CN103884319B - 免全站仪的塔基断面图测量方法和设备 - Google Patents

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Abstract

提出了免全站仪的塔基断面图测量方法和设备，属于塔基设计技术领域。该方法包括获取塔位中心的坐标以及线路前进方向的方位角；获取塔基正面和侧面的长度，计算塔腿与线路前进方向的夹角；根据线路前进方向的方位角以及塔腿与线路前进方向的夹角计算出塔位中心至塔腿的方位角；根据塔位中心的坐标、塔腿至塔位中心的距离以及塔位中心至塔腿的方位角，计算出塔腿的坐标。

Description

免全站仪的塔基断面图测量方法和设备
技术领域
本发明涉及塔基设计技术领域，尤其涉及一种免全站仪的塔基断面图测量方法和设备。
背景技术
方位角又称地平经度(Azimuth(angle)缩写Az)，是在平面上量度物体之间的角度差的方法之一。是从某点的指北方向线起，依顺时针方向到目标方向线之间的水平夹角。塔基断面是塔位中心与四个塔腿边线的断面连线的立面图。
近年来随着环保意识的增强，在很多山区送电线路塔基设计中要求使用高低腿设计，以减少耕开和土石方，保护植被与环境。这要求测量人员在送电线路终勘定位时施测塔基十字断面图。目前，送电线路的终勘定位测量一般使用GPS进行定位，由于测量塔基十字断面图需要一定的角度，使用GPS比较困难，传统的测量方法送电线路塔基十字断面图测量要求专门一组人员，一般是两人，使用全站仪进行测量，费时费力，十分不方便。
目前，现有的塔基十字断面图的测量方法由于GPS没有转角的功能，一般是使用GPS放样完塔位后，使用全站仪在塔位桩上架站，以后视方向归零，转一定的角度测量十字断面图。
如图1，在塔位O上架设全站仪，以后视方向归零，在塔基表中查出正面塔基宽与侧面塔基宽，计算出AD塔腿与CB塔腿连线与线路方向的夹角。再使用全站仪根据角度放出AD方向与CB方向配合棱镜测量十字断面图。这种方法要求现场计算，比较耗时，也容易出错。
RTK（Real-RTKtime kinematic）时差分定位是一种能够在野外实时得到厘米级定位精度的测量方法，它的出现极大地提高了野外作业效率。在传统RTK作业模式下，基准站是通过数据电台将其观测值和测站坐标信息一起传送给流动站的，流动站接收来自基准站的数据，还要采集GPS观测数据进行实时处理，同时给出厘米级定位结果。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术中存在的上述问题，提供一种简单便捷的塔基断面图测量方法和设备。
为实现以上目的，本发明提出一种免全站仪的塔基断面图测量方法，该方法包括获取塔位中心的坐标以及线路前进方向的方位角；获取塔基正面和侧面的长度，计算塔腿与线路前进方向的夹角；根据线路前进方向的方位角以及塔腿与线路前进方向的夹角计算出塔位中心至塔腿的方位角；根据塔位中心的坐标、塔腿至塔位中心的距离以及塔位中心至塔腿的方位角，计算出塔腿的坐标。
根据本发明的一个方面，该方法还包括：利用GPS手簿中两点样的方法对塔腿至塔位中心连线上的任意点进行测量。
根据本发明的一个方面，所述塔基正面和侧面的长度从线路塔基表中获取。
本发明还提出了一种免全站仪的塔基断面图测量设备，该设备包括：获取装置，用于获取塔位中心的坐标以及线路前进方向的方位角；夹角计算装置，用于获取塔基正面和侧面的长度并计算塔腿与线路前进方向的夹角；方位角计算装置，用于根据线路前进方向的方位角以及塔腿与线路前进方向的夹角计算出塔位中心至塔腿的方位角；坐标计算装置，用于根据塔位中心的坐标、塔腿至塔位中心的距离以及塔位中心至塔腿的方位角，计算出塔腿的坐标。
根据本发明的一个方面，该设备还包括：测量装置，用于利用GPS手簿中两点样的方法对塔腿至塔位中心连线上的任意点进行测量。
根据本发明的一个方面，所述塔基正面和侧面的长度从线路塔基表中获取。
使用本发明的方法后，可以达到一组GPS即可完成送电线路的定位和塔基十字断面的工作。节省一组全站仪和一组工程技术人员，可以大大提高工作效率，减少工程和投入。
附图说明
图1是现有技术中测量塔基断面图的方法示意图；
图2是本发明提出的免全站仪的塔基断面图测量方法示意图。
具体实施方式
以下所述为本发明的较佳实施实例，并不因此而限定本发明的保护范围。
本发明提出的免全站仪的塔基断面图测量方法根据图2示出的示意图进行说明。
一、获取塔位中心的坐标以及线路前进方向的方位角。
塔位中心O的坐标以及线路前进方向F的方位角是已知的，分别设为（XO，YO），α0。
二、从线路塔基表中获取塔基正面和侧面的长度，计算塔腿与线路前进方向的夹角。
在此，可计算出如图所示的θ1、θ2、θ3、θ4，分别为塔腿B、D、C、A与线路前进方向的夹角。
三、根据线路前进方向的方位角以及塔腿与线路前进方向的夹角计算出塔位中心至塔腿的方位角。
在此，例如对于塔位中心O至塔腿B和D的方位角αOB，αOD分别为：
αOB=α0-θ1αOD=α0+θ2
同理可计算出塔位中心O至塔腿A和C的方位角，这里不再赘述。
四、根据塔位中心的坐标、塔腿至塔位中心的距离以及塔位中心至塔腿的方位角，计算出塔腿的坐标。
在此，例如对于塔腿B和D的坐标（XB，YB），（XD，YD）分别为：
XB=XO+TOBCOSαOB XD=XO+TODCOSαOD；
YB=YO+TOBSINαOB YD=YO+TODSINαOD；
其中TOB和TOD分别为塔腿B和D至塔位中心O的距离。
同理可计算出A和C的坐标。
五、利用GPS手簿中两点样的方法对塔腿至塔位中心连线上的任意点进行测量。
根据上述方法，解决了在实际工作中无法使用GPS测量送电杆塔位中心为起点的并有一定角度的塔基断面线的测量问题。
在实际工作中可开发相应软件或使用专有硬件计算设备来实现上述方法，例如输入所有塔型的塔基正面与侧面的宽度，在工程中将塔位所在的耐张段坐标方位角和塔位坐标输入即可快捷的实时计算出AB腿与CD腿的坐标方位角以及假定的50米外塔脚坐标。所形成的装置或设备可包括用于实现上述方法任意步骤的相应模块或子设备，这些模块和子设备之间相连并可以进行信息传递，具体实现方式对于本领域技术人员而言是可以根据需要设计实现的，这里不再赘述。由于现有主流的GPSPDA手簿中均使用WINCE操作***，支持用户自主编辑外加实用程序模块，将该程序导入至PDA中。在野外GPS测量完塔位点坐标后，将实测塔位坐标与塔位所在的耐张方位角输入程序中，即可计算出AB腿与CD腿的方位角并求出假定的两腿50米外塔脚坐标。根据GPS手簿中两点放样直线的功能即可方便的放样AB腿与CD腿两条直线，使用GPS测量AB与CD腿的十字断面图。
应注意，本发明所提出的具体实施方式及应用领域仅为说明的目的，并不作为对本发明保护范围的限制，本领域技术人员可对本发明的具体实施方式进行修改以满足实际需要。

