輸電線路測(cè)量外業(yè)數(shù)據(jù)一體化管理程序設(shè)計(jì)

徐 輝， 胡吉倫， 周 勇， 龍 維

（1.中南電力設(shè)計(jì)院，湖北 武漢 430071）

在輸電線路工程施工圖設(shè)計(jì)階段勘測(cè)設(shè)計(jì)（簡(jiǎn)稱“終勘”）中，測(cè)量外業(yè)數(shù)據(jù)處理是為設(shè)計(jì)專業(yè)提供基礎(chǔ)地理信息模型的基礎(chǔ)性工作。在數(shù)據(jù)處理過(guò)程中，由于采集的數(shù)據(jù)量大,需要進(jìn)行大量的分類(lèi)處理工作。由于檢索功能較少，數(shù)據(jù)校核檢查不方便，坐標(biāo)數(shù)據(jù)與全站儀測(cè)量數(shù)據(jù)分開(kāi)管理等原因，往往會(huì)產(chǎn)生意想不到的差錯(cuò)，特別是在特高壓輸電線路工程中，問(wèn)題顯得尤其突出。因此，對(duì)采集的大量測(cè)量外業(yè)數(shù)據(jù)進(jìn)行有效管理，提高測(cè)量外業(yè)數(shù)據(jù)處理的質(zhì)量和效率，具有十分重要的意義。研究開(kāi)發(fā)了適應(yīng)輸電線路測(cè)量外業(yè)數(shù)據(jù)一體化管理程序，對(duì)用戶采集的各類(lèi)型數(shù)據(jù)提供輸入接口，進(jìn)行統(tǒng)一管理，并開(kāi)發(fā)針對(duì)性的數(shù)據(jù)處理接口，與數(shù)據(jù)處理軟件進(jìn)行無(wú)縫銜接，提高了測(cè)量外業(yè)數(shù)據(jù)處理的質(zhì)量和效率，具有較強(qiáng)的推廣應(yīng)用價(jià)值。

1 數(shù)據(jù)一體化管理的需求分析

外業(yè)數(shù)據(jù)的一體化管理是為了提供高效的數(shù)據(jù)分類(lèi)、編輯、查詢與校核，滿足后續(xù)數(shù)據(jù)處理的要求，為數(shù)據(jù)處理提供統(tǒng)一格式的原始輸入。本管理程序需要交互的系統(tǒng)如下：

1）輸入數(shù)據(jù)支持系統(tǒng)：GPS處理軟件、全站儀數(shù)據(jù)處理軟件。

2）輸出數(shù)據(jù)應(yīng)用系統(tǒng)：平斷面圖處理軟件、交叉跨越分圖處理軟件、塔基斷面處理軟件、土建基礎(chǔ)配置軟件、大比例尺地形圖軟件，如圖1所示。

圖1 程序與其他數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)關(guān)系圖

對(duì)于測(cè)量作業(yè)人員來(lái)說(shuō)，數(shù)據(jù)一體化管理的基礎(chǔ)對(duì)象包括：GPS RTK測(cè)量數(shù)據(jù)、全站儀測(cè)量數(shù)據(jù)（測(cè)站數(shù)據(jù)和前視數(shù)據(jù)），為了對(duì)外業(yè)數(shù)據(jù)進(jìn)行有效回溯和實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的高效管理，需要滿足以下幾個(gè)方面的要求：

1）需要對(duì)GPS RTK方式采集的坐標(biāo)數(shù)據(jù)與全站儀原始數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)一管理。在當(dāng)前的輸電線路測(cè)量數(shù)據(jù)管理中，一般是將全站儀測(cè)量數(shù)據(jù)通過(guò)坐標(biāo)計(jì)算轉(zhuǎn)化為坐標(biāo)數(shù)據(jù)進(jìn)行管理，沒(méi)能對(duì)原始數(shù)據(jù)進(jìn)行直接管理，不利于后期數(shù)據(jù)質(zhì)量檢查及管理。在線路工程中，可利用線路工程坐標(biāo)（用工程累距、偏距、高程表示）對(duì)二者進(jìn)行統(tǒng)一管理。

