本發(fā)明涉及電力電纜隧道軸線測量，尤其是涉及一種多級控制網(wǎng)測量輸電電纜隧道軸線的方法。

背景技術(shù)：

隨著近年的輸電電纜在城市電網(wǎng)的大規(guī)模應(yīng)用，電纜在上海電網(wǎng)中所占的比重已經(jīng)超過了傳統(tǒng)的架空線路輸電方式，成為了上海電能輸送的主力軍。目前上海110kv及以上電壓等級的電纜主要采用排管敷設(shè)和隧道敷設(shè)的方法，其中隧道敷設(shè)因其能容納大量電纜，便于敷設(shè)、檢修和更換電纜等優(yōu)點而在城市中應(yīng)用的越來越廣泛。而電纜隧道會因為周遭環(huán)境產(chǎn)生彎曲，或者水平高度上發(fā)生變化，無法通過相鄰工井確定隧道準確位置，為測繪工作帶來困難；又因為隧道內(nèi)無法接收gps信號，只能通過已知位置點依次測量未知測量點，造成誤差的疊加，使測量誤差越來越大，以往的測量方法由于受條件的限制，實則就是依靠施工方的竣工資料及設(shè)計資料，所以電纜隧道的測量工作由于測量誤差的不斷疊加，經(jīng)常會出現(xiàn)超過允許誤差的情況。

當前主要依靠全站儀和水準儀等測繪儀器，采用人工畫線的方法進行電力電纜隧道軸線的測量。測站坐標由控制點引線測量計算得到，聯(lián)系測量由鉛錘直接傳遞，隧道軸線點通過鋼尺畫線求得，以上者三個環(huán)節(jié)均存在較大的誤差，其中某些電纜隧道施工方提供的竣工資料，與測繪院測繪結(jié)果相差最大可達0.52m。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的就是為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷而提供一種多級控制網(wǎng)測量輸電電纜隧道軸線的方法。本發(fā)明將多級控制網(wǎng)測量方法運用到電力電纜隧道軸線測量，通過該方法可以精準測繪電纜位置，定位隧道電纜，滿足110kv及以上電壓等級輸電電力電纜隧道測量精度為≤0.1m的要求，同時方便日后的檢修和維護工作。

本發(fā)明的目的可以通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn)：

一種多級控制網(wǎng)測量輸電電纜隧道軸線的方法，該方法包括以下步驟：

s1、依次進行首級控制網(wǎng)測量和平面聯(lián)系測量，獲得地下導(dǎo)線坐標控制點的坐標；

s2、依次進行高程控制網(wǎng)測量和高程聯(lián)系測量，獲得地下導(dǎo)線高程控制點的高程；

s3、結(jié)合地下導(dǎo)線坐標控制點的坐標和地下導(dǎo)線高程控制點的高程，進行隧道內(nèi)導(dǎo)線控制點布設(shè)；

s4、最后進行電纜隧道軸線確定。

步驟s1中的首級控制測量具體為：通過gps系統(tǒng)獲取地面坐標控制點的坐標。

步驟s1中的平面聯(lián)系測量是根據(jù)地面坐標控制點坐標獲取地下導(dǎo)線坐標控制點坐標。

平面聯(lián)系測量具體為：

sa1、將已測得的地面坐標控制點坐標，引測至豎井井口附近的近井點，得到近井點坐標；

sa2、根據(jù)近井點坐標，利用豎井內(nèi)懸吊的吊錘線，采用雙測站極坐標測量方法，得到吊錘線懸吊點的坐標值，同時得到懸吊點地下坐標值；

sa3、井下設(shè)置地下導(dǎo)線坐標控制點，根據(jù)懸吊點地下坐標值，計算地下導(dǎo)線坐標控制點的坐標和方位角。

根據(jù)懸吊點地下坐標值，計算地下導(dǎo)線坐標控制點的坐標，具體公式為：

xb1、yb1分別為地下導(dǎo)線坐標控制點的橫、縱坐標；分別為懸吊點橫、縱坐標；s1地下導(dǎo)線坐標控制點與吊錘線的測距；α1為邊s1對應(yīng)的坐標方位角；