Claims (2)

1.免全站仪的塔基断面图测量方法，其特征在于，该方法包括：
获取塔位中心O的坐标(X0，Y0)以及线路前进方向F的方位角α0；
从线路塔基表中获取塔基正面和侧面的长度，计算塔腿B、D、C、A分别与线路前进方向F的夹角θ1、θ2、θ3、θ4；
根据线路前进方向的方位角α0以及塔腿B、D、C、A分别与线路前进方向F的夹角θ1、θ2、θ3、θ4计算出塔位中心至塔腿的方位角αOB，αOD，αOC，αOA；其中：
对于塔位中心O至塔腿B和D的方位角αOB，αOD分别为：
αOB＝α0-θ1；
αOD＝α0+θ2；
对于塔位中心O至塔腿A和C的方位角αOA，αOC分别为：
αOA＝α0+θ4-180°；
αOC＝α0-θ3+180°；
根据塔位中心的坐标(X0，Y0)、塔腿至塔位中心的距离以及塔位中心至塔腿的方位角，计算出塔腿的坐标，其中，对于塔腿B和D的坐标(XB，YB)，(XD，YD)分别为：
XB＝XO+TOBCOSαOB；
YB＝YO+TOBSINαOB；
XD＝XO+TODCOSαOD；
YD＝YO+TODSINαOD；
其中TOB和TOD分别为塔腿B和D至塔位中心O的距离；
其中，对于塔腿A和C的坐标(XA，YA)，(XC，YC)分别为：
XA＝XO+TOACOSαOA；
YA＝YO+TOASINαOA；
XC＝XO+TOCCOSαOC；
YC＝YO+TOCSINαOC；
其中TOA和TOC分别为塔腿A和C至塔位中心O的距离；
利用GPS手簿中两点样的方法对塔腿至塔位中心连线上的任意点进行测量。
2.免全站仪的塔基断面图测量设备，其特征在于，该设备包括：
获取装置，用于获取塔位中心O的坐标(X0，Y0)以及线路前进方向F的方位角α0；
夹角计算装置，用于从线路塔基表中获取塔基正面和侧面的长度并计算塔腿B、D、C、A分别与线路前进方向的夹角θ1、θ2、θ3、θ4；
方位角计算装置，用于根据线路前进方向的方位角α0以及塔腿B、D、C、A分别与线路前进方向F的夹角θ1、θ2、θ3、θ4计算出塔位中心至塔腿的方位角αOB，αOD，αOC，αOA；其中：
对于塔位中心O至塔腿B和D的方位角αOB，αOD分别为：
αOB＝α0-θ1；
αOD＝α0+θ2；
对于塔位中心O至塔腿A和C的方位角αOA，αOC分别为：
αOA＝α0+θ4-180°；
αOC＝α0-θ3+180°；
坐标计算装置，用于根据塔位中心的坐标(X0，Y0)、塔腿至塔位中心的距离以及塔位中心至塔腿的方位角，计算出塔腿的坐标，其中，对于塔腿B和D的坐标(XB，YB)，(XD，YD)分别为：
XB＝XO+TOBCOSαOB；
YB＝YO+TOBSINαOB；
XD＝XO+TODCOSαOD；
YD＝YO+TODSINαOD；
其中TOB和TOD分别为塔腿B和D至塔位中心O的距离；
其中，对于塔腿A和C的坐标(XA，YA)，(XC，YC)分别为：
XA＝XO+TOACOSαOA；
YA＝YO+TOASINαOA；
XC＝XO+TOCCOSαOC；
YC＝YO+TOCSINαOC；
其中TOA和TOC分别为塔腿A和C至塔位中心O的距离；
测量装置，用于利用GPS手簿中两点样的方法对塔腿至塔位中心连线上的任意点进行测量。
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