2）需要對(duì)數(shù)據(jù)采集的時(shí)段信息（采集的時(shí)間、人員、設(shè)備及編號(hào)）進(jìn)行管理。在對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行編輯、處理的時(shí)候，對(duì)有疑問(wèn)的數(shù)據(jù)可以與相關(guān)作業(yè)記錄、測(cè)量?jī)x器中的原始數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比分析，保證數(shù)據(jù)的可追溯性。

3）對(duì)外業(yè)測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行有效分類(lèi)。外業(yè)測(cè)量數(shù)據(jù)管理的難點(diǎn)在于對(duì)數(shù)據(jù)的有效分類(lèi)，這也是困擾測(cè)量作業(yè)人員的一大難題。在輸電線路工程測(cè)量中，測(cè)量數(shù)據(jù)類(lèi)型大體可分為9類(lèi)，分別是轉(zhuǎn)角樁測(cè)量點(diǎn)、直線樁測(cè)量點(diǎn)、塔位樁測(cè)量點(diǎn)、輔助樁位測(cè)量點(diǎn)、斷面測(cè)量點(diǎn)、塔基斷面測(cè)量點(diǎn)、塔位地形測(cè)量點(diǎn)、斷面檢查測(cè)量點(diǎn)、其他類(lèi)型測(cè)量點(diǎn)。各類(lèi)型數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)不同的數(shù)據(jù)處理方法。因此，對(duì)測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行有效分類(lèi)是實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)一體化管理的關(guān)鍵。

4）快速搜索查詢及與其他數(shù)據(jù)處理軟件良好的接口。作業(yè)人員在進(jìn)行數(shù)據(jù)處理時(shí)，需要對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行檢查、編輯，必須按照用戶要求定位到需要的數(shù)據(jù)，因此需要設(shè)計(jì)針對(duì)數(shù)據(jù)的搜索查詢定位功能。用戶數(shù)據(jù)編輯處理好后，軟件應(yīng)能提供與其他數(shù)據(jù)處理軟件良好的接口，通過(guò)定義好的交換格式進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。

2 基礎(chǔ)數(shù)據(jù)及程序功能設(shè)計(jì)

2.1 基礎(chǔ)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

在輸電線路工程測(cè)量中，主要是利用GPS RTK和全站儀采集外業(yè)數(shù)據(jù)，通過(guò)專業(yè)的數(shù)據(jù)處理軟件對(duì)采集的原始數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，形成對(duì)應(yīng)的坐標(biāo)數(shù)據(jù)、全站儀數(shù)據(jù)（以中南電力設(shè)計(jì)院采用的Topcon全站儀為例，全站儀數(shù)據(jù)為GT6格式數(shù)據(jù)），此2類(lèi)數(shù)據(jù)是數(shù)據(jù)管理的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。全站儀數(shù)據(jù)分為測(cè)站數(shù)據(jù)與前視數(shù)據(jù)，通過(guò)時(shí)段數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)一管理。因此程序內(nèi)部設(shè)計(jì)4種類(lèi)型的數(shù)據(jù)：時(shí)段數(shù)據(jù)、坐標(biāo)數(shù)據(jù)、測(cè)站數(shù)據(jù)、前視數(shù)據(jù)，4種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)及相互間的關(guān)系如圖2所示。

4種基礎(chǔ)數(shù)據(jù)間通過(guò)建立關(guān)聯(lián)索引進(jìn)行關(guān)聯(lián)，索引共分為三級(jí)，時(shí)段數(shù)據(jù)索引是最高級(jí)別的索引。各時(shí)段數(shù)據(jù)具有唯一的時(shí)段索引，利用時(shí)段索引對(duì)時(shí)段數(shù)據(jù)進(jìn)行管理。第二級(jí)索引是坐標(biāo)數(shù)據(jù)索引和測(cè)站數(shù)據(jù)索引，分別維護(hù)自身數(shù)據(jù)索引與關(guān)聯(lián)的時(shí)段數(shù)據(jù)索引。第三級(jí)索引為前視數(shù)據(jù)索引，維護(hù)自身數(shù)據(jù)索引與關(guān)聯(lián)的測(cè)站數(shù)據(jù)索引。程序建立上述4種類(lèi)型數(shù)據(jù)的數(shù)組進(jìn)行管理，通過(guò)數(shù)據(jù)自身索引及關(guān)聯(lián)索引進(jìn)行高效管理。