計算地下導(dǎo)線坐標控制點的方位角公式為：

αb1b1'為地下導(dǎo)線坐標控制點的方位角；xb1'、yb1'分別為另一地下導(dǎo)線坐標控制點的橫、縱坐標。

步驟s2中的高程控制網(wǎng)測量具體為：獲得地面高程控制點的高程。

步驟s2中的高程聯(lián)系測量是根據(jù)地面高程控制點的高程獲得地下導(dǎo)線高程控制點的高程。

高程聯(lián)系測量具體為測得地面高程控制點的高程，豎井內(nèi)懸吊鋼絲，獲得與地面高程控制點高程一致的鋼絲標記a2，設(shè)置地下導(dǎo)線高程控制點，獲得與地下導(dǎo)線高程控制點高程一致的鋼絲標記b2，通過測量鋼絲標記a2與b2之間的鋼絲長度獲得地下導(dǎo)線高程控制點的高程。

步驟s3中的隧道內(nèi)導(dǎo)線控制點布設(shè)具體為布設(shè)地下導(dǎo)線坐標控制點和地下導(dǎo)線高程控制點，設(shè)置地下導(dǎo)線坐標控制點和地下導(dǎo)線高程控制點重合。

步驟s4中的電纜隧道軸線確定具體為：將按照每10米間隔測得的軸線點連接起來即得電纜隧道軸線。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點：

1、總體方案測量誤差?。簻y量分級設(shè)置，各級均進行精度和誤差控制，滿足110kv及以上電壓等級輸電電力電纜隧道測量精度為≤0.1m，相比于現(xiàn)有技術(shù)，大大降低了測量誤差；

2、導(dǎo)線坐標測量準確性高，受外界環(huán)境影響?。菏准壙刂凭W(wǎng)測量采用靜態(tài)gps系統(tǒng)對控制點坐標進行采集和計算，確保了數(shù)據(jù)的準確性；

3、地下坐標控制點坐標測量精度驗證：由于平面聯(lián)系測量中有多余觀測，使得實驗結(jié)果可以得到驗證，可采用間接平差的方法計算和評價地下坐標控制點的坐標，并求出導(dǎo)線的坐標方位角；

4、隧道內(nèi)地下坐標控制點和地下高程控制點布置，控制精度：地下坐標控制點和地下高程控制點重合，便于碎步點測量。

附圖說明

圖1為多級控制網(wǎng)測量輸電電纜隧道軸線的方法示意圖；

圖2為靜態(tài)gps獲取地面坐標控制點坐標原理圖；

圖3為豎井聯(lián)系測量剖面示意圖；

圖4為平面聯(lián)系測量推導(dǎo)四邊形示意圖；

圖5為電力隧道井高程傳遞示意圖。

具體實施方式

下面將結(jié)合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例是本發(fā)明的一部分實施例，而不是全部實施例?；诒景l(fā)明中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動的前提下所獲得的所有其他實施例，都應(yīng)屬于本發(fā)明保護的范圍。

實施例

多級控制網(wǎng)測量技術(shù)對測量進行了分步，分為首級控制網(wǎng)、高程控制網(wǎng)、聯(lián)系測量和高程控制，結(jié)合電纜軸線測量的需要，設(shè)計的總體測量方案如圖1所示。該方法將最終的誤差進行了有效的分解，每一步都必須控制好誤差及誤差的傳播，根據(jù)每一步的誤差大小，選擇合適的儀器和方法。初步設(shè)計以下四步，每環(huán)節(jié)按照1cm精度進行控制。

s1、依次進行首級控制網(wǎng)測量和平面聯(lián)系測量，獲得地下導(dǎo)線坐標控制點的坐標；

s2、依次進行高程控制網(wǎng)測量和高程聯(lián)系測量，獲得地下導(dǎo)線高程控制點的高程；

s3、結(jié)合地下導(dǎo)線坐標控制點的坐標和地下導(dǎo)線高程控制點的高程，進行隧道內(nèi)導(dǎo)線控制點布設(shè)；

s4、最后進行電纜隧道軸線確定。

1.首級控制網(wǎng)測量

首級控制網(wǎng)將采用靜態(tài)gps系統(tǒng)對控制點坐標進行采集、計算，該方法與之前采用的控制點推算法，具有準確性高、受外界環(huán)境影響小等優(yōu)點。靜態(tài)gps獲取控制點坐標方法如下圖2所示：

