專利名稱：輸電線路桿塔坐標(biāo)的獲得方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于計(jì)算機(jī)技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種通過計(jì)算機(jī)獲得輸電線路桿塔坐標(biāo)的方法。
背景技術(shù)：
電網(wǎng)GIS是一個以GIS的理論和方法管理地形圖、遙感圖像及輸電線路、變電所和發(fā)電廠有關(guān)空間與屬性數(shù)據(jù)的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，為輸電網(wǎng)的規(guī)劃、勘測設(shè)計(jì)、施工和運(yùn)行服務(wù)。 數(shù)據(jù)是GIS系統(tǒng)的血液，在GIS系統(tǒng)的整個生命周期中，數(shù)據(jù)約占整個投資的70%。電網(wǎng)數(shù)據(jù)是電網(wǎng)GIS的核心，電網(wǎng)空間數(shù)據(jù)是屬性數(shù)據(jù)定位的基礎(chǔ)。輸電線路由一系列桿、塔以及連接于桿塔之間的導(dǎo)線組成，其中桿塔的國家坐標(biāo)是輸電線路空間定位的依據(jù)，是進(jìn)行空間查詢、空間分析的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。輸電線路具有數(shù)量多、空間分布廣的特點(diǎn)，所以輸電線路桿塔坐標(biāo)的采集工作量巨大。目前，通常采用GPS RTK 技術(shù)野外逐塔測量的方法。GPS RTK技術(shù)是能夠在野外實(shí)時得到厘米級定位精度的測量方法，它采用了載波相位動態(tài)實(shí)時差分方法，是GPS應(yīng)用的重大里程碑，為工程放樣、地形測圖、各種控制測量帶來了極大便利。但是該方法費(fèi)用昂貴，并且測量時間較長。輸電線路的設(shè)計(jì)主要由各級電力勘測設(shè)計(jì)院完成，因此各個電力勘測設(shè)計(jì)院的資料室里便積累了許多已有線路的資料例如測量報(bào)告、平斷面定位圖、定位成果表、桿塔明細(xì)表等。其中測量報(bào)告中主要介紹了桿塔定位所使用的測量儀器、方法、時間等；定位成果表主要包括桿塔號、里程、高程、轉(zhuǎn)角度數(shù)等信息，使用光學(xué)經(jīng)緯儀、測距儀、全站儀測量的， 里程、檔距取位至米，轉(zhuǎn)角取位至分；近期使用GPS測量的，里程、檔距取位至cm，轉(zhuǎn)角取位至秒。無論是采用光學(xué)經(jīng)緯儀、測距儀、全站儀還是采用GPS進(jìn)行測量，由于測量儀器的精度、人為因素及外界條件的影響，測量誤差總是不可避免的。為了提高成果的質(zhì)量，處理好這些測量中存在的誤差問題，觀測值的個數(shù)往往要多于確定未知量所必須觀測的個數(shù)， 也就是要進(jìn)行多余觀測。有了多余觀測，勢必在觀測結(jié)果之間產(chǎn)生矛盾，測量平差的目的就在于消除這些矛盾而求得觀測量的最可靠結(jié)果并評定測量成果的精度?？刂茰y量平差軟件用于控制測量精度，已經(jīng)在測量領(lǐng)域中得到了廣泛應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明需要解決的技術(shù)問題是提供一種能夠提高野外作業(yè)效率及測量精度，降低測量時間以及測量工作量的輸電線路桿塔坐標(biāo)獲得方法。為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是。輸電線路桿塔坐標(biāo)的獲得方法，該方法基于計(jì)算機(jī)技術(shù)、導(dǎo)線平差計(jì)算技術(shù)以及 GPS測量技術(shù)，其特征在在于包括以下步驟。A.通過查閱輸電線路檔案資料，采集每條輸電線路的基本參數(shù)，形成該輸電線路的數(shù)據(jù)文本；B.根據(jù)步驟A獲取輸電線路中桿塔的水平角和相鄰桿塔之間的水平距離；
