【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种计算电力导线上任意点高程的方法，属于工程测绘领域，用于电力交通、水利等行业中有关勘察、测绘、野外调绘等的涉及方案跨越或钻越现有电力线(或通讯线)等需要测量跨越点高程的情况。
技术介绍
1、在国网公司全面推进线路三维正向设计的背景下，线路在可研阶段需要到达初步设计的精度，但是由于线路路径方案的不确定性，导致线路与其它交叉跨越(主要是电力线、通讯线)的交叉点位置(高程)不确定，外业测量跨越点与优化后路径方案位置可能不一致，需要重新到外业现场重新测量，在平原地区，现有电力线路更多，大大增加了外业工作量，也降低了设计效率。
2、目前项目上常用的测量交叉跨越导线高程的方法仍然是通过gnss确定设计线路与现有线路交叉点位置，用全站仪测量跨越点高程。如该点在隐蔽位置(例如高杆作物遮挡)或者不易到达(如山谷、池塘等)区域，跨越点的高程很难利用全站仪直接测定。另外，如果线路设计方案调整、跨越点位置改变，需要多次到现场返工测量。
技术实现思路
1、本专利技术为解决上述技术问题，提供一种计算电力导线上任意点高程的方法，以外业测量导线点，通过迭代平差方法拟合整条导线方程，后期无论设计方案如何变化(还在当前档距内)，无需到现场再次测量，直接计算跨越点高程，为设计优化路径方案提供准确的数据支撑。
2、为解决上述技术问题，本专利技术所采用的技术方案是：
3、一种计算电力导线上任意点高程的方法，其特征在于包括如下步骤：
4、步骤s1，得到初始导线斜
5、将悬垂曲线的斜抛物线方程用于悬挂点不等高时的近似计算公式，根据静力学原理，以导线最低点为坐标原点，导线方向为x轴方向，竖直向上方向为y轴方向，得到初始导线斜抛物线方程为：
6、
7、式中，σ0：导线最低点应力，mpa或n/m·mm2；
8、g:导线比载，n/m·mm2；
9、高度角；
10、步骤s2，推导便于作业的平移后导线斜抛物线方程：
11、在实际外业测量过程中，很难直接测量导线最低点位置，故将x轴平移到线路高程的“0”米面，y轴平移到与b点重叠，x-y为原坐标系，x’-y’为新坐标系：
12、令则平移后导线斜抛物线方程改写为:
13、y+yb＝k(x-lob)2+hb
14、由于yb＝k·lob2，进一步简化为：
15、y＝k(x2-2xlob)+hb (2)
16、其中，y的物理意义为：导线上任意点线路高程值；x的物理意义为：该点到悬挂点b的水平距离；
17、步骤s3，采集导线上的多个点c1、c2…cn的平面坐标，并根据平面坐标计算得到其导线坐标(x1,y1),(x2,y2)…(xn,yn)；其中，采集的多个点包含两端的挂线点；
18、步骤s4，选取步骤s3中任意三个点的导线坐标带入公式(2)中得到平移后导线斜抛物线方程的参数初值k0、lob0、hb0，并进行多次平差迭代不断修正参数值，拟合导线方程，并进行精度评定，判断单位权中误差σ是否满足要求，若满足要求则将满足要求的参数值带入公式(2)中得到满足精度要求的导线斜抛物线方程；若不满足要求则重新返回步骤s3，补充测量导线上的点，重复解算，直至单位权中误差σ满足要求；
19、步骤s5，根据步骤s4中的满足精度要求的导线斜抛物线方程及导线上任意测量点到b点的距离，即可计算该点的高程值。
20、本专利技术技术方案的进一步改进在于：所述步骤s1的前提条件是因为悬挂在杆塔上的一档导线，档距大、导线长，因此导线材料的刚性对其几何形状的影响很小，故假定：
21、1)导线为理想的柔索，只承受轴向张力，任意一点的弯矩为零；
22、2)作用在导线上的荷载均指向同一方向，且沿导线均匀分布。
23、本专利技术技术方案的进一步改进在于：所述步骤s3采用gnss+全站仪或经纬仪外业数据采集方案；gnss设备只需测量三个点的线路坐标和高程，全站仪或经纬仪只需记录水平角和垂直角；
24、z点为任意全站仪或经纬仪架站点，其线路坐标和高程直接用gnss采集获得；a、b两点为挂线点在地面上的投影，其平面线路坐标采用gnss直接测量获得，高程用全站仪或经纬仪测量获得，任意两点之间的距离通过线路坐标反算得到；c1、c2…cn为在z点能够看到的导线上的点；
25、对于导线上任意一点c1，测量推导其导线坐标的过程如下：
26、根据正弦定理，对于δbzc1和δazc1有:
