塔基斷面及塔位地形自動成圖軟件開發(fā)與應用

余文新，王 振，莊宿軍

( 中國電力工程顧問集團華東電力設計院有限公司，上海 200331)

塔基斷面及塔位地形自動成圖軟件開發(fā)與應用

余文新，王 振，莊宿軍

( 中國電力工程顧問集團華東電力設計院有限公司，上海 200331)

本文通過架空輸電線路勘測需求、塔基斷面及塔位地形圖繪制需求和AutoCAD平臺下二次開發(fā)的分析研究，成功開發(fā)出從電子地形圖中自動化繪制并輸出塔基斷面及塔位地形圖的軟件，并總結出一套先進、高效的塔基斷面及塔位地形圖的成圖模式；本文簡要介紹了電子地形圖中實現(xiàn)塔基斷面及塔位地形圖自動化成圖的可行性、軟件主要算法、軟件的功能及優(yōu)缺點，并通過工程實踐得出相關結論。

電子地形圖；架空輸電線路塔基斷面；塔位地形；自動。

1 概述

長期以來，塔基斷面及塔位地形圖的繪制都是在“SLCAD架空送電線路平斷面處理及定位CAD系統(tǒng)”中完成，該系統(tǒng)需要人工選擇實測點位、且操作繁瑣、還不能添加保護點；近年來，伴隨著超高壓和特高壓輸電線路的高速發(fā)展，輸電線路設計對塔基斷面及塔位地形圖的要求也越來越嚴格，要求圖上反映的地形地物也越來越多，常規(guī)的繪制方法已無法滿足需求，亟需一套先進、高效的成圖方法和內(nèi)業(yè)處理模式。本文通過AutoCAD平臺下二次開發(fā)成功實現(xiàn)了內(nèi)業(yè)的高效處理、滿足了設計需要。

2 自動化實現(xiàn)依據(jù)

目前電子地形圖大都通過AutoCAD軟件形成，外業(yè)數(shù)據(jù)在AutoCAD軟件下處理和繪制很高效，尤其是南方公司再其平臺下開發(fā)的CASS軟件將外業(yè)實測的點位數(shù)據(jù)以三維點屬性和三維高程點塊屬性分層表示；這些為自動化成圖提供了條件。

AutoCAD提供了強大的二次開發(fā)平臺，包括不同模式的選擇集、實體屬性查詢和修改、實體的增添刪減等。強大的選擇集功能可以幫助我們選擇所需實體，實體屬性查詢可以幫助我們獲取實體的坐標數(shù)據(jù)和圖層數(shù)據(jù)。

將點位數(shù)據(jù)自動識別并提取，通過軟件自動識別各個塔腿數(shù)據(jù)和保護點，即可自動繪制塔基斷面并成圖；將點位和實體數(shù)據(jù)自動識別并提取，通過軟件平移、旋轉，即可自動得到已繪制地形地物的、獨立直角坐標系下的塔位地形數(shù)據(jù)，經(jīng)后期簡單處理即可得到塔位地形圖；這樣就可以從技術上實現(xiàn)了塔基斷面及塔位地形圖的自動化成圖。

3 軟件開發(fā)及功能簡介

3.1 軟件開發(fā)主要算法

圖1 算法示意圖

如圖1所示， T1(x1, y1, z1)為塔位中心，T0(x0, y0, z0)為線路小號方向上一點，A(x, y, z)點所在方向為塔位A腿方向， A1(X1, Y1, Z1)、A2(X2, Y2, Z2) 、 A3(X3, Y3, Z3)是A腿上點， P(X, Y, Z)為任一點， P'(X', Y', Z')為P點在A腿上的投影點(PT1=P'T1距離 )。

(1)自動識別算法

(2)高程內(nèi)插算法

P'的高程需要采用高程內(nèi)插算法求取。通過距離PT1和α1，可求出P'點的平面坐標X'和 Y'，根據(jù)該點位置可確定該點所在的線段(假設位于A2A3上)，則 的高程為P'：

3.2 軟件功能簡介

本軟件是以Visual Basic和AutoCAD為開發(fā)平臺的AutoCAD二次開發(fā)軟件。依據(jù)需求，軟件主要功能依次為線路設置、獲取塔腿數(shù)據(jù)、獲取保護點數(shù)據(jù)、生成塔基斷面、生成塔位地形等，軟件界面見圖2。