C.依據(jù)步驟A和B，按照電網(wǎng)GIS精度要求以及里程、轉(zhuǎn)角的取位，以輸電線路起點(diǎn)和終點(diǎn)的兩基桿塔為已知點(diǎn)，布置野外GPS測量點(diǎn)；
D.采用GPSRTK技術(shù)對步驟C設(shè)置的野外GPS測量點(diǎn)進(jìn)行國家坐標(biāo)的獲??；
E.將步驟B和D獲得的數(shù)據(jù)輸入導(dǎo)線平差計(jì)算軟件，進(jìn)行每基桿塔坐標(biāo)的計(jì)算、輸入粗差的判斷和坐標(biāo)精度的判斷；
F.將步驟E獲得的桿塔坐標(biāo)導(dǎo)入EXCEL表格，生成桿塔坐標(biāo)入庫數(shù)據(jù)文件。所述步驟E包括以下步驟
a.計(jì)算方位角的閉合差以及桿塔坐標(biāo)的閉合差，判斷是否存在輸入粗差，如果存在輸入粗差，剔除；
b.固定已知點(diǎn)，根據(jù)定位的測量方法、測量儀器設(shè)備、水平角、水平距離的取位定權(quán)， 進(jìn)行平差計(jì)算，計(jì)算每基桿塔的坐標(biāo)，并判斷每基桿塔坐標(biāo)的精度是否滿足要求；如不滿足要求，返回步驟C。所述每基桿塔坐標(biāo)的計(jì)算方法為通過步驟B獲得的水平角，計(jì)算桿塔的方位角， 再由方位角和檔距分別計(jì)算每基桿塔的坐標(biāo)。所述步驟A中所述數(shù)據(jù)文本的基本參數(shù)主要包括輸電線路的名稱、起點(diǎn)、終點(diǎn)、測量儀器設(shè)備、桿塔號、里程、轉(zhuǎn)角。所述步驟A中還包括將規(guī)則文件輸入計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的步驟，所述規(guī)則文件為轉(zhuǎn)角的輸入規(guī)則，當(dāng)直線桿塔轉(zhuǎn)角度數(shù)為零，左轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)角為負(fù)值，右轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)角為正值。所述步驟B中所述的水平角采用下式計(jì)算 L1= L2+180°
其中=L1 水平角
L2:轉(zhuǎn)折角； 所述水平距離采用下式計(jì)算 D-S n+1 —S η
其中Sn+1: n+l號桿塔里程 Sn: η號桿塔里程。由于采用了上述技術(shù)方案，本發(fā)明取得的技術(shù)進(jìn)步是。本發(fā)明通過對電力勘測設(shè)計(jì)研究院檔案資料進(jìn)行數(shù)據(jù)挖掘，利用已有的EXCEL、測量控制網(wǎng)平差軟件，通過實(shí)驗(yàn)得到野外GPS測量的布點(diǎn)原則及經(jīng)驗(yàn)公式，以最終獲得輸電線路桿塔的國家坐標(biāo)。采用本發(fā)明進(jìn)行輸電線路桿塔的國家坐標(biāo)采集，可減少野外使用GPS 實(shí)測點(diǎn)數(shù)量60%-80%，不但工作效率顯著提高，有效降低外業(yè)工作的勞動強(qiáng)度，而且工期受天氣、交通、植被等外界因素的影響減小。與傳統(tǒng)工作方法相比，工期縮短約80%，測量精度大大提高，為電網(wǎng)GIS早日投入運(yùn)行創(chuàng)造效益提供條件。以河北省南部電網(wǎng)為例，2010年底有500kV線路2277km，220kV線路8118km。 500kV線路按500m檔距(標(biāo)準(zhǔn)檔距450m)保守計(jì)算，鐵塔約有45M基；220kV線路按400m (標(biāo)準(zhǔn)檔距350m)檔距保守計(jì)算，鐵塔約有20295基，合計(jì)24849基。若每基鐵塔的采集費(fèi)用約合人民幣100元，那么河北省南部電網(wǎng)220kV、500kV線路采用本發(fā)明與傳統(tǒng)方法相比， 可節(jié)約采集費(fèi)用156. 549萬元人民幣。國家電網(wǎng)公司2010年底有輸電線路618837km，按500m檔距計(jì)算保守估計(jì)有桿塔1237674基，每基鐵塔的采集費(fèi)用按100元人民幣保守計(jì)算， 采用發(fā)明與傳統(tǒng)方法相比，可節(jié)約采集費(fèi)用7797. 346萬元人民幣，經(jīng)濟(jì)效益顯著提高。


