輸電線路移動外業調繪核查系統設計與應用

蔡 忠，金 飛，魏 立

(揚州浩辰電力設計有限公司，江蘇 揚州 225001)

0 引言

外業調繪核查是輸電線路測量的一項關鍵工作，其主要任務是對影響線路工程造價和路徑方案的地物進行實地調查，現場核實線路通道內的樹木、房屋、交叉跨越等重要地理信息，再內業編輯成圖，以補充和完善設計所需要的資料。傳統的外業調繪核查工作主要基于工作底圖的作業方式，所有核查信息都是用手工標示在紙質底圖上，具有攜帶不便、勞動強度高、效率低等缺點[1]。近年來，隨著GNSS定位、移動通訊、智能設備等高新技術的迅猛發展，使用移動外業調繪核查系統的電子調繪方式正逐步取代傳統的作業手段[2]。筆者根據多年的從業經驗，參照最新的輸電線路測量技術標準和規范要求，參與開發了移動外業調繪核查系統，該系統通過Android SDK提供實時在線位置數據的接入，實現了高精度位置采集以及地理信息調繪、核查和編輯的一體化解決方案，簡化了輸電線路外業調繪和核查的流程、減輕了外業人員的勞動強度、提高了生產效率、促進了電力工程測量向著信息化和智能化的方向發展，本文就該系統的方案設計以及應用情況進行了相關介紹。

1 系統設計

1.1 方案設計

輸電線路移動外業調繪核查系統的主要功能是對線路通道內的地理信息數據進行高效地采集和編輯，考慮到外業操作的便捷性和可靠性，本系統進行方案設計時在滿足基本功能的前提下，應盡量減少應用復雜程度，為此，本系統的硬件選型和邏輯結構設計如下。

1)硬件選型

本系統由移動端和PC端兩部分組成，移動端選擇當下主流的電容式觸摸屏平板，平板應具備4G通信、藍牙、Wi-Fi等功能，能支持360°全星座衛星接收并內置有高像素數碼相機和電子羅盤[3]；PC端選擇性能可靠穩定的工作站，主要功能是負責調繪前、后期數據的處理工作。

2)實現思路

本系統由硬件層、數據層、服務層3部分組成，具體思路為：①首先利用PC端制作外業調繪核查用的底圖數據，包括衛星影像數據(主要利用奧維互動地圖瀏覽器和水經注萬能地圖下載器下載)、矢量數據、網絡地圖數據等；②同時參照mxd模板將原始矢量數據轉換成Geodatabase格式、將影像數據建立投影并創建金字塔結構，作用是保證移動端的快速顯示和渲染效果[4]；③最后在聯網的環境下將工作底圖通過ArcGIS進行發布，傳輸到移動端進行外業調繪核查。移動端用于地理信息數據的調繪、核查、屬性編輯、照片采集、導航定位，并可通過藍牙連接GPS和全站儀進行矢量數據的精確采集，外業工作完成后再將調繪數據傳輸到PC端進行處理，形成矢量圖形、測量報告、原始記錄等成果[5]，最終實現輸電線路調繪核查內外業一體化作業模式，系統結構及工作流程圖如圖1所示。

圖1 系統結構及工作流程圖

1.2 移動端APP功能設計

移動端APP為輸電線路移動外業調繪核查系統的主體部分，本系統在功能設計上主要包含用戶管理模塊、導航定位模塊、數據采集模塊、實景獲取模塊、數據輸入輸出模塊共5個模塊，如圖2所示。

圖2 系統移動端APP功能模塊

1)用戶管理模塊

用戶管理模塊主要用于移動端用戶的驗證以及對工作任務進行設置，授權用戶成功登錄本系統后，首先進行輸電線路工作區的設置，將作業員、作業任務、線路路徑邊線距離以及GPS采集方式等進行設置。

2)導航定位模塊

本系統集成了GPS導航定位模塊，能支持大數據量遙感影像以及附加矢量數據的無級縮放和瀏覽，可以提供高精度的空間位置定位功能，能快速定位到作業員所在地點的位置，并支持采集路徑軌跡記錄及查詢功能[6]，為生產過程中的相關核查工作帶來方便。

