面向电力设计的地形图质检自动化方案设计

温玉维，曾德培，邓长勇

(中国能源建设集团湖南省电力设计院有限公司，湖南 长沙 410007)

0 引言

地形图是电力设计工作的重要基础，其质量检查和管理是电力设计院的重要任务之一，直接影响设计成果的优劣。目前，许多电力设计院的地形图质量检查主要是由质检人员进行人工核查，核查内容包括：①地形图图面检查，包括地形图符号和文字注记压盖；②外业数据检查，主要是将外业待检数据与数字线划图进行匹配，然后检查平面位置和高程误差；③塔基地形图与塔基断面图数据的检查，主要是塔基断面图与塔基地形图对比检查，即检查塔基断面对应高程点与地形图等高线或高程点的估算结果的较差是否超限；④多版本地形图比对，是将不同时期、不同修改版本的地形图进行比对分析，查出不同版本图纸的差异。

当前，电力设计院的地形图检查流程是基于AutoCAD平台，打开CASS制作的地形图及相关设计图纸，通过人工判读和计算的方式，确定图纸的质量，并生成质检报告。笔者在长期的实际质检工作中发现，人工质检方式存在诸多问题，主要有工作量大、检查工作机械、缺乏创新性、易产生漏查和漏报等问题，从而导致图纸质检周期长、检查过程难以跟踪、检查结果不方便查阅等。

因此，使用一套较成熟的数字地形图质量检查自动化辅助系统，协助电力设计的质检人员做好地形图质检工作，提高地形图质检工作的信息化和自动化水平，改进质检工作的准确性，从而建立图纸质检管理的标准化和规范化。目前已受到许多电力设计院和研发单位的广泛关注，许多学者和研发人员也为此展开了大量的研究和开发工作。贾锦霞[1]从测绘内外业工作经验角度，讨论了利用全站仪检查地形图质量的方法和经验；李倩[2]等分析了地形图制图质量特征和质量检查中存在的问题，介绍了基于ArcEngine的地形图质检系统研发过程； 刘顺焰[3]从数学精度方面，讨论了大比例尺地形图质量检查方法；杨夫恩[4]讨论了地形图在生产、更新过程中的拓扑结构、地物属性、元数据等方面的质量因素，并探讨了地形图的质量检查方案。

随着AutoCAD在数字化制图中的广泛应用，为解决AutoCAD地形图质量管理问题，一些学者也做了大量的研究工作。针对地形图数据实际生产过程中的质量问题，汤曦[5]设计了基于AutoCAD的数字地形图质量检查方案，可以解决等高线与地物的关系、地物重叠性、图幅接边等质量的自动化判别方法；胡玥[6]在比对不同的地形图质检方法的基础上，详细介绍了基于ObjectARX和C#语言的地形图质检方案，并完成了软件研发。近年来，随着无人机在测绘制图、线路规划等方面的深入应用， 张灯军[7]等讨论了利用无人机获取的高精度正射影像，结合地面像控点，在影像自动匹配和人工干预的情况下，检查地形图质量的方案。

尽管许多学者就地形图质量检查自动化方面做了大量研究，然而面向电力设计领域的地形图质量检查方法鲜有阐述。由于电力设计领域的地形图质量检查有别于测绘领域，所以需要结合电力设计的特点，分析地形图质量的内容，设计一套可行的自动解决方案。这亦是本文研究的重要内容。

1 面向电力设计的地形图质检内容

在电力设计领域，地形图质量检查内容大致包括以下几个方面：

1)图层检查。①检查地形图层是否规范或缺失，通常结合CASS软件地形图制图规范，检查图层名称是否规范、图层是否缺失等； ②针对电力设计行业特点，用户需要自定义配置图层参数，因此需要检查电力设计特有的工作图层名称及参数。

2)符号压盖检查。主要检查图面上的点状符号、文字注记和其他地物是否压盖其他图元实体。

3)高程精度评定。该检查工作是结合外业实测点，通过计算地形图中的高程点或等高线内插值，从而得到实测点的高程较差值ΔH；通过比较ΔH是否超出给定高程较差阈值，以评定地形图高程精度质量。

