AutoCAD二次開發在輸電線路工程測量中的應用

王明文，張 超，王 寧，李 欣

(1. 長春市測繪院，吉林 長春 130000；2. 中國能源建設集團江蘇省電力設計院有限公司，江蘇 南京 211102)

0 引言

輸電線路勘察設計是一項多專業協同作業的工作，其中測量專業通過外業的觀測、定位以及內業AutoCAD成圖，生成塔基地形圖、斷面圖等基礎資料[1]，為電氣專業排塔位、結構專業配置塔腿等提供有力支持[2]。然而目前測量內業數據處理及AutoCAD成圖是一個繁瑣冗雜、需重復操作的工作，費時費力、效率不高。

AutoCAD允許用戶根據行業和項目的需要進行二次開發，并提供了豐富的二次開發工具，如 AutoLisp、VBA、ObjectARX、AutoCAD.NET等，既可以實現多種圖形的繪制，還支持批量打開、修改和打印圖紙，為工程制圖設計提供了極大的便利。針對AutoCAD的二次開發已經廣泛應用于機械制圖、建筑制圖、公路鐵路斷面繪制中[3-6]。針對輸電線路塔基斷面的快速成圖，周浪[7]等基于AutoLisp設計程序自動提取塔基斷面，喬金海[8]等設計了可視化的塔基斷面自動化成圖系統，均提高了繪圖效率。但除此之外，輸電線路工程測量的內業數據處理還包含圖紙內容批量變更、繪制林木包絡線、線路改線后的內容修改等諸多工作，同樣需要改進流程、提高效率。本文針對輸電線路工程測量內業數據處理的各個工作環節，采用AutoCAD.NET技術設計了相應的程序功能模塊，形成系統，能夠提升工作效率，降低內業勞動強度，提高準確率。

1 輸電線路測量內業數據處理系統

輸電線路測量內業是一項精度要求很高的工作，其輸出的塔基斷面、塔基地形圖將直接作為電氣專業科學預排塔位、經濟型評價，結構專業進行塔基邊坡保護、擋土墻設計、配置高低腿等的重要依據[9]。內業數據處理也是一項紛繁復雜、需不斷重復的工作，除了塔基斷面、塔基地形之外，還要繪制林木包絡線、為巖土專業提供線路全線的塔腿坐標。在特高壓輸電線路工程中，由于各單位是分標段開展工作，最終的塔號往往需要變更調整，所以現場已經整理好的塔基地形圖、塔基斷面圖和拆房分幅圖內的塔位名稱都需要進行變更。工作量大，如果人工逐一進行繪制和修改，不但耗費時間，準確率也難以保證[10]。

目前也存在各種二次開發小工具，可滿足部分需求，但是這些小工具無法集成在一起，可操作性體驗較差。因此有必要對AutoCAD進行相應的二次開發，形成測量內業輔助系統，實現一站式操作，無需切換平臺，能夠進行批量操作，提高效率和準確率。

2 測量內業輔助系統的設計與功能

2.1 總體設計

針對輸電線路測量內業工作的現狀，通過梳理其業務流程，使用AutoCAD.NET技術開發測量內業輔助系統。為了減少軟件的交互操作，本系統采用菜單的形式內置于AutoCAD中，與AutoCAD融為一體。如圖1所示，該內業輔助系統包括以下功能：①生成塔基地形圖和塔基斷面圖；②圖紙批量改名；③批量輸出塔基斷面；④提取自動提取輸電線路全線的林木包絡線；⑤計算所有塔位的塔腿坐標；⑥對拆房分幅圖和平斷面圖進行里程批量更正。

圖1 系統功能模塊圖

2.2 功能模塊

如圖2所示，內業人員首先需要外業采集回來的塔樁位以及碎步點坐標數據進行預處理，檢驗數據的有效性、剔除不合格的數據；然后將所有碎步點展到AutoCAD中繪制地形以及整飾圖面，設置好相關參數，生成規定格式的塔基地形和塔基斷面圖，既可以單獨生成斷面，也可以進行批量處理。終勘定位結束后，根據電氣專業提供的最新塔位名稱，對所有的塔基地形和斷面圖進行批量改名。此外還要提取林木包絡線、計算塔腿坐標，當發生改線時，對平斷面圖和拆房分幅圖的里程進行修改。

