輸電線路塔基斷面自動成圖方法研究

秦增忍

(陜西省電力設計院,陜西西安 710054)

輸電線路塔基斷面自動成圖方法研究

秦增忍

(陜西省電力設計院,陜西西安 710054)

在輸電線路終勘定位中,塔基斷面圖的制作存在數據量大、處理環節多等弊端,以致勞動強度高、成圖耗時長,成為內業整理的一項難題。本課題提出一套塔基斷面自動成圖思路,使用VB/VC編程形成功能模塊,通過人機交互方式,實現塔基數據的自動編輯、提取及格式轉換,最終批量生成成品資料,提高塔基斷面的成圖效率。

輸電線路 塔基斷面 自動成圖

塔基測量是輸電線路測量中的一項重要工作，主要包括塔基斷面測量及塔位地形測量兩項任務。塔基斷面圖是塔腿和基礎設計的主要依據。在野外采集到塔基數據之后，塔基斷面的成圖是一套較為繁瑣的程序。按照以往的步驟，首先將野外數據導入后處理程序，然后通過坐標反算，將每個塔腿測量特征點至中心樁的距離、高差抄錄出來;隨后將數據手工輸入“塔基斷面”程序內，生成塔基斷面圖;最后，校核人員需要將“塔基斷面”中的數據文件與后處理程序中的數據逐點比對，檢查錯誤、遺漏。在塔基測量中，視地形的復雜程度及測量范圍要求不同，每基塔基特征點數量在30至50點不等，歷經抄錄、輸入等過程，數據量龐大;在人工干預環節中，難免出現一些遺漏、錯誤等，需要反復校核確保無誤。諸多方面，造成塔基斷面成圖耗費時間長、效率低。鑒于此類現象，針對現有的工作模式，我們決定將以“輸電線路塔基斷面自動成圖方法”作為研究課題。

1　現狀調查

為了更好地解決問題，對影響塔基斷面成圖效率的原因調查分析，主要歸類為“塔基數據整理耗費時間長”和“一次成圖差錯率高”兩類現象。如圖1所示。

2　技術路線

經過對現狀全面細致地分析，制定出一套解決塔基成圖效率低的技術路線，如下:(1)規范輸電線路工程野外數據;(2)支持GPS、全站儀等常用測量儀器數據導入;(3)自動提取塔位名稱及坐標;(4)自動計算塔基起始方位角;(5)確定塔基各方向線;(6)可自主選取所需提取數據的塔位號;(7)設置提取范圍、方向數、塔基型式、容許偏差等;(8)人工交互選定塔基地形點數據;(9)轉換為塔基斷面成圖所需格式(距離、高差);(10)批量生成塔基斷面;(11)地形圖輔助校核; (12)點位遺漏校核;(13)提交最終成果。

3　功能實現

圖1　原因分析關聯圖

圖2　塔基斷面數據提取

3.1計算塔基方向線

3.1.1野外測量數據編碼格式規定

程序讀取測量數據后，依據點位編號(首字母為J或Z)識別塔位。故現場測量之時，需對點位編碼方式進行統一規定:(1)直線塔位編碼以“Z”為首字母(如Z15);轉角塔位編碼以“J”為首字母(如J22);(2)所測量的塔基地形數據，以該處“塔位序號+T(塔基數據代碼)+塔基數據序號”為形式進行編碼(注:此處為塔位序號，無首字母)。如點號“18-T5”表示序號為18塔位的第5個塔基數據，依此類推;(3)塔位之間所測量的斷面點，以“后進方向塔位序號+D(斷面數據代碼)+數據序號”為形式進行編碼(注:此處為塔位序號，無首字母)。如點號“25-D1”表示序號為25與26塔位之間所測量的第1個斷面數據，依此類推;(4)若工程改線，則應依據原始記錄在后處理程序中，將以“Z”、“J”為首字母的非塔位點號刪除或修改為斷面點號或塔基點號;(5)此編碼格式的要求，旨在輔助程序直接識別塔位號。

3.1.2塔基斷面起始方向線的確定

(1)選定塔位后，程序自動識別該塔位相鄰的前進與后退方向的兩基塔位數據;(2)使用相鄰塔位坐標計算方位角;(3)以方位角夾角計算該塔位塔基起始方向。

3.1.3確定塔基其他各方向線

塔基起始方向確定后，依據塔形(方型塔、矩形塔)的參數設置，計算出塔基其他方向線。

3.2塔基數據的編輯、提取

結合現狀，并考慮技術、人力等方面的情況，以及實現塔基成圖一體化總體構想，采用VB 6.0進行模塊代碼的編制。

3.2.1讀入數據文件

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

將后處理程序中測量數據導入該模塊。選項中支持Leica GPS、Trimble GPS、Topcon GPS等常見格式文件。

3.2.2數據編輯功能

(1)自動排序:可按照線路前進方向、北方向、東方向等要求排序，便于檢查數據的完整性;(2)刪除、增加及移動點位:剔除多余、增加遺漏，便于數據的查看與管理。

3.2.3數據提取模塊(圖2)