使用時，作業(yè)人員需根據(jù)最近圖紙，定位測量點，并保證定位點與圖紙給定點誤差范圍≤0.5m；需根據(jù)測量需求情況，布置gps設(shè)備，一般要求gps臺數(shù)≥4臺；gps架設(shè)點須與1確定的定位點一致；衛(wèi)星高度角設(shè)定為≥15°；注意使用過程中，天線安置嚴格整平、對中，天線標志線指向正北，儀器天線高量取3次，分別是測前、測中、測后，取平均值，每次從3個方向量取，數(shù)據(jù)采樣間隔設(shè)定為15秒。

2.高程控制網(wǎng)測量

對于電纜隧道軸線測量，需利用精密水準儀及配套的銦瓦水準標尺，按《國家一、二等水準測量規(guī)范》二等水準測量要求進行外業(yè)測量。為了便于高程的傳遞，需要在每個井口都留有相應(yīng)的高程控制點，將所有井口的高程控制點與已知控制點串聯(lián)成一條符合的二等水準路線。

3.平面聯(lián)系測量

豎井聯(lián)系測量新方法的測量原理是：在進行聯(lián)系測量之前，首先按照三等導(dǎo)線測量精度，將豎井附近的地面控制點坐標，引測到井口附近，埋設(shè)兩個近井點a1、a1’，如圖3所示。利用全站儀在已知地面控制點上測量a1、a1’的坐標；在豎井內(nèi)懸吊兩根吊錘線o1、o2(吊錘線o1、o2的間距盡可能地大)，在吊錘線上、下部固定塑料反射片；然后,全站儀分別架設(shè)在近井點a1、a1’上，采用雙測站極坐標測量的方法，測量后視邊到o1、o2的角度以及測站到o1、o2的距離，此時的距離測量全部為全站儀對反射片的直接測距；再利用雙測站極坐標的測量原理，可計算出吊錘線o1、o2在地面坐標系統(tǒng)中的坐標值。o1、o2的坐標計算公式為

其中sa1o1為a1-o1邊的平距觀測值，分別為o1點的橫、縱坐標，xa1、ya1分別為a1點的橫、縱坐標，為后視邊到o1的角度。

同理可通過a1’求出吊錘線o1的地面坐標類似，通過點a1、a1’,可得另一條吊錘線o2的地面坐標因此,兩吊錘線分別有兩套坐標,兩套坐標可相互比較、相互檢核,以確保兩吊錘線地面坐標測量的精度。當兩測站分別測量的o1、o2坐標差值小于2mm后,取它們的均值作為o1、o2坐標的最后值。這樣就將地面控制點的坐標和方位角傳遞到吊錘線o1、o2上。

如圖3所示,獲得吊錘線的地面坐標后,分別在井下布設(shè)的導(dǎo)線點b1、b1’上架設(shè)儀器，按地面上相同的測量精度,測量測站到o1、o2的角度以及測站到o1、o2的距離s1、s2，井下的距離測量也全部為全站儀對反射片直接測距；由于吊錘線o1、o2的坐標值已求得，故可反算o1、o2的平距s3；通過上述觀測角及觀測平距，利用正弦定理，進而可求得b1、b1’兩點在地面坐標系統(tǒng)中的坐標值。平面聯(lián)系測量推導(dǎo)四邊形如圖4所示，這一過程的測量計算原理為：

s2為b1o2的測距值；

s3為o2o1的測距值；

α為b1o1與o2o1的夾角；

θ為b1o1與b1o2的夾角；

分別為o1點的橫、縱坐標；

分別為o2點的橫、縱坐標；

再通過吊線o1的坐標，計算出點b1的坐標為：

xb1、yb1分別為地下導(dǎo)線坐標控制點的橫、縱坐標；s1為o1b的測距值，即地下導(dǎo)線坐標控制點與吊錘線的測距；α1為邊s1對應(yīng)的坐標方位角；

實際上在三角形o1o2b1中，o1、o2點的坐標是已知的,根據(jù)觀測值s1、s2和s3在計算b1點的坐標時，有一個多余觀測,因此也可以采用間接平差的方法,計算和評定b1點的坐標和精度，同樣b1’點坐標的計算也可采用間接平差的方法。

