架空送電線路塔基斷面自動(dòng)化繪制

姚 磊，劇成宇

1.河南省眾慧電力工程咨詢有限責(zé)任公司，河南鄭州 450007

2.河南省電力勘測(cè)設(shè)計(jì)院，河南鄭州 450007

0 引言

近年來(lái)隨著我國(guó)電力事業(yè)飛速發(fā)展，特高壓工程日益增多，尤其在山區(qū)丘陵地形中，塔基斷面圖是結(jié)構(gòu)專業(yè)在塔基邊坡保護(hù)、配制邊坡、高低腿、擋土墻、排水溝等的重要參考數(shù)據(jù)。傳統(tǒng)生成塔基斷面圖是基于內(nèi)業(yè)的人工繪制，在地形復(fù)雜和塔基數(shù)目龐大的情況下，這種方法不僅效率低下，而且易于出錯(cuò)。本文根據(jù)溪洛渡～浙西±800kV直流特高壓線路工程湘西段工作中的實(shí)際情況，以CASS2008和MATLAB等工具為軟件支持，分析了野外測(cè)量作業(yè)數(shù)據(jù)編碼方式，基于MATLAB編寫程序，自動(dòng)讀取地形數(shù)據(jù)，生成塔基斷面圖，減少了人工誤差，提高了工作效率。

1 線路塔基外業(yè)測(cè)量方法

1.1 特高壓線路塔腿及橫擔(dān)方向

特高壓線路四個(gè)塔腿方向?yàn)樗恢行牡角昂髢蓚€(gè)塔位的方位角角平分線左右45°。特高壓塔基斷面包括塔腿方向以及相鄰兩個(gè)塔腿方向角平分線（即橫擔(dān)方向）的四個(gè)方向，共八個(gè)方向。線路后方向?yàn)镋。線路左橫擔(dān)方向?yàn)镕，線路前進(jìn)方向?yàn)镚，右橫擔(dān)方向?yàn)镠。四個(gè)塔腿方向由塔位中心到前后兩個(gè)塔位的方位角角平分線為起始基準(zhǔn)，順時(shí)針依次為A、B、C、D。相鄰?fù)乳g夾角為90°。直線塔和轉(zhuǎn)角塔塔基斷面的表示如圖1、2所示。

圖1 直線塔塔腿方向定位

圖2 轉(zhuǎn)角塔塔腿方向定位

1.2 野外線路塔基測(cè)量

外業(yè)中，由于湘西山區(qū)植被茂密、高大林木較多，影響GPS/RTK的測(cè)量效率，且僅使用GPS/RTK單一模式，高大林木遮擋衛(wèi)星信號(hào)嚴(yán)重，精度差，需砍伐樹木，破環(huán)了生態(tài)環(huán)境。所以外業(yè)盡可能采用全站儀配合RTK的作業(yè)模式。在該工程的運(yùn)用表明，此作業(yè)模式在山區(qū)塔基測(cè)量中效率高，精度好，而且只要保證全站儀通視即可，保護(hù)了山區(qū)自然環(huán)境。首先利用GPS/RTK測(cè)定塔位中心，再測(cè)定輔助樁，以便全站儀的施測(cè)。其次在塔位中心架設(shè)全站儀，后視輔助樁，按方位角沿上述八個(gè)方向進(jìn)行地形測(cè)量。為滿足結(jié)構(gòu)專業(yè)需求，特高壓塔基地形圖測(cè)量比例尺為1：300，測(cè)量范圍以塔位中心為圓心，長(zhǎng)度25m為半徑。準(zhǔn)確測(cè)定四個(gè)塔腿的基礎(chǔ)中心高程以及兜土點(diǎn)高程。除此8個(gè)方向外，必要地形特征點(diǎn)如變坡處、陡坎、山脊走向等，需現(xiàn)場(chǎng)加測(cè)。