4)平面精度评定。该项检查是结合外业实测点，通过计算实测点与附近地物节点的x、y坐标，得到实测点与地物点坐标的较差值(Δx、Δy、Δx+Δy)，然后检查较差是否超出给定阈值，从而评定地形图平面精度。

5)塔基断面图质量分析。该项检查是在塔基地形图(如CASS格式的DWG文件)中，导入8方向断面图数据(如GTJ文件)，展绘到地形图中。然后，利用塔基断面的方向线剖切地形图等高线，并重新按照8方向生成塔基断面数据。最后，将重新生成的塔基断面数据与实测断面数据进行比较，统计输出所有断面数据高程较差值，从而利用高程较差值判定塔基断面的数据质量。

6)多版本DWG文件比较。由于在实际电力设计过程中，测绘人员经常会对地形图做多版本的修改，检查多版本地形图的差异，也成为质检人员的一项重要工作。通过比对地形图的差异，并标绘出差异之处，可以提高地形图质检的效率。

2 地形图自动化质检业务流程

根据电力设计领域中地形图质检内容，可以将面向电力设计的地形图自动化质检业务流程归纳为：系统启动、图层管理、压盖分析、高程精度评定、平面精度评定、塔基断面分析和图纸比对等功能过程，如图1所示。

图1 地形图自动质检业务流程

1)系统启动过程。该过程负责在AutoCAD系统中，加载ObjectARX程序，进而读取系统参数，检查系统注册信息，显示系统菜 单等。

2)图层管理过程。该过程负责检查地形图图层是否符合规范，包括图层命名、图层参数、图层是否缺失等，另一方面还要根据电力设计及质量检查需要，检查工作图层是否存在，如果不存在，则根据参数设计自动创建相关图层。

3)压盖分析过程。该过程负责检查地物符号或文字注记是否压盖地物实体，并将检查结果通过列表形式显示，为用户提供地物定位、修改、删除等操作功能。

4)高程精度评定过程。该过程负责计算实测高程点与地形图等高线/高程点的较差值，并通过较差值与阈值比较，判定超限点；然后，以列表形式排序显示所有检查结果，为用户提供高程点定位功能。

5)平面精度评定过程。该过程负责计算实测点与地形图中指定地物的x/y坐标较差值，通过较差值与阈值比较，判定超限点；然后，以列表形式排序显示所有检查结果，为用户提供实测点定位功能。

6)塔基断面分析过程。该过程负责读取塔基断面数据，展绘断面图形；然后利用断面地形线剖切地形图等高线，重新生成断面数据；最后将重新生成的断面数据与实测断面数据进行比较，判定断面数据质量。

7)多版本地形图比对过程。该过程负责打开多版本地形图，检查地形图之间的差异，并将差异性生成比对报告。

3 地形图自动化质检系统结构

根据地形图自动质检系统的业务流程，结合当前软件开发的主流体系架构的技术特点，将系统架构分为操作层、业务层、组件层、数据访问层和数据层等部分，如图2所示。

1)操作层负责系统启动与加载、功能菜单显示、交互界面加载和其他操作接口的管理。

2)业务层负责具体功能的实现，包括符号压盖、高程精度评定、平面精度评定、塔基断面分析、图纸比对等功能操作。

3)组件层是支持业务层完成各种操作的组件模块，包括系统使用的各种工具性模块，涉及图纸管理、实体管理、空间分析、文档管理、常用工具等。

4)数据访问层负责图纸和数据文件的访问，包括利用AutoCAD的ObjectARX引擎加载和管理DWG图纸数据、利用OLEDB引擎管理关系型数据等。

5)数据层负责存储和管理地形图质检使用的数据，包括DWG文件、MDB数据库和报告文档。

图2 系统结构图

4 结语

本文总结了电力设计领域中地形图质量检查与控制的工作内容、特点和问题，提出一种面向电力设计的地形图质量自动化检查的解决方案，归纳了地形图质检的系统业务流程，绘制了系统架构图，介绍了系统各层的功能。