本发明涉及一种弧垂观测方法，特别是一种架空输电线路导线弧垂观测方法。
背景技术：
架空线由杆塔支持实现在空中的连接，其中弯曲最大的部位称为弧垂，造成弧垂出现的因素有很多，例如大气温度、传输容量、导线应力、环境因素等。在架空线路施工过程中，观测导线弧垂是紧线工作的一个重要步骤，导线弧垂的精确度直接影响着送电线路的安全运行，而送电线路的安全运行是保证整个电网稳定的重要条件。观测弧垂的方法很多，可它们的适用性和特点各不相同：导线紧线时通常采用经纬仪观测弧垂，有档端角度法、档外角度法和档内角度法三种观测方法，均需利用辅助工具，同时需要对观测进行复杂的计算，操作较为不便。
技术实现要素：
本发明提供一种基于全站仪的架空输电线路导线弧垂观测方法，解决传统弧垂观测中的地域限制与计算复杂等技术问题。
本发明是这样实现的：
所述方法包括：
以全站仪观测点所在高度作为档距的水平位置，通过全站仪确定第一杆塔与第二杆塔的档距中点、导线上弧垂最大的点，并得到这两点之间的距离，设为档距中点导线高差；
测量第一杆塔的导线挂点至档距水平位置的距离，设为第一高差；
测量第二杆塔的导线挂点至档距水平位置的距离，设为第二高差；
计算第一高差与第二高差的平均值，减去档距中点导线高差后得到导线的弧垂。
所述全站仪架设在第一杆塔与第二杆塔的档距的外侧。
所述第一高差、第二高差由全站仪的免棱镜功能测定。
所述档距中点导线高差由全站仪观测点到档距中点的距离乘以全站仪仰角的正切值得到。
所述导线上弧垂最大的点由以下步骤确定：
从第一杆塔的导线挂点出发，向档距的水平位置作垂线，得到的垂足设为第一挂点投影；
从第二杆塔的导线挂点出发，向档距的水平位置作垂线，得到的垂足设为第二挂点投影；
测量全站仪观测点至第一挂点投影的距离，设为第一平距；
测量全站仪观测点至第二挂点投影的距离，设为第二平距；
测量第一平距所在边与第二平距所在边之间的夹角大小，设为水平角；
根据余弦定理计算第一挂点投影与第二挂点投影之间的距离；
根据正弦定理计算第一平距所在边与档距所在边的夹角的大小、第二平距所在边与档距所在边的夹角的大小；
根据余弦定理计算全站仪观测点至档距中点的距离，设为中点平距；
计算中点平距所在边与第一平距所在边或第二平距所在边的夹角的大小；
调整全站仪的水平角，将目镜对准导线，目镜对应导线上的点即为导线上弧垂最大的点，并记录此时全站仪仰角的大小。
所述档距中点由以下步骤确定：
在第一挂点投影与第二挂点投影中任选一个为起点；
在这两个挂点投影的连线上取该距离的一半为档距中点。
所述第一平距、第二平距与水平角的大小由全站仪的免棱镜功能测定。
本发明利用全站仪免棱镜观测的功能，无需借助其他辅助工装，直接用全站仪观测三个点即可快速计算导线的弧垂，可以不受观测地点的限制，操作简单，定位精准。本发明依据力学规律、平面几何中的正弦定理与余弦定理，计算方便，结果精确。
附图说明
图1是基于全站仪的档侧导线弧垂观测方法的原理图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，以使本领域的技术人员可以更好地理解本发明并能予以实施，但所举实施例不作为对本发明的限定。
全站型电子速测仪简称全站仪，它是一种可以同时进行水平角、竖直角测量，斜距、平距、高差测量和数据处理，由机械、光学、电子元件组合而成的测量仪器。由于只需一次安置，仪器便可以完成测站上所有的测量工作，故被称为“全站仪”，目前大多数全站仪具有免棱镜观测功能，不受观测地点的限制，操作简单，结果精确，提高效率。
