输电线路塔基断面自动成图方法研究

秦增忍

(陕西省电力设计院,陕西西安 710054)

输电线路塔基断面自动成图方法研究

秦增忍

(陕西省电力设计院,陕西西安 710054)

在输电线路终勘定位中,塔基断面图的制作存在数据量大、处理环节多等弊端,以致劳动强度高、成图耗时长,成为内业整理的一项难题。本课题提出一套塔基断面自动成图思路,使用VB/VC编程形成功能模块,通过人机交互方式,实现塔基数据的自动编辑、提取及格式转换,最终批量生成成品资料,提高塔基断面的成图效率。

输电线路 塔基断面 自动成图

塔基测量是输电线路测量中的一项重要工作，主要包括塔基断面测量及塔位地形测量两项任务。塔基断面图是塔腿和基础设计的主要依据。在野外采集到塔基数据之后，塔基断面的成图是一套较为繁琐的程序。按照以往的步骤，首先将野外数据导入后处理程序，然后通过坐标反算，将每个塔腿测量特征点至中心桩的距离、高差抄录出来;随后将数据手工输入“塔基断面”程序内，生成塔基断面图;最后，校核人员需要将“塔基断面”中的数据文件与后处理程序中的数据逐点比对，检查错误、遗漏。在塔基测量中，视地形的复杂程度及测量范围要求不同，每基塔基特征点数量在30至50点不等，历经抄录、输入等过程，数据量庞大;在人工干预环节中，难免出现一些遗漏、错误等，需要反复校核确保无误。诸多方面，造成塔基断面成图耗费时间长、效率低。鉴于此类现象，针对现有的工作模式，我们决定将以“输电线路塔基断面自动成图方法”作为研究课题。

1　现状调查

为了更好地解决问题，对影响塔基断面成图效率的原因调查分析，主要归类为“塔基数据整理耗费时间长”和“一次成图差错率高”两类现象。如图1所示。

2　技术路线

经过对现状全面细致地分析，制定出一套解决塔基成图效率低的技术路线，如下:(1)规范输电线路工程野外数据;(2)支持GPS、全站仪等常用测量仪器数据导入;(3)自动提取塔位名称及坐标;(4)自动计算塔基起始方位角;(5)确定塔基各方向线;(6)可自主选取所需提取数据的塔位号;(7)设置提取范围、方向数、塔基型式、容许偏差等;(8)人工交互选定塔基地形点数据;(9)转换为塔基断面成图所需格式(距离、高差);(10)批量生成塔基断面;(11)地形图辅助校核; (12)点位遗漏校核;(13)提交最终成果。

3　功能实现

图1　原因分析关联图

图2　塔基断面数据提取

3.1计算塔基方向线

3.1.1野外测量数据编码格式规定

程序读取测量数据后，依据点位编号(首字母为J或Z)识别塔位。故现场测量之时，需对点位编码方式进行统一规定:(1)直线塔位编码以“Z”为首字母(如Z15);转角塔位编码以“J”为首字母(如J22);(2)所测量的塔基地形数据，以该处“塔位序号+T(塔基数据代码)+塔基数据序号”为形式进行编码(注:此处为塔位序号，无首字母)。如点号“18-T5”表示序号为18塔位的第5个塔基数据，依此类推;(3)塔位之间所测量的断面点，以“后进方向塔位序号+D(断面数据代码)+数据序号”为形式进行编码(注:此处为塔位序号，无首字母)。如点号“25-D1”表示序号为25与26塔位之间所测量的第1个断面数据，依此类推;(4)若工程改线，则应依据原始记录在后处理程序中，将以“Z”、“J”为首字母的非塔位点号删除或修改为断面点号或塔基点号;(5)此编码格式的要求，旨在辅助程序直接识别塔位号。

3.1.2塔基断面起始方向线的确定

(1)选定塔位后，程序自动识别该塔位相邻的前进与后退方向的两基塔位数据;(2)使用相邻塔位坐标计算方位角;(3)以方位角夹角计算该塔位塔基起始方向。

3.1.3确定塔基其他各方向线

塔基起始方向确定后，依据塔形(方型塔、矩形塔)的参数设置，计算出塔基其他方向线。

3.2塔基数据的编辑、提取

结合现状，并考虑技术、人力等方面的情况，以及实现塔基成图一体化总体构想，采用VB 6.0进行模块代码的编制。

3.2.1读入数据文件

杨译：Some teachers may be born before me and have learned the truth before me...[5]151

将后处理程序中测量数据导入该模块。选项中支持Leica GPS、Trimble GPS、Topcon GPS等常见格式文件。

3.2.2数据编辑功能

(1)自动排序:可按照线路前进方向、北方向、东方向等要求排序，便于检查数据的完整性;(2)删除、增加及移动点位:剔除多余、增加遗漏，便于数据的查看与管理。

3.2.3数据提取模块(图2)