有了b1、b1’兩點的坐標，就可求出井下導(dǎo)線起始邊的坐標方位角

xb1、yb1分別為b1點的橫、縱坐標；

xb1’、yb1’分別為b1’點的橫、縱坐標；

αb1b1'為地下導(dǎo)線坐標控制點的方位角。

這樣,就將吊錘線o1、o2的坐標和方位角傳遞到地下b1、b1’點和邊b1b1’上了,也就是將地面控制網(wǎng)中的坐標、方向經(jīng)由豎井傳遞到地下了。

4.高程聯(lián)系測量

電力隧道井的高程傳遞如圖5所示，其任務(wù)是根據(jù)地面上水準點a2的高程，求出井下水準點b2的高程。

在a2、b2點上立水準尺，電力隧道井中懸掛鋼絲。水準儀在水準尺上讀數(shù)a1、b2，在鋼絲上只能作記號b1、a2。則b2點高程為a2-b1的值。

為了求出(a2-b1)的長度，一般在地面上先量出m、n兩樁間長度，當用絞車繞起細鋼絲時，就可用m、n兩樁度量b1和a2兩個記號間的長度，余長用鋼尺量出，即可求得(a2-b1)的值。

5.隧道內(nèi)精密導(dǎo)線及高程控制

由于隧道井間的距離較長，且隧道有一定的彎度和坡度，導(dǎo)致兩井間無法進行通視，隧道井下按照技術(shù)設(shè)計進行四等導(dǎo)線的布設(shè)，根據(jù)隧道內(nèi)實際的通視條件合理布設(shè)導(dǎo)線控制點，點間距不一定能滿足四等導(dǎo)線的技術(shù)要求，但施測時按照四等導(dǎo)線的精度進行；考慮到三維坐標，我們將高程控制點與導(dǎo)線點重合，便于今后碎步點測量，隧道內(nèi)高程控制點按照二等水準的技術(shù)要求進行測量，將各進口的所傳遞的點串聯(lián)成一條符合的水準路線，檢測各傳遞點的精度和隧道內(nèi)二等水準的精度。

6.隧道軸線測量

在完成隧道內(nèi)導(dǎo)線和高程控制點的加密的情況下，用全站一站一站進行軸線的測量，每10米間隔測量一個軸線點。根據(jù)隧道的內(nèi)徑，事先準備好水平尺、棱鏡，棱鏡安裝在水平尺的中間(中點)，當水平尺的水平氣泡居中了，棱鏡所在平面位置即為隧道軸線的位置，高程再根據(jù)水平尺的長度及隧道內(nèi)徑，運用勾股定理計算得到，最后將10米間隔的點連接起來，即為電纜隧道的軸線。

7、測量實例：

本次世博隧道軸線測量采用上海市城建坐標，高程采用吳淞高程系統(tǒng)，選用經(jīng)上海市測繪院竣工測繪的世博隧道龍陽路—錦繡路路段作為樣本標準，對比了7-14號豎井的30個工井測量點運用上述多級電纜隧道測量方法的測量精度，測量結(jié)果和誤差統(tǒng)計情況如下表1所示：

表1復(fù)測數(shù)據(jù)對比中誤差情況統(tǒng)計表(單位：米)

通過上標可以看到，利用多級控制網(wǎng)測量方法對世博隧道龍陽路—錦繡路路段的7-14號豎井的30個工井隧道軸線進行了測量，對比上海市測繪院竣工測繪結(jié)果，可以看到偏差都在0.1m以內(nèi)，滿足測量精度要求。

本發(fā)明將多級控制網(wǎng)測量方法運用到電力電纜隧道軸線測量，通過首級控制網(wǎng)、高程控制網(wǎng)、聯(lián)系測量和高程控制這幾個環(huán)節(jié)的分析，綜合出利用多級控制網(wǎng)測量隧道軸線的方法，并將該方法在世博隧道龍陽路—錦繡路路段進行了應(yīng)用，測量結(jié)果表明，該方法準確性好，具有良好的適用性。

以上所述，僅為本發(fā)明的具體實施方式，但本發(fā)明的保護范圍并不局限于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到各種等效的修改或替換，這些修改或替換都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。因此，本發(fā)明的保護范圍應(yīng)以權(quán)利要求的保護范圍為準。