圖1是本發(fā)明的流程圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式
對本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)說明。輸電線路桿塔坐標(biāo)的獲得方法，該方法的流程圖如圖1所示。該方法基于計(jì)算機(jī)技術(shù)、導(dǎo)線平差計(jì)算技術(shù)以及GPS測量技術(shù)，具體應(yīng)用到電網(wǎng)中時，以河北省南部電網(wǎng)區(qū)域 220kV及以上電壓等級輸電線路為例，共涉及283條輸電線路，每條輸電線路桿塔坐標(biāo)的獲取方法都采用本發(fā)明所述的方法。下面以一條輸電線路為例，說明本發(fā)明獲得該條輸電線路上所有桿塔坐標(biāo)的方法。A.通過查閱輸電線路檔案資料，把每一條線路當(dāng)作一條單一測量導(dǎo)線，每級桿塔作為一個測量控制點(diǎn)，采集每條輸電線路的基本參數(shù)，基本參數(shù)包括輸電線路的名稱、起點(diǎn)、終點(diǎn)、地理位置、測量儀器設(shè)備、桿塔號、里程、轉(zhuǎn)角等信息，并將輸電線路的基本參數(shù)輸入到計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的EXCEL表格中，形成以一條輸電線路為單位的數(shù)據(jù)文本。共形成數(shù)據(jù)文件283個桿塔11345基。在此步驟中輸入轉(zhuǎn)角信息時，需要根據(jù)預(yù)先錄入計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的規(guī)則文件進(jìn)行輸入。這里所說的規(guī)則文件即為轉(zhuǎn)角的輸入規(guī)則當(dāng)直線桿塔轉(zhuǎn)角度數(shù)為零，左轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)角為負(fù)值，右轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)角為正值。B.根據(jù)步驟A中的基本參數(shù)，獲取輸電線路中桿塔的水平角和相鄰桿塔之間的水
平距離。桿塔的水平角采用下式計(jì)算 L1= L2+180°
其中=L1 水平角
L2:轉(zhuǎn)折角； 相鄰桿塔之間的水平距離采用下式計(jì)算 D -S n+1 —S η
其中Sn+1: n+l號桿塔里程 Sn: η號桿塔里程。C.依據(jù)步驟A和B獲得參數(shù)，按照電網(wǎng)GIS精度要求以及里程、轉(zhuǎn)角的取位，以輸電線路起點(diǎn)和終點(diǎn)的兩基桿塔為已知點(diǎn)，布置野外GPS測量點(diǎn)。電網(wǎng)中輸電線路的起點(diǎn)和終點(diǎn)進(jìn)出電廠或者變電所，線路密集，出線規(guī)劃需要精度較高，而輸電線路的中間部分則相對較低。本實(shí)施例中把每一條輸電線路當(dāng)做一條測量導(dǎo)線，根據(jù)測量誤差傳播規(guī)律，符合導(dǎo)線誤差最弱點(diǎn)在中間的理論，因此，輸電線路起點(diǎn)、終點(diǎn)的兩基桿塔作為GPS測量點(diǎn)的起算點(diǎn)，然后根據(jù)電網(wǎng)GIS的精度要求，在輸電線路中間段增加布點(diǎn)。布點(diǎn)的基本原則如下。