2.2 測(cè)量采集數(shù)據(jù)處理流程

測(cè)量外業(yè)數(shù)據(jù)的一體化管理需要滿足用戶數(shù)據(jù)處理的需要，軟件的功能設(shè)計(jì)必須滿足用戶數(shù)據(jù)處理流程中各個(gè)環(huán)節(jié)的功能要求。在目前的輸電線路勘測(cè)設(shè)計(jì)中，施工圖階段幾乎都采用了航空攝影測(cè)量或衛(wèi)星遙感影像測(cè)量的作業(yè)模式。相比傳統(tǒng)的全工程測(cè)量作業(yè)模式，航測(cè)遙感模式的優(yōu)點(diǎn)是外業(yè)采集的數(shù)據(jù)量會(huì)大大減少。根據(jù)多年實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，對(duì)輸電線路外業(yè)測(cè)量采集數(shù)據(jù)的處理流程如圖3所示。

圖2 程序基礎(chǔ)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)及關(guān)系圖

圖3 測(cè)量采集數(shù)據(jù)處理流程圖

2.3 程序功能設(shè)計(jì)

根據(jù)需求分析的要求，程序需要實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)輸入接口、輸出接口、數(shù)據(jù)分類(lèi)、線路坐標(biāo)計(jì)算、樁位成果計(jì)算、數(shù)據(jù)編輯、數(shù)據(jù)查詢等功能，程序?qū)斎霐?shù)據(jù)進(jìn)行自動(dòng)分類(lèi)處理，根據(jù)輸電線路工程參數(shù)確定轉(zhuǎn)角樁數(shù)據(jù)、直線樁數(shù)據(jù)、塔位樁數(shù)據(jù)、輔助樁數(shù)據(jù)、斷面測(cè)量數(shù)據(jù)，對(duì)于未正確分類(lèi)的數(shù)據(jù)，利用批量修改進(jìn)行手工分類(lèi)處理，分類(lèi)處理完成后進(jìn)行線路坐標(biāo)計(jì)算，線路坐標(biāo)是本程序與其他處理軟件交互的核心。在程序功能設(shè)計(jì)中，注重批量處理功能的設(shè)計(jì)，大量重復(fù)編輯、處理工作，采用批量處理方式可以提高數(shù)據(jù)處理效率，增加用戶操作的友好性。程序主要功能設(shè)計(jì)如圖4所示。

圖4 程序功能設(shè)計(jì)圖

3 程序?qū)崿F(xiàn)及應(yīng)用

根據(jù)軟件設(shè)計(jì)的模塊劃分和功能，利用VC++6.0進(jìn)行編碼實(shí)現(xiàn)，采用模塊化的方式進(jìn)行開(kāi)發(fā)，實(shí)現(xiàn)了參數(shù)設(shè)置、數(shù)據(jù)輸入、數(shù)據(jù)顯示及顯示控制、數(shù)據(jù)查詢檢索、數(shù)據(jù)編輯、數(shù)據(jù)計(jì)算、數(shù)據(jù)輸出及打印功能，最終打包生成可獨(dú)立運(yùn)行的exe執(zhí)行程序。

程序?qū)崿F(xiàn)了較完善的搜索功能，提高了程序的用戶友好性，用戶可根據(jù)需要進(jìn)行數(shù)據(jù)定位、依據(jù)點(diǎn)名進(jìn)行搜索、顯示特定時(shí)間的數(shù)據(jù)，充分考慮了數(shù)據(jù)量大時(shí)的數(shù)據(jù)處理特點(diǎn)。

