面向電力設計的地形圖質檢自動化方案設計

溫玉維，曾德培，鄧長勇

(中國能源建設集團湖南省電力設計院有限公司，湖南 長沙 410007)

0 引言

地形圖是電力設計工作的重要基礎，其質量檢查和管理是電力設計院的重要任務之一，直接影響設計成果的優劣。目前，許多電力設計院的地形圖質量檢查主要是由質檢人員進行人工核查，核查內容包括：①地形圖圖面檢查，包括地形圖符號和文字注記壓蓋；②外業數據檢查，主要是將外業待檢數據與數字線劃圖進行匹配，然后檢查平面位置和高程誤差；③塔基地形圖與塔基斷面圖數據的檢查，主要是塔基斷面圖與塔基地形圖對比檢查，即檢查塔基斷面對應高程點與地形圖等高線或高程點的估算結果的較差是否超限；④多版本地形圖比對，是將不同時期、不同修改版本的地形圖進行比對分析，查出不同版本圖紙的差異。

當前，電力設計院的地形圖檢查流程是基于AutoCAD平臺，打開CASS制作的地形圖及相關設計圖紙，通過人工判讀和計算的方式，確定圖紙的質量，并生成質檢報告。筆者在長期的實際質檢工作中發現，人工質檢方式存在諸多問題，主要有工作量大、檢查工作機械、缺乏創新性、易產生漏查和漏報等問題，從而導致圖紙質檢周期長、檢查過程難以跟蹤、檢查結果不方便查閱等。

因此，使用一套較成熟的數字地形圖質量檢查自動化輔助系統，協助電力設計的質檢人員做好地形圖質檢工作，提高地形圖質檢工作的信息化和自動化水平，改進質檢工作的準確性，從而建立圖紙質檢管理的標準化和規范化。目前已受到許多電力設計院和研發單位的廣泛關注，許多學者和研發人員也為此展開了大量的研究和開發工作。賈錦霞[1]從測繪內外業工作經驗角度，討論了利用全站儀檢查地形圖質量的方法和經驗；李倩[2]等分析了地形圖制圖質量特征和質量檢查中存在的問題，介紹了基于ArcEngine的地形圖質檢系統研發過程； 劉順焰[3]從數學精度方面，討論了大比例尺地形圖質量檢查方法；楊夫恩[4]討論了地形圖在生產、更新過程中的拓撲結構、地物屬性、元數據等方面的質量因素，并探討了地形圖的質量檢查方案。

隨著AutoCAD在數字化制圖中的廣泛應用，為解決AutoCAD地形圖質量管理問題，一些學者也做了大量的研究工作。針對地形圖數據實際生產過程中的質量問題，湯曦[5]設計了基于AutoCAD的數字地形圖質量檢查方案，可以解決等高線與地物的關系、地物重疊性、圖幅接邊等質量的自動化判別方法；胡玥[6]在比對不同的地形圖質檢方法的基礎上，詳細介紹了基于ObjectARX和C#語言的地形圖質檢方案，并完成了軟件研發。近年來，隨著無人機在測繪制圖、線路規劃等方面的深入應用， 張燈軍[7]等討論了利用無人機獲取的高精度正射影像，結合地面像控點，在影像自動匹配和人工干預的情況下，檢查地形圖質量的方案。

盡管許多學者就地形圖質量檢查自動化方面做了大量研究，然而面向電力設計領域的地形圖質量檢查方法鮮有闡述。由于電力設計領域的地形圖質量檢查有別于測繪領域，所以需要結合電力設計的特點，分析地形圖質量的內容，設計一套可行的自動解決方案。這亦是本文研究的重要內容。

1 面向電力設計的地形圖質檢內容

在電力設計領域，地形圖質量檢查內容大致包括以下幾個方面：

1)圖層檢查。①檢查地形圖層是否規范或缺失，通常結合CASS軟件地形圖制圖規范，檢查圖層名稱是否規范、圖層是否缺失等； ②針對電力設計行業特點，用戶需要自定義配置圖層參數，因此需要檢查電力設計特有的工作圖層名稱及參數。

2)符號壓蓋檢查。主要檢查圖面上的點狀符號、文字注記和其他地物是否壓蓋其他圖元實體。

3)高程精度評定。該檢查工作是結合外業實測點，通過計算地形圖中的高程點或等高線內插值，從而得到實測點的高程較差值ΔH；通過比較ΔH是否超出給定高程較差閾值，以評定地形圖高程精度質量。

