架空送電線路塔基斷面自動化繪制

姚 磊，劇成宇

1.河南省眾慧電力工程咨詢有限責任公司，河南鄭州 450007

2.河南省電力勘測設計院，河南鄭州 450007

0 引言

近年來隨著我國電力事業飛速發展，特高壓工程日益增多，尤其在山區丘陵地形中，塔基斷面圖是結構專業在塔基邊坡保護、配制邊坡、高低腿、擋土墻、排水溝等的重要參考數據。傳統生成塔基斷面圖是基于內業的人工繪制，在地形復雜和塔基數目龐大的情況下，這種方法不僅效率低下，而且易于出錯。本文根據溪洛渡～浙西±800kV直流特高壓線路工程湘西段工作中的實際情況，以CASS2008和MATLAB等工具為軟件支持，分析了野外測量作業數據編碼方式，基于MATLAB編寫程序，自動讀取地形數據，生成塔基斷面圖，減少了人工誤差，提高了工作效率。

1 線路塔基外業測量方法

1.1 特高壓線路塔腿及橫擔方向

特高壓線路四個塔腿方向為塔位中心到前后兩個塔位的方位角角平分線左右45°。特高壓塔基斷面包括塔腿方向以及相鄰兩個塔腿方向角平分線（即橫擔方向）的四個方向，共八個方向。線路后方向為E。線路左橫擔方向為F，線路前進方向為G，右橫擔方向為H。四個塔腿方向由塔位中心到前后兩個塔位的方位角角平分線為起始基準，順時針依次為A、B、C、D。相鄰腿間夾角為90°。直線塔和轉角塔塔基斷面的表示如圖1、2所示。

圖1 直線塔塔腿方向定位

圖2 轉角塔塔腿方向定位

1.2 野外線路塔基測量

外業中，由于湘西山區植被茂密、高大林木較多，影響GPS/RTK的測量效率，且僅使用GPS/RTK單一模式，高大林木遮擋衛星信號嚴重，精度差，需砍伐樹木，破環了生態環境。所以外業盡可能采用全站儀配合RTK的作業模式。在該工程的運用表明，此作業模式在山區塔基測量中效率高，精度好，而且只要保證全站儀通視即可，保護了山區自然環境。首先利用GPS/RTK測定塔位中心，再測定輔助樁，以便全站儀的施測。其次在塔位中心架設全站儀，后視輔助樁，按方位角沿上述八個方向進行地形測量。為滿足結構專業需求，特高壓塔基地形圖測量比例尺為1：300，測量范圍以塔位中心為圓心，長度25m為半徑。準確測定四個塔腿的基礎中心高程以及兜土點高程。除此8個方向外，必要地形特征點如變坡處、陡坎、山脊走向等，需現場加測。

2 內業塔基斷面繪制

外業完成后，內業進行原始數據處理，利用計算機進行數據傳輸以及數據格式整理，生成可直接導入CASS軟件的“.dat”文件。利用Cass繪制塔基地形圖，等高線間距為0.5m。然后沿1.1中所述塔基8個方向在塔基地形圖上提取斷面數據，具體操作方法為：以塔基中心為起點，以5m為間隔沿各方向取點；記錄下各點距離塔基中心的距離d和高程h，為了防止出錯，需將此兩項數據交由項目校核人校核通過才能進行下一步處理；然后將A、B、C、D四個方向上點的d乘以-5，E、F、G、H方向上點的d乘以5，所有點的高程乘以5，最后將這些點的d和h整理為CASS軟件數據格式，將該數據導入CASS軟件即可繪制塔基斷面圖。此方法費時費工，且最重要的是需多人校核，出錯率高。

3 塔基地形圖繪制傳統方法改進

首先利用CASS在塔基地形圖自動提取斷面數據，然后基于MATLAB平臺編寫程序生成CASS簡碼文件，實現塔基斷面繪制自動化，不僅大大提高繪圖效率，減少測繪人員內業工作量，也減少了繪制過程中的出錯概率。以下為操作流程。

1）在塔基地形圖上量取斷面數據

沿塔基8個方向畫多段線，然后在CASS工具欄中選擇“工程應用——生成里程文件——由復合線生成——普通斷面”，彈出對話框如圖3所示。為后續程序生成成圖簡碼文件，所以里程文件名格式應為nnn*.hdm，其中：nnn為塔基序號，*為方向代碼。重復上述步驟直至塔基八個方向斷面數據全部生成

圖3 CASS軟件自動提取斷面數據

2）將*.hdm文件轉換為*.txt文件

將CASS生成的hdm格式批量轉換為txt格式文本文件，便于使用本文編譯程序調用。單擊電腦“開始”菜單，選擇“運行”，輸入cmd，彈出DOS對話框。

在DOS對話框中進入hdm文件所在文件夾，然后輸入“ren空格*.hdm空格*.txt”即可，如圖4所示。

圖4 批量修改文件后綴名

3）生成簡碼文件

本文編寫的程序界面如圖5所示，首先點擊“讀取復合線斷面數據”，一次性讀入8個方向的斷面數據，然后分別生成簡碼文件和一般CASS成圖文件。

圖5 基于MATLAB編寫的塔基斷面自動生成程序

至此，CASS成圖的簡碼文件已生成，打開CASS，選擇工具欄“繪圖處理——簡碼識別”，選擇剛剛生成的簡碼文件“nnnjm.dat”（其中“nnn”為塔基序號），即可實現各個斷面點自動連線。最后插入標準斷面圖框，生成標準塔基斷面圖。

4 結論和展望

上述對塔基斷面圖繪制方法的改進在溪洛渡-浙西工程中得到了大力的推廣和使用，大大提高了內業處理資料的效率和準確性，也將測量人員從繁重的內業工作中解放出來。針對山區線路個別塔基地形非常破碎、復雜，且該程序不能自動調整步長導致的提取的斷面數據不能較真實的反映實際地形，下一步對程序進行改進，使之能跟隨地形變化的劇烈和頻繁程度自動調整斷面數據提取的步長，提高塔基斷面圖繪制的精度。

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