以全站仪的观测点所在高度作为档距的水平位置，从第一杆塔的导线挂点出发，向档距的水平位置作垂线，得到的垂足设为第一挂点投影；从第二杆塔的导线挂点出发，向档距的水平位置作垂线，得到的垂足设为第二挂点投影。以全站仪的观测点、第一挂点投影与第二挂点投影所形成的平面投影三角形为基准，通过全站仪的免棱镜功能，观测第一杆塔的导线挂点至档距水平位置的距离，记为第一高差；观测全站仪的观测点至第一挂点投影的距离，设为第一平距。观测第二杆塔的导线挂点至档距水平位置的距离，记为第二高差；观测全站仪的观测点至第二挂点投影的距离，设为第二平距；并将全站仪的水平角清零，测量第一平距所在边与第二平距所在边之间的夹角大小，设为水平角。根据余弦定理计算得到第一挂点投影与第二挂点投影之间的距离，根据正弦定理计算第一平距所在边与档距所在边的夹角的大小、第二平距所在边与档距所在边的夹角的大小。由力学规律可知，导线上弧垂最大的点的位置的投影为平面投影三角形内边的中点，即档距的中点；根据余弦定理计算全站仪观测点至档距中点的距离的长度、中点平距所在边与第一平距所在边或第二平距所在边的夹角的大小。接着旋转全站仪使水平角等于中点平距所在边与第一平距所在边或第二平距所在边形成的夹角，竖直方向调整目镜对准导线，记录全站仪的仰角，档距中点导线高差的值等于中点平距乘以仰角的正切，最后计算两个导线挂点高差与的平均值减去档距中点导线高差得到导线弧垂。
根据力学理论，导线上曲率最大点是档距最低点，参照附图1的点P所示；导线上弧垂最大点是档距中点所对应的点，参照附图1的点C所示。当导线两侧挂点等高时，曲率最大点P与弧垂最大点C重合；当导线两侧挂点不等高时，曲率最大点P与弧垂最大点C分离，分离距离由导线所受张力和两挂点之间高差确定。
参照附图1，本实施例由第一杆塔1、第二杆塔2、导线3、全站仪4组成，导线3挂在第一杆塔1和第二杆塔2的顶端，全站仪4放置在第一杆塔1和第二杆塔2的档距的外侧。
本方法发明实施步骤如下：首先，以全站仪4的观测点O所在高度作为档距的水平位置，从第一杆塔1的导线挂点A出发，向档距的水平位置作垂线，得到的垂足设为第一挂点投影A´；从第二杆塔2的导线挂点B出发，向档距的水平位置作垂线，得到的垂足设为第二挂点投影B´。以全站仪4的观测点O、第一挂点投影A´与第二挂点投影B´所形成的平面投影三角形OA´B´为基准，通过全站仪4的免棱镜功能，观测第二杆塔2的导线挂点B至档距水平位置A´B´的距离，记为第二高差BB´；观测全站仪4的观测点O至第二挂点投影B´的距离，设为第二平距。观测第一杆塔1的导线挂点A至档距水平位置A´B´的距离，记为第一高差AA´；观测全站仪4的观测点O至第一挂点投影A´的距离，设为第一平距；并将全站仪4的水平角清零，测量第一平距所在边OA´与第二平距所在边OB´之间的夹角大小，设为水平角β。根据余弦定理计算得到第一挂点投影A´与第二挂点投影B´之间的距离（档距长度）A´B´，根据正弦定理计算第一平距所在边OA´与档距A´B´所在边的夹角∠OA´B´的大小、第二平距所在边OB´与档距所在边的夹角∠OB´A´的大小。由力学规律可知，导线上弧垂最大的点C的位置的投影C´为平面投影三角形OA´B´内A´B´边的中点，即档距的中点；根据余弦定理计算全站仪观测点至档距中点的距离（中点平距）的长度、中点平距所在边OC´与第二平距所在边OB´的夹角∠B´OC´的大小。接着旋转全站仪4使水平角等于∠B´OC´，竖直方向调整目镜对准导线3，记录全站仪4的仰角∠COC´为α，档距中点高差（档距中点导线高差）CC´的值等于中点平距乘以仰角α的正切：OC´tan α，最后计算两个导线挂点高差AA´与BB´的平均值减去档距中点导线高差CC´得到导线弧垂CD。
本发明较传统弧垂测量方法具有任意选址、精确性高、操作简单等特点，可用于特高压输电线路施工、架空传输线工程施工、测控技术与仪器等领域。
以上所述实施例仅是为充分说明本发明而所举的较佳的实施例，本发明的保护范围不限于此。本技术领域的技术人员在本发明基础上所作的等同替代或变换，均在本发明的保护范围之内。本发明的保护范围以权利要求书为准。