基于AutoLISP的數字地形圖塔基斷面自動提取程序設計

周 浪，趙勝其，楊春燕，劉海軍

(1.國核電力規劃設計研究院重慶有限公司，重慶 401121；2.重慶同豐工程管理咨詢有限公司，重慶 401121 )

基于AutoLISP的數字地形圖塔基斷面自動提取程序設計

周 浪1，趙勝其1，楊春燕2，劉海軍1

(1.國核電力規劃設計研究院重慶有限公司，重慶 401121；2.重慶同豐工程管理咨詢有限公司，重慶 401121 )

隨著電力事業的發展，架空送電線路電力勘測塔基斷面顯得十分重要，同時也是結構專業塔基基礎設計的參考依據。文中分析目前電力勘測塔基斷面獲取的方法和DXF文件的編碼格式，利用實測的大比例尺數字塔基地形圖，基于AutoLISP編程實現數字塔基、地形圖塔基斷面自動提取存儲的方法。提取的塔基斷面數據與實測數據對比，證明方法具有可靠性、準確性、自動化程度高等特點，滿足設計要求，彌補傳統塔基斷面數據獲取的不足，提高數據處理效率。

塔基斷面；AutoLISP；數字地形圖；DXF；程序設計

隨著我國電力事業的大力發展，架空送電線路工程建設不斷增多，對于電力勘測的要求越來越高，為了實現選擇合理的基礎形式、減少基礎開挖、保護生態環境、降低成本的目的，線路結構設計會根據架空送電線路的電壓等級、塔型，要求線路勘測人員測繪塔基地形圖、塔基斷面圖[1]。塔基斷面數據的獲得不僅是架空送電線路電力勘測工作的重點內容，而且它為架空送電線路結構專業就塔基邊坡保護、邊坡設計、擋土墻設計、排水溝設計、配置高低腿等提供重要參數[2]。

目前，電力勘測中塔基斷面的數據來源有：經緯儀實測方法，存在數據記錄、錄入、判別、計算、成圖等多個環節，數據獲取時間長、易于出錯、效率低；全站儀實測方法，地形條件要求高，設站次數增加，增大出錯機率，測點重復，勞動強度加大，作業時間增長[3]，對于山區丘陵地區極易受到地形條件限制；GPS-RTK技術實測方法，易于獲取、效率高，但是受林區、地形、基站信號等影響比較大；地形圖量測方法，斷面數據易于獲取，但是數據不便于線路結構專業設計使用[4-5]。本文提出基于AutoLISP語言并分析DXF數據文件編碼格式，利用數字高程模型編制的等高線，結合地形和高程模型進行等高線的編輯、提取，并從數字地形圖上獲取地形高程要素的屬性值[6]，來實現對數字地形圖上桿塔塔基斷面數據的自動獲取成圖，為架空送電線路結構設計提供基礎數據。

1 程序設計原理

1.1 程序設計流程

本程序用AutoLISP語言編寫主程序和DCL用戶界面，程序流程如圖1所示。

圖1 程序流程

1.2 DCL對話框設計

在設計對話框之前，先要整理出需要設置的各個模塊及功能，從對話框本身開始，按照從上到下、從左到右的順序布置合適的控件。本文設置3個轉角分別表示圖繪制、中心樁坐標拾取、塔基參數設置，DCL效果圖如圖2所示。

圖2 DCL效果

1.3 塔基斷面計算原理

目前，高壓架空送電線路桿塔類型主要分為直線塔、轉角塔、直轉塔(即小角度的轉角塔)。如圖3所示，A，B，C，D為4個塔腿方向(特高壓線路要求測8個方向)，角θ為轉角,直線塔轉角為0，OM為與轉角θ的補角角平分線，J1，J2為前后樁位，JN為中心樁，X，Y為坐標軸(本文中的直線計算均按方位角計算)。在數字地形圖中，常用的實體對象有點(point)、直線(line)、多段線(polyline)、圓(circle)等，用來表示等高線的實體對象是多段線，多段線分為“AcDb3dPolyline”、“AcDb2dPolyline”、“AcDbPolyline”，多采用后兩者，多段線具有elevation屬性，即高程值屬性。本文主要利用樁位J1，JN，J2的坐標數據判斷線路轉向,計算A，B，C，D4個塔腿的方位角，同時根據塔腿的根開長度繪制各個塔腿切線(直線)，記錄塔腿切線的圖元名；利用選擇集函數獲取與每個塔腿切線相交的等高線(即多段線)，求取與塔腿切線相交的多段線的交點集，同時把相交的多段線的elevation值寫入交點集坐標信息當中，利用篩選排序函數，返回滿足要求的交點集；根據DXF文件編碼格式和塔基斷面圖格式，利用中心樁JN和交點集，計算斷面數據，按照DXF文件編碼格式和塔基斷面圖寫入DXF文件當中。