a.輸電線路線路起點(diǎn)、終點(diǎn)各設(shè)置兩基桿塔進(jìn)行布點(diǎn)。b.對于采用GPS RTK方法測量，且里程、轉(zhuǎn)角取位分別為厘米和秒的情況，線路長度小于等于50km的中間可不增加布點(diǎn)，50km以上的考慮中間增加一個點(diǎn)作為檢核點(diǎn)，保證
數(shù)據(jù)可靠性。c.對于無論是采用光學(xué)經(jīng)緯儀、全站儀測量，還是采用GPS RTK方法測量，只要里程、轉(zhuǎn)角取位分別為米和分的情況，按下列公式估算誤差，
Ad=O. 5+1. 2XS/10000 其中Ad 平面位置誤差 S:線路長度，單位米。然后，根據(jù)電網(wǎng)GIS的精度要求中間增加布點(diǎn)。采用本條原則對于步驟C中合理布置GPS測量點(diǎn)具有指導(dǎo)意義，可避免大量的重復(fù)勞動，保證一次測量成功率。根據(jù)上述原則本實(shí)施例中共布置野外測量點(diǎn)1731個。D.采用GPS RTK技術(shù)對步驟C設(shè)置的野外GPS測量點(diǎn)進(jìn)行國家坐標(biāo)的獲取。E.將步驟B和D獲得的數(shù)據(jù)輸入導(dǎo)線平差計(jì)算軟件，進(jìn)行每基桿塔坐標(biāo)的計(jì)算、輸入粗差的判斷和坐標(biāo)精度的判斷。具體過程為。a.計(jì)算方位角的閉合差以及桿塔坐標(biāo)的閉合差，判斷是否存在輸入粗差，如果存在輸入粗差，剔除；閉合差是指輸電線路終點(diǎn)與起點(diǎn)之間的總誤差。固定已知點(diǎn)，根據(jù)定位的測量方法、測量儀器設(shè)備、水平角、水平距離的取位定權(quán)，進(jìn)行平差計(jì)算，計(jì)算每基桿塔的坐標(biāo)。取位定權(quán)原則為當(dāng)轉(zhuǎn)角取位分、累距取位米時，先驗(yàn)測角中誤差及測距中誤差分別為30秒和0. 5米；轉(zhuǎn)角取位秒、累距取位厘米時，先驗(yàn)測角中誤差及測距中誤差分別為5 秒和0. 05米。累距即為每基桿塔至起點(diǎn)間的距離。每基桿塔坐標(biāo)的計(jì)算方法為通過步驟B獲得的水平角，計(jì)算桿塔的方位角，再由方位角和相鄰桿塔間的水平距離分別計(jì)算每基桿塔的坐標(biāo)。方位角的計(jì)算公式為 L3=L0+180° +L1
其中Lci 起始已知方位角； L1:水平角；
L3:方位角； 桿塔坐標(biāo)的計(jì)算公式為 X=X0+SXcos( L3)
Y= Y0+SXsin( L3) 其中起始已知縱坐標(biāo)
Yo起始已知橫坐標(biāo) S:相鄰桿塔間的水平距離 L3:方位角 X桿塔縱坐標(biāo) Y桿塔橫坐標(biāo)坐標(biāo)計(jì)算完成后，判斷每基桿塔坐標(biāo)的精度是否滿足要求。如不滿足要求，返回步驟C重新布置GPS測量點(diǎn)，進(jìn)行野外測量。 F.將步驟E獲得的桿塔坐標(biāo)導(dǎo)入EXCEL表格，生成桿塔坐標(biāo)入庫數(shù)據(jù)文件，以便電網(wǎng)GIS平臺直接讀入。
權(quán)利要求
1.輸電線路桿塔坐標(biāo)的獲得方法，該方法基于計(jì)算機(jī)技術(shù)、導(dǎo)線平差計(jì)算技術(shù)以及 GPS測量技術(shù)，其特征在在于包括以下步驟A.通過查閱輸電線路檔案資料，采集每條輸電線路的基本參數(shù)，形成該輸電線路的數(shù)據(jù)文本；B.根據(jù)步驟A獲取輸電線路中桿塔的水平角和相鄰桿塔之間的水平距離；C.依據(jù)步驟A和B，按照電網(wǎng)GIS精度要求以及里程、轉(zhuǎn)角的取位，以輸電線路起點(diǎn)和終點(diǎn)的兩基桿塔為已知點(diǎn)，布置野外GPS測量點(diǎn)；D.采用GPSRTK技術(shù)對步驟C設(shè)置的野外GPS測量點(diǎn)進(jìn)行國家坐標(biāo)的獲??；E.將步驟B和D獲得的數(shù)據(jù)輸入導(dǎo)線平差計(jì)算軟件，進(jìn)行每基桿塔坐標(biāo)的計(jì)算、輸入粗差的判斷和坐標(biāo)精度的判斷；F.