(1)確定數據的提取原則。1)程序自動計算各塔位中心點至各測量點位的方位角、距離及高差;2)與塔基各方向線比對，計算各測量點位與塔基方向的偏距;3)視地形情況，設置偏距或偏角大小，將測量點位與塔位中心的距離自動歸算至各方向線上;

(2)樁號選擇。在下拉菜單中可任意選擇需要數據提取的樁位。

(3)塔基形式。1)方型(①多數情況為方型塔);2)矩形(②可根據塔形參數輸入長寬比例)。

(4)塔基范圍。根據線路定位手冊中各種塔形、高度對測量范圍的要求，設置提取塔基數據的最大范圍。

(6)方向數選擇。1)8方向:330kV及以下電壓等級輸電線路，除需要測量塔位中心線至4塔腿的斷面地形，還需加測塔基前后左右4方向的斷面地形;2)4方向:500kV及以上電壓等級，需要測量塔位地形圖，僅需繪制塔位中心線至4塔腿方向的斷面地形。

圖3　塔基數據文件

圖4　塔基斷面一體化成圖流程

(7)提取點位列表展示。參數設置后，即可提取塔基數據。數據提取后，在界面左上顯示各塔基斷面方向線上采用的點位(塔基方向代碼顯示在該行數據后)。

(8)點位視圖。圖2中右側視圖內展示塔基測量點位及方向線，并標注線路前進方向箭頭，所采用的點位在點位視圖內以紅色符號標識，以區分于未采用點位，便于人機交互識別遺漏、錯選的點位。

3.3塔基斷面數據的轉換、成品生成

3.3.1測量坐標數據轉換為塔基數據

塔基數據提取后，使用相應的VB6.0代碼實現如下公式算法，直接計算各點位于中心樁位的距離、高差。同時，在其允許的方向線偏差范圍內，歸算至相應的塔基方向上。

3.3.2塔基文件格式(圖3)

(1)樁號自動提取;(2)樁位坐標提取(用于在地形圖上定位顯示);(3)塔腿數組:此處數字3表示該方向上有3組數據;(4)方向類別:此處“數字”表示塔位中心至塔腿的4個方向;(5)塔基數據:兩數字為一組，前位數字為歸算后的點位至中心樁位距離，后者為點位與樁位高差;(6)方向類別:此處“字母”表示塔位中心至前后左右的4個方向。

3.3.3塔基數據一鍵合并

數據轉換后，每基塔位形成一個數據文件，本工程所有文件放置在設定好的文件夾內。塔基數據提取和轉換完成后，使用數據合并功能，無需選擇文件，即可一鍵實現本工程所有塔基數據文件的合并。

3.3.4塔基斷面圖生成

選擇相應的圖式、成圖比例尺及成圖形式，即可生成CAD格式的塔基斷面圖。

3.4“塔基斷面一體化成圖系統”流程(圖4)

4　效果檢驗

使用塔基斷面一體化成圖軟件后，效率提升、差錯率降低，主要表現在以下方面;

(1)人機交互方式提取塔基數據提取替代了以前的手工數據抄錄、數據輸入兩大環節，提高了工作效率，極大地手工參與數據處理的工作量;(2)數據提取后自動轉換為塔基文件格式，并一鍵合并該工程塔基文件;(3)塔基斷面直接成圖在該塔位地形圖一側，圖形對比一目了然，減少了數據校核時間;(4)使用坐標反算塔位中心至各地形點距離及高差，并歸算至塔基斷面各方向，避免了塔基數據手工抄錄、輸入過程中的錯誤;(5)人機交互提取塔基數據，并輔助以列表及視圖顯示，降低了塔基數據遺漏問題。(6)程序使用相鄰塔位數據計算塔基起始方向，定向準確，避免了塔基數據定向錯誤提取塔基數據;

5　經濟效益

使用塔基斷面一體化成圖系統，實現了數據處理的全程自動化，突破性的提高成圖效率，降低成品差錯率，并減少了勘測內業人員的手工工作量。能夠更快速、準確地提交塔基成品資料，協助結構、電氣等專業完成基礎及塔形設計，縮短了勘測設計工期，為工程后期施工建設提供了有利條件。

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