4)平面精度評定。該項檢查是結合外業實測點，通過計算實測點與附近地物節點的x、y坐標，得到實測點與地物點坐標的較差值(Δx、Δy、Δx+Δy)，然后檢查較差是否超出給定閾值，從而評定地形圖平面精度。

5)塔基斷面圖質量分析。該項檢查是在塔基地形圖(如CASS格式的DWG文件)中，導入8方向斷面圖數據(如GTJ文件)，展繪到地形圖中。然后，利用塔基斷面的方向線剖切地形圖等高線，并重新按照8方向生成塔基斷面數據。最后，將重新生成的塔基斷面數據與實測斷面數據進行比較，統計輸出所有斷面數據高程較差值，從而利用高程較差值判定塔基斷面的數據質量。

6)多版本DWG文件比較。由于在實際電力設計過程中，測繪人員經常會對地形圖做多版本的修改，檢查多版本地形圖的差異，也成為質檢人員的一項重要工作。通過比對地形圖的差異，并標繪出差異之處，可以提高地形圖質檢的效率。

2 地形圖自動化質檢業務流程

根據電力設計領域中地形圖質檢內容，可以將面向電力設計的地形圖自動化質檢業務流程歸納為：系統啟動、圖層管理、壓蓋分析、高程精度評定、平面精度評定、塔基斷面分析和圖紙比對等功能過程，如圖1所示。

圖1 地形圖自動質檢業務流程

1)系統啟動過程。該過程負責在AutoCAD系統中，加載ObjectARX程序，進而讀取系統參數，檢查系統注冊信息，顯示系統菜 單等。

2)圖層管理過程。該過程負責檢查地形圖圖層是否符合規范，包括圖層命名、圖層參數、圖層是否缺失等，另一方面還要根據電力設計及質量檢查需要，檢查工作圖層是否存在，如果不存在，則根據參數設計自動創建相關圖層。

3)壓蓋分析過程。該過程負責檢查地物符號或文字注記是否壓蓋地物實體，并將檢查結果通過列表形式顯示，為用戶提供地物定位、修改、刪除等操作功能。

4)高程精度評定過程。該過程負責計算實測高程點與地形圖等高線/高程點的較差值，并通過較差值與閾值比較，判定超限點；然后，以列表形式排序顯示所有檢查結果，為用戶提供高程點定位功能。

5)平面精度評定過程。該過程負責計算實測點與地形圖中指定地物的x/y坐標較差值，通過較差值與閾值比較，判定超限點；然后，以列表形式排序顯示所有檢查結果，為用戶提供實測點定位功能。

6)塔基斷面分析過程。該過程負責讀取塔基斷面數據，展繪斷面圖形；然后利用斷面地形線剖切地形圖等高線，重新生成斷面數據；最后將重新生成的斷面數據與實測斷面數據進行比較，判定斷面數據質量。

7)多版本地形圖比對過程。該過程負責打開多版本地形圖，檢查地形圖之間的差異，并將差異性生成比對報告。

3 地形圖自動化質檢系統結構

根據地形圖自動質檢系統的業務流程，結合當前軟件開發的主流體系架構的技術特點，將系統架構分為操作層、業務層、組件層、數據訪問層和數據層等部分，如圖2所示。

1)操作層負責系統啟動與加載、功能菜單顯示、交互界面加載和其他操作接口的管理。

2)業務層負責具體功能的實現，包括符號壓蓋、高程精度評定、平面精度評定、塔基斷面分析、圖紙比對等功能操作。

3)組件層是支持業務層完成各種操作的組件模塊，包括系統使用的各種工具性模塊，涉及圖紙管理、實體管理、空間分析、文檔管理、常用工具等。

4)數據訪問層負責圖紙和數據文件的訪問，包括利用AutoCAD的ObjectARX引擎加載和管理DWG圖紙數據、利用OLEDB引擎管理關系型數據等。

5)數據層負責存儲和管理地形圖質檢使用的數據，包括DWG文件、MDB數據庫和報告文檔。

圖2 系統結構圖

4 結語

本文總結了電力設計領域中地形圖質量檢查與控制的工作內容、特點和問題，提出一種面向電力設計的地形圖質量自動化檢查的解決方案，歸納了地形圖質檢的系統業務流程，繪制了系統架構圖，介紹了系統各層的功能。