圖2 軟件界面

“線路設置”是通過導入當前線路干線數(shù)據(jù)，自動獲取待處理塔位的所有信息：塔位名稱、塔位坐標、線路小號點坐標、轉角角度等。

“獲取塔腿數(shù)據(jù)”是通過設置選擇集及塔腿方位限差自動獲取所有塔腿點位。

“獲取保護點數(shù)據(jù)”是通過設置保護點樣式自動獲取所有保護點點位信息。

“生成塔基斷面”是將上述獲取的數(shù)據(jù)以塔基斷面的形式自動化成圖，并添加圖框(圖框路徑通過配置文件添加)。

“生成塔位地形”是將地形圖中塔位一定范圍內(nèi)的所有實體通過平移、旋轉的方式自動轉換成獨立坐標系下的塔位地形圖，并添加圖框(圖框路徑通過配置文件添加)。

3.3 軟件操作步驟簡介

(1)啟動軟件。

(2)線路設置，即設置線路中心線。

(3)獲取塔腿數(shù)據(jù)。

(4)獲取保護點數(shù)據(jù)。

(5)生成塔基斷面。

(6)生成塔位地形。

(7)退出軟件。

4 工程實例及結果分析

4.1 工程實例

截至目前，本軟件已用于“榆橫－濰坊1000 kV特高壓交流輸變電工程線路工程”、“委內(nèi)瑞拉中西部電網(wǎng)加強之科赫德斯州項目線路工程”、“準東－華東±1100 kV特高壓直流輸變電工程線路工程”等多條架空輸電線路工程中，現(xiàn)以某一樁位的地形圖為例說明軟件運行結果。

圖3 國家坐標系下樁位地形圖

圖3為某一樁位國家坐標系下的地形圖，通過軟件自動化操作后的塔基斷面圖和塔位地形圖見圖4、圖5。

4.2 結果分析

由圖4、圖5可知依據(jù)本軟件自動化繪制的塔基斷面和塔位地形圖中數(shù)據(jù)選擇正確，符合繪圖標準；

在經(jīng)濟效益上，該樁位在完成線路設置完成后，用本軟件全自動化生成塔基斷面圖和塔位地形圖不到5s，即使加上后期整圖也不到5 min，而如果使用常規(guī)測量手段至少需要2 h，大大提高了內(nèi)業(yè)處理效率、縮短了工程工期、提高了經(jīng)濟效益；

但是，本軟件也具有一定得不足。本軟件在塔位地形圖的生成中只是將國家坐標系下的數(shù)據(jù)轉換成獨立直角坐標系下數(shù)據(jù)，地形圖的等高線仍需要重新構置，圖框外的數(shù)據(jù)需要人工刪減。

5 總結

(1)本軟件實現(xiàn)了塔基斷面圖和塔位地形圖的自動化繪制，提高了內(nèi)業(yè)處理效率、縮短了工程工期、提高了經(jīng)濟效益；

圖4 塔基斷面圖

圖5 塔位地形圖

(2)塔位地形圖目前僅能半自動化制圖，后期需要較多的人工干預，這也是本軟件后續(xù)開發(fā)的目標。

[1]劉彬彬，高春艷等．Visual Basic從入門到精通[M]．北京：清華大學出版社，2008．

[2]張帆，鄭立楷等．AutoCAD VBA開發(fā)精彩實例教程[M]．北京：清華大學出版社，2004．

[3] GB 50741－2012．1000 kV架空輸電線路勘測規(guī)范[S]．

Software Development of Automatc Maping for Tower's Landform and Footing Fracture Surface

YU Wen-xin, WANG Zhen, ZHUANG Su-jun
( East China Electric Power Design Institute Co., Ltd., Shanghai 200331, China)

On the basis of the investigation and analysis in demands of investigation and surveying in overhead transmissionline, tower profile, tower topographic map,and re-development of AutoCAD, the article successfully develops the software of automatedtower profile and tower topographic map, and generalizes a modern operation pattern in investigation and surveying of overhead transmission line. The article makes a brief introduction in Feasibility Analysis on the automatedtower profile and tower topographic map, the important arithmetic, the function of the software and merits and drawbacks, and draws a positive conclusion after the practice and application in several projects.

digital relief map; overhead transmission line; tower profile; tower topographic map; automation.

P2

B

1671-9913(2016)04-0023-04

2016-05-13

余文新(1971- )，男，江西豐城人，高級工程師，主要從事電力工程勘測設計方面的工作。