將步驟E獲得的桿塔坐標(biāo)導(dǎo)入EXCEL表格，生成桿塔坐標(biāo)入庫數(shù)據(jù)文件。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的輸電線路桿塔坐標(biāo)的獲得方法，其特征在于所述步驟E包括以下步驟a.計(jì)算方位角的閉合差以及桿塔坐標(biāo)的閉合差，判斷是否存在輸入粗差，如果存在輸入粗差，剔除；b.固定已知點(diǎn)，根據(jù)定位的測量方法、測量儀器設(shè)備、水平角、水平距離的取位定權(quán)， 進(jìn)行平差計(jì)算，計(jì)算每基桿塔的坐標(biāo)，并判斷每基桿塔坐標(biāo)的精度是否滿足要求；如不滿足要求，返回步驟C。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的輸電線路桿塔坐標(biāo)的獲得方法，其特征在于所述每基桿塔坐標(biāo)的計(jì)算方法為，通過步驟B獲得的水平角，計(jì)算桿塔的方位角，再由方位角和檔距分別計(jì)算每基桿塔的坐標(biāo)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的輸電線路桿塔坐標(biāo)的獲得方法，其特征在于步驟A中所述數(shù)據(jù)文本的基本參數(shù)包括輸電線路的名稱、起點(diǎn)、終點(diǎn)、測量儀器設(shè)備、桿塔號、里程、轉(zhuǎn)角。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或4所述的輸電線路桿塔坐標(biāo)的獲得方法，其特征在于所述步驟 A中包括將規(guī)則文件輸入計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的步驟，所述規(guī)則文件為轉(zhuǎn)角的輸入規(guī)則，當(dāng)直線桿塔轉(zhuǎn)角度數(shù)為零，左轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)角為負(fù)值，右轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)角為正值。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的輸電線路桿塔坐標(biāo)的獲得方法，其特征在于步驟B中所述的水平角采用下式計(jì)算L1= L2+180°其中=L1 水平角L2:轉(zhuǎn)折角；所述水平距離采用下式計(jì)算D-S n+1 —S η其中Sn+1: n+l號桿塔里程 Sn: η號桿塔里程。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種輸電線路桿塔坐標(biāo)的獲得方法，該方法基于計(jì)算機(jī)技術(shù)、導(dǎo)線平差計(jì)算技術(shù)以及GPS測量技術(shù)，把一條輸電線路當(dāng)作一條控制測量導(dǎo)線，通過數(shù)據(jù)挖掘得到使用儀器、測量方法及水平角、水平距離等信息，合理布置少量野外GPS測量點(diǎn)，使用GPS獲得野外GPS測量點(diǎn)的國家坐標(biāo)，通過控制測量計(jì)算機(jī)軟件計(jì)算全部桿塔的國家坐標(biāo)，并進(jìn)行精度評定，保證測量精度。與目前通用的全部通過GPS測量方法得到塔位國家坐標(biāo)的方法相比，成本低、工作效率高、勞動強(qiáng)度低、人員投入少、質(zhì)量可靠、便于推廣應(yīng)用、經(jīng)濟(jì)效益及社會效益顯著。
文檔編號G06F17/30GK102495413SQ201110377888
公開日2012年6月13日 申請日期2011年11月24日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月24日
發(fā)明者張煥杰 申請人:河北省電力勘測設(shè)計(jì)研究院