1)根據已有數據J1，JN，J2計算直線J1到JN，JN到J2的方位角a1，b1，利用a1，b1計算轉角θ，并判斷線路轉向,并記錄標識碼,直線為0，直線左轉為3，直線右轉為4，左轉為1，右轉為2；依據方位角a1，b1、標識碼，使用塔腿計算函數計算各個塔腿的方位角，返回塔腿方位角值。

2)根據各個塔腿的方位角和設置好的根開長度，繪制各個塔腿切線，同時記錄塔腿切線的圖元名(EntName)。利用選擇集函數獲取與塔腿切線相交的所有等高線，分析與塔腿切線相交的等高線：①沒有選擇集生成，即沒有等高線與塔腿切線相交；②有等高線與之相交，返回交點不滿足根開長度要求；③返回交點集，且交點滿足根開長度要求的交點大于或等于1。針對上述情況，本文選擇一定倍數根開半徑為塔腿切線初始長度，設置相應的函數模塊，分別求取塔腿切線與多段線的交點坐標，此時求取的交點只有X,Y屬性，把相交的多段線的elevation值存入交點坐標信息當中，然后對交點數據距中心樁的距離由小到大進行排序，篩選滿足條件的交點集。

3)根據滿足條件的交點集、中心樁坐標，計算出每個塔腿距離中心樁的平距、高差，根據塔基斷面參數設置，參考文獻[7]、文獻[8]中的塔基斷面圖，利用AutoLISP語言按照DXF文件編碼格式，把提取的塔基斷面數據寫入到DXF文件當中，完成塔基斷面圖繪制。

圖3 直線、轉角示意

1.4 DXF文件生成

AtuoLISP語言是嵌入AutoCAD內部的LISP語言，是LISP語言與AtuoCAD有機結合的產物。它是為方便用戶進行擴展和自定義AutoCAD功能而設計的二次開發重要工具。它綜合人工智能語言LISP的特性和AutoCAD強大的圖形編輯功能的特點[9]，語法簡單、數據類型豐富、便于掌握和運用[10]，DXF 是Autodesk公司開發的用于AutoCAD與其它軟件間進行CAD數據交換的CAD數據文件格式。DXF是一種開放的矢量數據格式，可以分兩類：ASCII格式和二進制格式，由于ASCII可讀性好，用戶可方便地對它進行修改、編程[11], 所以選取ASCII格式文件進行編程，利用AutoLISP語言創建DXF文件。

本文是對DXF文件的TABLES部分、BLOCKS部分、ENTITIES部分等編輯寫入。TABLES內容包括線型(LTYPE)、線圖層(LAYER)、文字樣式(STYLE)，線型主要有CONTOUNS、DASHED2兩種；圖層有SL_FRAME、SL_GRID、SL_MID，以及4個方向塔基斷面線YL11、YL13、YL16、YL20；文字樣式采用的是T_SIMPLEX和L_SIMPLEX，前者是用于塔基斷面圖尺寸標注、塊、備注等文字樣式，后者是用于寫入文字內容樣式。BLOCKS部分主要是對圖框的備注等內容。DXF文件的大部分內容是對ENTITIES部分的寫入，包括插入(INSERT)圖元 、直線(LINE)圖元、文字(TEXT)圖元等內容的寫入。所有圖元均以坐標(0，0，0)為起算基準，根據塔基斷面數據、縱橫比例尺、根開長度等參數計算所有圖元的坐標信息、文字信息等內容，參照文獻[11]中的文件編碼格式依次寫入DXF文件即可。