2 內(nèi)業(yè)塔基斷面繪制

外業(yè)完成后，內(nèi)業(yè)進(jìn)行原始數(shù)據(jù)處理，利用計(jì)算機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸以及數(shù)據(jù)格式整理，生成可直接導(dǎo)入CASS軟件的“.dat”文件。利用Cass繪制塔基地形圖，等高線間距為0.5m。然后沿1.1中所述塔基8個(gè)方向在塔基地形圖上提取斷面數(shù)據(jù)，具體操作方法為：以塔基中心為起點(diǎn)，以5m為間隔沿各方向取點(diǎn)；記錄下各點(diǎn)距離塔基中心的距離d和高程h，為了防止出錯(cuò)，需將此兩項(xiàng)數(shù)據(jù)交由項(xiàng)目校核人校核通過(guò)才能進(jìn)行下一步處理；然后將A、B、C、D四個(gè)方向上點(diǎn)的d乘以-5，E、F、G、H方向上點(diǎn)的d乘以5，所有點(diǎn)的高程乘以5，最后將這些點(diǎn)的d和h整理為CASS軟件數(shù)據(jù)格式，將該數(shù)據(jù)導(dǎo)入CASS軟件即可繪制塔基斷面圖。此方法費(fèi)時(shí)費(fèi)工，且最重要的是需多人校核，出錯(cuò)率高。

3 塔基地形圖繪制傳統(tǒng)方法改進(jìn)

首先利用CASS在塔基地形圖自動(dòng)提取斷面數(shù)據(jù)，然后基于MATLAB平臺(tái)編寫程序生成CASS簡(jiǎn)碼文件，實(shí)現(xiàn)塔基斷面繪制自動(dòng)化，不僅大大提高繪圖效率，減少測(cè)繪人員內(nèi)業(yè)工作量，也減少了繪制過(guò)程中的出錯(cuò)概率。以下為操作流程。

1）在塔基地形圖上量取斷面數(shù)據(jù)

沿塔基8個(gè)方向畫多段線，然后在CASS工具欄中選擇“工程應(yīng)用——生成里程文件——由復(fù)合線生成——普通斷面”，彈出對(duì)話框如圖3所示。為后續(xù)程序生成成圖簡(jiǎn)碼文件，所以里程文件名格式應(yīng)為nnn*.hdm，其中：nnn為塔基序號(hào)，*為方向代碼。重復(fù)上述步驟直至塔基八個(gè)方向斷面數(shù)據(jù)全部生成

圖3 CASS軟件自動(dòng)提取斷面數(shù)據(jù)

2）將*.hdm文件轉(zhuǎn)換為*.txt文件

將CASS生成的hdm格式批量轉(zhuǎn)換為txt格式文本文件，便于使用本文編譯程序調(diào)用。單擊電腦“開(kāi)始”菜單，選擇“運(yùn)行”，輸入cmd，彈出DOS對(duì)話框。

在DOS對(duì)話框中進(jìn)入hdm文件所在文件夾，然后輸入“ren空格*.hdm空格*.txt”即可，如圖4所示。

圖4 批量修改文件后綴名

3）生成簡(jiǎn)碼文件

本文編寫的程序界面如圖5所示，首先點(diǎn)擊“讀取復(fù)合線斷面數(shù)據(jù)”，一次性讀入8個(gè)方向的斷面數(shù)據(jù)，然后分別生成簡(jiǎn)碼文件和一般CASS成圖文件。

圖5 基于MATLAB編寫的塔基斷面自動(dòng)生成程序

至此，CASS成圖的簡(jiǎn)碼文件已生成，打開(kāi)CASS，選擇工具欄“繪圖處理——簡(jiǎn)碼識(shí)別”，選擇剛剛生成的簡(jiǎn)碼文件“nnnjm.dat”（其中“nnn”為塔基序號(hào)），即可實(shí)現(xiàn)各個(gè)斷面點(diǎn)自動(dòng)連線。最后插入標(biāo)準(zhǔn)斷面圖框，生成標(biāo)準(zhǔn)塔基斷面圖。

4 結(jié)論和展望

上述對(duì)塔基斷面圖繪制方法的改進(jìn)在溪洛渡-浙西工程中得到了大力的推廣和使用，大大提高了內(nèi)業(yè)處理資料的效率和準(zhǔn)確性，也將測(cè)量人員從繁重的內(nèi)業(yè)工作中解放出來(lái)。針對(duì)山區(qū)線路個(gè)別塔基地形非常破碎、復(fù)雜，且該程序不能自動(dòng)調(diào)整步長(zhǎng)導(dǎo)致的提取的斷面數(shù)據(jù)不能較真實(shí)的反映實(shí)際地形，下一步對(duì)程序進(jìn)行改進(jìn)，使之能跟隨地形變化的劇烈和頻繁程度自動(dòng)調(diào)整斷面數(shù)據(jù)提取的步長(zhǎng)，提高塔基斷面圖繪制的精度。

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