3)數據采集模塊

在數據采集模塊中，系統支持點、線、面矢量要素的采集和編輯、地物屬性錄入、代碼掛接；同時，本系統還提供了交點法、延長線法、垂直法輔助采集地物以及采集任務管理、地物信息隨記、面積量算等一系列功能[7]；對于房屋等需要提供精確地理位置的地物，系統還支持藍牙連接GPS和全站儀進行輔助采集。基于這些數據采集功能，作業員能根據不同的應用場景和需求，快速、靈活地完成線路通道內的樹木、房屋、交叉跨越等重要地理信息的采集工作。

4)實景獲取模塊

拍照舉證是輸電線路測量的一項重要環節，其主要工作是對重要的地理信息要素進行現場拍照，本系統提供的實景獲取模塊可以掛接不同角度的三張照片，拍照的同時還能自動記錄拍攝地點的方位角、位置和姿態，此外，本系統還提供了照片隨記標注功能，即可以將現場調查到的屬性信息直接標注于像片上。

5)數據輸入輸出模塊

此功能模塊主要用于實現離線數據的導入和導出,具體流程為：①首先，將PC端的數據采集任務生成作業單元并輸出到移動端，外業調繪核查完成后再將采集到的數據導入到PC端進行處理,實現了內外業一體化的協同作業[8]，本系統支持shp、cad、DGN、DXF、mapinfo、KML等格式的離線數據的導入、導出；②同時，本系統針對移動設備的遺失、暴力拆解等可能存在的涉密數據泄露隱患形成了一套安全、可靠的解決方案，確保數據安全[9]。

2 系統應用

2.1 應用情況

工作人員利用移動外業調繪核查系統在某220 kV輸電線路測量項目中進行試生產作業，共選取12幅1∶10 000標準圖幅的作業面積進行試驗，外業調繪時間僅用了2個工作日，經與傳統紙質圖調繪的方式進行測算和比較，生產效率至少提高40%以上，大大減輕了外業人員的勞動強度、提高了外業調繪核查工作的效率。為了更好地說明利用本系統進行外業調繪核查的技術優勢，驗證其應用于輸電線路測量中的便利性和可靠性，現將揚州浩辰電力設計有限公司在試生產過程中采用移動外業調繪核查系統與采用傳統紙質圖紙的2種方式進行對比分析。

1)一般調繪對象采集

針對常用的線狀要素采集，移動外業調繪核查系統提供了線路通道內障礙物代碼掛接功能，即用戶在選取特定的線狀要素類型后，系統會在屬性項中自動賦予對應的障礙物類型代碼，避免了傳統紙質圖調繪手工表示線狀要素容易出錯的情況。

2)房屋和樹木調繪核查

原有房屋和樹木調繪方式是參照現場位置將調查得到的房屋和樹木概略位置手繪于紙質底圖上，并手工記錄相關屬性信息，而本系統則可利用點、線、面等矢量要素采集和編輯功能，精確繪制房屋和樹木地理位置，并將調查得到的所有屬性信息通過隨記標注、照片掛接點的形式直接標注于電子底圖中，如圖3～圖4所示。

圖3 房屋調繪核查界面

圖4 樹木調繪核查界面

3)交叉跨越測量

原有的交叉跨越測量方式是通過GPS-RTK現場采集位置，再利用全站儀測量高度，相關屬性信息記錄于紙質底圖上。采用本系統可直接利用數據采集模塊實時獲取交叉跨越點的坐標，但跨越點的精確高度暫時還需要全站儀來補充測量，交叉跨越的電壓等級、桿塔類型等信息可直接輸入到移動外業調繪核查系統中。

2.2 精度驗證

使用本系統之前，作業人員就利用地形圖、影像等資料，選取測區內的部分已知控制點對該系統的GPS定位精度進行了驗證，發現位置偏差都在合理范圍內，可以滿足輸電線路測量定位精度的要求。另外，使用車載記錄軌跡點的方式，對某條約3 km的市區道路進行了軌跡記錄測試，將軌跡點與現有地圖數據進行疊加后，發現93%的軌跡點都落在實際行進車道內，只有少數粗差點偏離車道[10]，因此可以得出，本系統的定位精度可以滿足輸電線路測量的要求。

3 結語

本文結合工作實際，基于當前成熟的Android平臺設計開發了輸電線路移動外業調繪核查系統，該系統大大提高了輸電線路外業調繪核查的生產效率，減輕了測量人員的勞動強度。目前，該系統已成功應用于多個輸電線路測量項目中。