27、
28、根据以上求解得到c1点的x坐标：
29、
30、c1到架站点z的平面距离s:
31、
32、其中角度α、β直接由全站仪或经纬仪测得；根据余弦定理，sina、sinb的计算公式如下，式中sbz、saz长度直接通过gnss测量的线路坐标反算得到：
33、
34、由架站点z的高程hz、仪器高i及线zc1的垂直角v计算得到c1点的高程：
35、yc＝hz+i+s·tan(v) (6)
36、通过以上分析，利用全站仪或经纬仪，测量导线点水平角和垂直角可计算得到c1的导线坐标(x1,y1)；
37、同理得到c2…cn的导线坐标(x2,y2)…(xn,yn)。
38、本专利技术技术方案的进一步改进在于：所述步骤s4的具体操作为：
39、步骤s41，斜抛物线方程初始参数值的计算：
40、公式(2)中只有三个未知数，因此，需要挂线点a、b之间的任意三个点的导线坐标(x1,y1),(x2,y2),(x3,y3)，其中，上述点中包括a、b两点，计算得到公式(2)的初始参数值k0、lob0、hb0；
41、步骤s42，斜抛物线方程参数平差迭代计算：
42、根据斜抛物线方程，得如下误差方程：
43、vi＝yi-k(xi2-2xilob)-hb (7)
44、线性化：
45、vi＝yi-k0(xi2-2xilob0)-hb0-(xi2-2xilob0)δk+2k0xiδlob-δhb
46、得到误差公式：
47、v＝bx-l (8)
48、其中：
49、
50、按照最小二乘原理vtv＝min，依据间接平差方法，使用最小二乘平差解算
51、x＝(btb)-1btl
52、经过多次迭代，每次迭代过程中，使
53、
54、当δk、δlob、δhb小于某一指定的较小值时，迭代结束；
55、将解算的结果带入公式(2)即得到本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种计算电力导线上任意点高程的方法，其特征在于包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种计算电力导线上任意点高程的方法，其特征在于：所述步骤S1的前提条件是因为悬挂在杆塔上的一档导线，档距大、导线长，因此导线材料的刚性对其几何形状的影响很小，故假定：
3.根据权利要求1所述的一种计算电力导线上任意点高程的方法，其特征在于：所述步骤S3采用GNSS+全站仪或经纬仪外业数据采集方案；GNSS设备只需测量三个点的线路坐标和高程，全站仪或经纬仪只需记录水平角和垂直角；
4.根据权利要求1所述的一种计算电力导线上任意点高程的方法，其特征在于：所述步骤S4的具体操作为：
5.根据权利要求1所述的一种计算电力导线上任意点高程的方法，其特征在于：当设计线路与已建线路存在交叉跨越点，需要计算交叉跨越点的高程值y，根据步骤S5需要获取跨越点到挂线点B的距离x，则x的计算过程如下：
6.根据权利要求5所述的一种计算电力导线上任意点高程的方法，其特征在于：根据所需要高程值来计算跨越点或钻越点范围的过程如下：
7.根据权利要求6
...【技术特征摘要】
1.一种计算电力导线上任意点高程的方法，其特征在于包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种计算电力导线上任意点高程的方法，其特征在于：所述步骤s1的前提条件是因为悬挂在杆塔上的一档导线，档距大、导线长，因此导线材料的刚性对其几何形状的影响很小，故假定：
3.根据权利要求1所述的一种计算电力导线上任意点高程的方法，其特征在于：所述步骤s3采用gnss+全站仪或经纬仪外业数据采集方案；gnss设备只需测量三个点的线路坐标和高程，全站仪或经纬仪只需记录水平角和垂直角；
4.根据权利要求1所述的一种计算电力导线上任意点高程的方法，其特征在于：所述步骤s4的具体操作为：...
【专利技术属性】
技术研发人员：黄真辉，王佳荣，李超，彭磊，张焕杰，李小雪，
申请(专利权)人：中国电建集团河北省电力勘测设计研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：
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