圖2 部分模塊業務流程圖

2.2.1 繪制塔基地形圖和斷面圖

塔基地形圖和塔基斷面圖是高壓架空輸電線路工作的重要組成部分，是結構專業進行鐵塔設計的基礎資料。關于塔基斷面自動化繪制，目前已見于多篇文獻，但多適用于緩坡等具有規律趨勢的地形，當遇到陡坡、梯田或茂密叢林等地形時，會遇到個別地形點無法獲取，內業需要較為復雜的編輯和轉換工作。考慮到在AutoCAD中進行圖形的二次編輯較方便，而且符合測繪人員的工作習慣，本文基于AutoCAD的工作界面進行二次開發：面臨復雜地形如圖3(a)、圖3(b)所示，或障礙物無法測點時，測量人員可以根據外業的觀察在AutoCAD中合理增加或調整高程點，在此基礎上使用該輔助系統的“塔基地形斷面”功能，只需點選小號方向點、中心樁位、大號方向點，設置好斷面線范圍等參數，即可生成規定格式的塔基斷面圖。同時，還可以輸出不同方向基準和高程基準的塔基地形圖，操作界面如圖4所示。

圖3 陡坡地形和梯田地形示意圖

圖4 塔基地形斷面生成模塊界面

2.2.2 批量繪制塔基斷面圖

通常情況下，一條特高壓輸電線路通常有上千個塔位，平均到每個標段幾百個塔，塔基斷面的繪制工作量巨大，因此考慮利用多個塔位的所有碎步點批量生成塔基斷面，極大降低勞動強度，提高工作效率。如圖5所示，讀入塔位坐標文件，框選或導入所有高程點，即可輸出全部的塔基斷面，如圖6所示。

圖5 批量繪制塔基斷面模塊界面

圖6 塔基斷面圖

在特殊情況下需要剖等高線生成塔基斷面圖，如在山區線路中采用無人機激光雷達，外業結束后可自動生成作業區(如線路左右各20 km的條帶)的等高線，測量人員在經過野外實地高程點校核后，可使用該等高線圖直接生成塔基斷面。如圖5所示，高程點來源選擇“等高線”即可。與“Excel表格”和“CAD框選”兩種方式的不同之處在于，“等高線”模式需要獲取斷面線所經過的每條等高線上的高程屬性信息，結合交點的平面位置，即得到每個三維的高程點。

2.2.3 圖紙批量更名

特高壓線路終勘定位一般分標段進行，每個標段都是從1開始遞增編號，但最后提交的成果資料通常會重新統一編號。因此需要對所有已經整理好的圖紙如塔基地形圖、塔基斷面圖以及拆房分幅圖進行修改，涉及很大的工作量，因為不但要修改圖紙名稱，還要修改圖紙內部的塔位名稱或編號。筆者開發的內業輔助系統可以實現所有圖紙的批量自動更名，如圖7所示，用戶只需設置好圖紙源路徑、目標路徑，讀入塔位對照表，即可對塔基地形圖、塔基斷面圖和拆房分幅圖進行一鍵批量修改。

圖7 圖紙批量更名模塊

2.2.4 其他功能

該輔助系統還能夠自動提取輸電線路全線的林木包絡線，并轉換成SLCAD架空輸電線路平斷面處理及定位CAD系統內部的碎步點及連線；根據塔的根開及前后轉角計算所有塔位的塔腿坐標；發生改線后可重復利用的拆房分幅圖和平斷面圖進行里程批量更正。

3 實例應用

本文選取某特高壓交流線路工程實例進行應用。該標段沿線地貌以丘陵、梯田為主，存在少量的山地和平原，全長99 km，需繪制塔基地形圖192幅，塔基斷面圖384幅，拆房分幅圖231幅。如圖8所示，采用傳統方式由1人繪制塔基地形和斷面，大約需要12 h，使用本文內業輔助系統只需要1 h；人工逐一修改上述圖紙的名稱及內容里的塔位編號，需要6 h，使用本系統僅需要10 min就可完成。

圖8 人工與自動化工作時長對比圖

4 結語

本文針對輸電線路測量內業的業務現狀，開發了基于AutoCAD的內業輔助系統，能夠單獨、批量生成塔基斷面圖，輸出不同形式的塔基地形圖，批量修改圖紙內容等，提升工作效率和準確率。