弧垂；验收阶段，也需要采用相应测量手段对基础、杆塔、架空线弧垂的质量进行再次测量核查[1]。架空输电线路的日常运行维护和巡检工作，同样离不开测量，例如测量杆塔呼高、导线弧垂、线路通道内树木与导线的垂直距离等。通过测量，线路工作者可以有效判别线路存在缺陷，采取相应措施进行消缺，为线路安全稳定运行提供保证。可以看出，无论是线路的前期设计、施工，还是后期的运行维护，都离不开测量工作。

3. 输电线路常用测量手段

传统的线路测量工作中，根据测量对象和内容不同，通常使用的是钢尺、全站仪、经纬仪、水准仪等测量工具进行勘测，伴随着测量技术的不断发展, “3S”技术、无人机测量及其组合测量等先进测量技术也越来越广泛地被线路工作者应用到线路测量工作当中[2]。输电线路的测量工作正由传统的测量工具逐渐演变为更加先进、精确的新型测量技术，输电线路的测量工作正在发生着日新月异的变化。

3.1 传统测量方法

（1）经纬仪

经纬仪在输电线路测量工作中应用非常广泛，可用来测量距离和角度，目前投入到实际应用中的经纬仪主要有光学经纬仪和电子经纬仪两种。电子经纬仪是在光学经纬仪的基础上发展而来的，由于其精度高、易操作等优势而得到了广泛的应用。对于输电线路的地形测量工作而言，较常使用的方法是利用经纬仪对导线至导线底部物体测量，但在使用经纬仪测量输电线路的悬高时，需要在线路的下方放置塔尺，这就要求有一个较好的测量环境和良好的线路地况。因此，在使用经纬仪测量时，常由于地形复杂、通视情况不良等原因，需要通过多次搬站测量才能完成任务，速度较慢、劳动强度大、安全隐患多，有时甚至无法进行。虽然，有线路工作者对这个问题进行过研究和思考，例如文献[3]提出的一种采用经纬仪在通视条件较差以及人力无法到达线路的情况下解决测量问题，在传统测量方法的基础上提出革新，扩大了经纬仪的使用范围，但使用经纬仪进行测量依然存在其一定的局限性。

（2）全站仪

全站仪是在电子经纬仪的基础上研制出的一种可以测量角度、高程、距离等参数，并通过计算得出地面点的三维空间坐标的新型测绘仪器，它利用机械、光学、电子等高科技元件组合而成，可以在一个测站上同时完成多项测量和数据处理工作。普通的全站仪在测量时都需要棱镜，这就要求在使用时常要求有较好的通视环境，一般情况下应用在线路测量中都可满足工程测量的要求。但若在高山区、密林区等通视条件不好的场景下工作时，架设棱镜就显得较为困难，此时普通的测量方法既繁琐又难以保证精度，常需耗费大量时间、人力成本去清理通道，若路径设计不合适时需要反复清理，造成了环境的破坏和人力的浪费。为解决上述问题，文献[4]提出可采用对边测量的方法。对边测量指的是用全站仪测量时，在不搬动仪器的情况下直接测量出某一起点与任一个其他点之间的斜距、平距和高差的方法。对边测量主要有以下几个特点：测站不需对中；不需量取仪器高；降低作业强度，提高作业效率等。目前，全站仪在测量工作中的应用已经非常普及，精度也越来越高。用全站仪配合其他工具的测量方法也正在投入应用。

（3）水准仪

水准仪常用于地面点高程的测量工作。目前地面点高程的测量有水准测量、三角高程测量、气压高程测量和GPS高程测量等方法，其中气压高程测量和GPS高程测量等方法的精度较低，对于某些需要高精度高程值的工作还是需要采用几何水准测量的手段[5]。水准测量应用最多的仪器是水准仪，其基本原理是利用水准仪提供“水平视线”，测量两点间高差，从而由已知点高程推算出未知点高程。目前，水准测量已成为高程测量的基本方法之一。然而，几何水准测量在坡度较大的地势条件下难以实现，精度也较难保证，故有线路工作者就如何在此种环境下进行高程测量提出尝试，文献[6][7]就提出了用全站仪代替水准仪进行高程测量的方法。研究显示，在一定特殊测量环境下，运用三角高程测量方法不仅可以简化程序步骤，还能达到一定的精度，不失为一种替代水准仪测量的选择。

3.2 新型测量方法

（1）GPS技术

随着计算机技术和测绘科学的发展，逐渐形成了一种新型的“3S”测量技术。所谓“3S”即是指全球定位系统（GPS）、遥感（RS）和地