程序開(kāi)發(fā)完成后在我院廣西某直流線路工程施工圖勘測(cè)中進(jìn)行了推廣應(yīng)用，各作業(yè)組利用本程序?qū)Ω鹘K勘段近100 km的輸電線路測(cè)量外業(yè)數(shù)據(jù)進(jìn)行一體化管理，將坐標(biāo)數(shù)據(jù)、全站儀數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)一管理，并提供了數(shù)據(jù)自動(dòng)和手工批量分類(lèi)處理功能，充分考慮到了測(cè)量數(shù)據(jù)管理的需要，同時(shí)為后續(xù)的測(cè)量數(shù)據(jù)處理提供了良好的接口支持，為工程平斷面圖、塔基斷面圖、交叉跨越分圖的高效生成提供了完善的數(shù)據(jù)支持，提高了工程資料整理的質(zhì)量和效率。

4 結(jié) 語(yǔ)

利用程序?qū)κ┕D設(shè)計(jì)階段輸電線路測(cè)量外業(yè)采集數(shù)據(jù)進(jìn)行一體化管理，具有以下創(chuàng)新性特點(diǎn)：①對(duì)坐標(biāo)數(shù)據(jù)與全站儀數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)一管理，實(shí)現(xiàn)了真正意義上的原始數(shù)據(jù)管理，并利用時(shí)段信息進(jìn)行關(guān)聯(lián)，保證了原始數(shù)據(jù)的可追溯性。②提供了自動(dòng)和手動(dòng)分類(lèi)功能，用戶只需較少的處理就能對(duì)采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行相應(yīng)分類(lèi)，實(shí)際上是對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行一定程度的屬性化，為數(shù)據(jù)的下一步使用提供了依據(jù)。③程序?qū)崿F(xiàn)了友好的查詢檢索功能，改變了以前數(shù)據(jù)處理軟件中人工查找數(shù)據(jù)的方式，提高了數(shù)據(jù)管理效率。④具有良好的輸入輸出接口設(shè)計(jì)。

一體化管理程序的計(jì)算結(jié)果滿足現(xiàn)行測(cè)量規(guī)程規(guī)范的技術(shù)要求，能夠大幅提高測(cè)量人員的工作效率和工作質(zhì)量，并為后續(xù)斷面圖繪制、塔基斷面圖生成和其他資料整理提供完善的接口支持，具有廣闊的應(yīng)用前景。程序的不足之處是在數(shù)據(jù)存儲(chǔ)上采用了文件方式，大量的數(shù)據(jù)管理功能如查詢檢索功能均需要從底層開(kāi)發(fā)程序編碼實(shí)現(xiàn)，不利于軟件的維護(hù)更新。下一步嘗試將數(shù)據(jù)采用數(shù)據(jù)庫(kù)方式進(jìn)行管理，利用關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)本身的高效查詢檢索功能，進(jìn)一步提高程序性能，為輸電線路外業(yè)測(cè)量數(shù)據(jù)的管理提供更加強(qiáng)大的工具。

[1]雷偉剛.基于編碼的GPS RTK架空送電線路平斷面測(cè)量系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].測(cè)繪通報(bào)，2010(1):45-47

[2]陳建春，Visual C++開(kāi)發(fā)GIS系統(tǒng)[M].北京:電子工業(yè)出版社，2004

[3]顧孝烈,鮑峰,程效軍.測(cè)量學(xué)[M].上海.同濟(jì)大學(xué)出版社，1999

[4]牛樂(lè)群.送電線路平斷面成圖軟件的編制[J].電力勘測(cè)，2001(2) :53-64

[5]（澳）瓊斯.面向?qū)ο笤O(shè)計(jì)[M].北京:電子工業(yè)出版社，2004

[6]GB 50548-2010.330 kV～750k V架空輸電線路勘測(cè)規(guī)范[S].

[7]呂忠剛，RTK技術(shù)在送變電線路測(cè)量中的應(yīng)用[J].測(cè)繪與空間地理信息，2004(10): 69-71