(1)确定数据的提取原则。1)程序自动计算各塔位中心点至各测量点位的方位角、距离及高差;2)与塔基各方向线比对，计算各测量点位与塔基方向的偏距;3)视地形情况，设置偏距或偏角大小，将测量点位与塔位中心的距离自动归算至各方向线上;

(2)桩号选择。在下拉菜单中可任意选择需要数据提取的桩位。

(3)塔基形式。1)方型(①多数情况为方型塔);2)矩形(②可根据塔形参数输入长宽比例)。

(4)塔基范围。根据线路定位手册中各种塔形、高度对测量范围的要求，设置提取塔基数据的最大范围。

(6)方向数选择。1)8方向:330kV及以下电压等级输电线路，除需要测量塔位中心线至4塔腿的断面地形，还需加测塔基前后左右4方向的断面地形;2)4方向:500kV及以上电压等级，需要测量塔位地形图，仅需绘制塔位中心线至4塔腿方向的断面地形。

图3　塔基数据文件

图4　塔基断面一体化成图流程

(7)提取点位列表展示。参数设置后，即可提取塔基数据。数据提取后，在界面左上显示各塔基断面方向线上采用的点位(塔基方向代码显示在该行数据后)。

(8)点位视图。图2中右侧视图内展示塔基测量点位及方向线，并标注线路前进方向箭头，所采用的点位在点位视图内以红色符号标识，以区分于未采用点位，便于人机交互识别遗漏、错选的点位。

3.3塔基断面数据的转换、成品生成

3.3.1测量坐标数据转换为塔基数据

塔基数据提取后，使用相应的VB6.0代码实现如下公式算法，直接计算各点位于中心桩位的距离、高差。同时，在其允许的方向线偏差范围内，归算至相应的塔基方向上。

3.3.2塔基文件格式(图3)

(1)桩号自动提取;(2)桩位坐标提取(用于在地形图上定位显示);(3)塔腿数组:此处数字3表示该方向上有3组数据;(4)方向类别:此处“数字”表示塔位中心至塔腿的4个方向;(5)塔基数据:两数字为一组，前位数字为归算后的点位至中心桩位距离，后者为点位与桩位高差;(6)方向类别:此处“字母”表示塔位中心至前后左右的4个方向。

3.3.3塔基数据一键合并

数据转换后，每基塔位形成一个数据文件，本工程所有文件放置在设定好的文件夹内。塔基数据提取和转换完成后，使用数据合并功能，无需选择文件，即可一键实现本工程所有塔基数据文件的合并。

3.3.4塔基断面图生成

选择相应的图式、成图比例尺及成图形式，即可生成CAD格式的塔基断面图。

3.4“塔基断面一体化成图系统”流程(图4)

4　效果检验

使用塔基断面一体化成图软件后，效率提升、差错率降低，主要表现在以下方面;

(1)人机交互方式提取塔基数据提取替代了以前的手工数据抄录、数据输入两大环节，提高了工作效率，极大地手工参与数据处理的工作量;(2)数据提取后自动转换为塔基文件格式，并一键合并该工程塔基文件;(3)塔基断面直接成图在该塔位地形图一侧，图形对比一目了然，减少了数据校核时间;(4)使用坐标反算塔位中心至各地形点距离及高差，并归算至塔基断面各方向，避免了塔基数据手工抄录、输入过程中的错误;(5)人机交互提取塔基数据，并辅助以列表及视图显示，降低了塔基数据遗漏问题。(6)程序使用相邻塔位数据计算塔基起始方向，定向准确，避免了塔基数据定向错误提取塔基数据;

5　经济效益

使用塔基断面一体化成图系统，实现了数据处理的全程自动化，突破性的提高成图效率，降低成品差错率，并减少了勘测内业人员的手工工作量。能够更快速、准确地提交塔基成品资料，协助结构、电气等专业完成基础及塔形设计，缩短了勘测设计工期，为工程后期施工建设提供了有利条件。

[1]乐志豪.VB和VBA for AutoCAD编程在电力勘测塔基断面数据处理中的应用[J].测绘与空间地理信息,2012,(07).

[2]乔金海,王以磊,贾士军.基于可视化的塔基断面自动化成图系统的研究[J].电力勘测设计,2013,(06).

[3]姚磊,剧成宇.架空送电线路塔基断面自动化绘制[J]科技传播, 2013,(03下).

[4]孙永旺,马传礼.数据核查及塔基断面成图系统的开发[J].计算机光盘软件与应用,2011,(12).