2 實例應用

本文選取巴南海棠110 kV輸變電工程實例進行應用。該工程為新建線路，位于巴南區界石鎮境內，沿線所經區域均為丘陵，高程300～470 m，全長45.63 km,需繪制塔基斷面圖102幅，根據勘測任務書實測繪制1∶500塔基地形圖。圖4為轉角J22號塔基地形圖，利用本文設計的程序即可自動繪制塔基斷面線、提取塔基斷面數據，并生成塔基斷面DXF文件，塔基斷面效果見圖5。

圖4 J22的塔基地形圖

圖5 J22塔基斷面效果圖

3 結束語

本文以AutoLISP語言為程序設計語言，設計用戶界面，降低編程難度，提高開發效率；選取塔基數字地形圖為數據源，實現塔基斷面數據的自動提取， 生成DXF目標文件。與工程實例實測數據對比來看，本方法提取塔基斷面數據與實際地形地貌比較吻合，但對于某些數字等高線不能準確描述的特殊的地形地貌，如陡坎，還需進一步完善和改進。從本文應用實例來看，方法提高內業處理的效率，塔基斷面圖很好地滿足了設計的要求。

[1]鄧明陽．高壓架空送電線路塔基數據處理探討-應用VBA程序實現塔基數據的自動處理[J]．黑龍江科技信息，2011(18)：61．

[2]姚磊，劇成宇．架空送電線路塔基斷面自動化繪制[J]．科技傳播，2012(6)：123-124．

[3]郭勝利．縱橫斷面圖繪制的新方法[J]．測繪工程，2009，18(3)：78-80．

[4]樂志豪．VB和VBA for AutoCAD編程在電力勘測塔基斷面數據處理中的應用[J]．測繪與空間地理信息，2012，35(7)：169-175

[5]喬金海，王以磊，賈士軍．基于可視化的塔基斷面自動化成圖系統的研究[J]．電力勘測設計，2013(3)：28-32．

[6]向紅梅．利用1∶2000數字地形圖編制1∶10000建庫數據的實踐與探索[J]．測繪工程，2011，20(6)：45-47．

[7]中華人民共和國國家經濟貿易委員會.DL/T 5156．1～5156．5-2002．電力工程勘測制圖[S]．北京：中國電力出版社,2003

[8]中華人民共和國國家經濟貿易委員會.DL/T5076-2008，220 kV 及以下架空送電線路勘測技術規程[S] ．北京：中國電力出版社,2008.

[9]曹巖，來躍深．AutoCAD開發篇[M]．北京：化學工業出版社,2008．

[10]程效軍，顧孝烈，顧振雄．測量工程LISP程序設計[M]．上海：同濟大學出版社,2012．

[11]梁華冰.VLISP與VBA結合編程在測量放線工作中的應用[J].測繪工程，2014，23(5)：75-77.

[責任編輯：張德福]

Program design of the automatical extraction digital terrain map tower foundation section based on AutoLISP

ZHOU Lang1，ZHAO Sheng-qi1，YANG Chun-yan2，LIU Hai-jun1

(1.State Nuclear Electric Power Planning & Design Institute Chongqing Co., Ltd.,Chongqing 401121,China; 2.Chongqing Tongfeng Engineering Management Consulting Co., Ltd.,Chongqing 401121,China)

With the development of power industry, the tower foundation section of overhead transmission line obtained through the electric power survey is not only important, but also is the structure of professional tower foundation design reference. The current electric power survey method of the tower foundation section acquisition is introduced with DXF encoding format by use of the measured large scale digital tower foundation terrain map, AutoLISP programming the digital tower foundation, and the section automatic extraction method of storage.By extracting the tower foundation section and the actual landform contrast, it shows that the method is reliable, accurate, of high degree of automation, which can meet the design requirements, to make up for the traditional methods of data acquisition of the tower foundation section, and to improve the efficiency of data processing.

tower foundation section; AutoLISP; digital terrain map; DXF; program design

2013-10-26；補充更新日期：2014-09-12

周 浪(1989-)，男，助理工程師，碩士研究生.

P208

：A

：1006-7949(2014)11-0074-04