面向電力設(shè)計(jì)的地形圖質(zhì)檢自動(dòng)化方案設(shè)計(jì)

溫玉維，曾德培，鄧長勇

(中國能源建設(shè)集團(tuán)湖南省電力設(shè)計(jì)院有限公司，湖南 長沙 410007)

0 引言

地形圖是電力設(shè)計(jì)工作的重要基礎(chǔ)，其質(zhì)量檢查和管理是電力設(shè)計(jì)院的重要任務(wù)之一，直接影響設(shè)計(jì)成果的優(yōu)劣。目前，許多電力設(shè)計(jì)院的地形圖質(zhì)量檢查主要是由質(zhì)檢人員進(jìn)行人工核查，核查內(nèi)容包括：①地形圖圖面檢查，包括地形圖符號(hào)和文字注記壓蓋；②外業(yè)數(shù)據(jù)檢查，主要是將外業(yè)待檢數(shù)據(jù)與數(shù)字線劃圖進(jìn)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(shù)據(jù)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(yīng)高程點(diǎn)與地形圖等高線或高程點(diǎn)的估算結(jié)果的較差是否超限；④多版本地形圖比對，是將不同時(shí)期、不同修改版本的地形圖進(jìn)行比對分析，查出不同版本圖紙的差異。

當(dāng)前，電力設(shè)計(jì)院的地形圖檢查流程是基于AutoCAD平臺(tái)，打開CASS制作的地形圖及相關(guān)設(shè)計(jì)圖紙，通過人工判讀和計(jì)算的方式，確定圖紙的質(zhì)量，并生成質(zhì)檢報(bào)告。筆者在長期的實(shí)際質(zhì)檢工作中發(fā)現(xiàn)，人工質(zhì)檢方式存在諸多問題，主要有工作量大、檢查工作機(jī)械、缺乏創(chuàng)新性、易產(chǎn)生漏查和漏報(bào)等問題，從而導(dǎo)致圖紙質(zhì)檢周期長、檢查過程難以跟蹤、檢查結(jié)果不方便查閱等。

因此，使用一套較成熟的數(shù)字地形圖質(zhì)量檢查自動(dòng)化輔助系統(tǒng)，協(xié)助電力設(shè)計(jì)的質(zhì)檢人員做好地形圖質(zhì)檢工作，提高地形圖質(zhì)檢工作的信息化和自動(dòng)化水平，改進(jìn)質(zhì)檢工作的準(zhǔn)確性，從而建立圖紙質(zhì)檢管理的標(biāo)準(zhǔn)化和規(guī)范化。目前已受到許多電力設(shè)計(jì)院和研發(fā)單位的廣泛關(guān)注，許多學(xué)者和研發(fā)人員也為此展開了大量的研究和開發(fā)工作。賈錦霞[1]從測繪內(nèi)外業(yè)工作經(jīng)驗(yàn)角度，討論了利用全站儀檢查地形圖質(zhì)量的方法和經(jīng)驗(yàn)；李倩[2]等分析了地形圖制圖質(zhì)量特征和質(zhì)量檢查中存在的問題，介紹了基于ArcEngine的地形圖質(zhì)檢系統(tǒng)研發(fā)過程； 劉順焰[3]從數(shù)學(xué)精度方面，討論了大比例尺地形圖質(zhì)量檢查方法；楊夫恩[4]討論了地形圖在生產(chǎn)、更新過程中的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、地物屬性、元數(shù)據(jù)等方面的質(zhì)量因素，并探討了地形圖的質(zhì)量檢查方案。

隨著AutoCAD在數(shù)字化制圖中的廣泛應(yīng)用，為解決AutoCAD地形圖質(zhì)量管理問題，一些學(xué)者也做了大量的研究工作。針對地形圖數(shù)據(jù)實(shí)際生產(chǎn)過程中的質(zhì)量問題，湯曦[5]設(shè)計(jì)了基于AutoCAD的數(shù)字地形圖質(zhì)量檢查方案，可以解決等高線與地物的關(guān)系、地物重疊性、圖幅接邊等質(zhì)量的自動(dòng)化判別方法；胡玥[6]在比對不同的地形圖質(zhì)檢方法的基礎(chǔ)上，詳細(xì)介紹了基于ObjectARX和C#語言的地形圖質(zhì)檢方案，并完成了軟件研發(fā)。近年來，隨著無人機(jī)在測繪制圖、線路規(guī)劃等方面的深入應(yīng)用， 張燈軍[7]等討論了利用無人機(jī)獲取的高精度正射影像，結(jié)合地面像控點(diǎn)，在影像自動(dòng)匹配和人工干預(yù)的情況下，檢查地形圖質(zhì)量的方案。

盡管許多學(xué)者就地形圖質(zhì)量檢查自動(dòng)化方面做了大量研究，然而面向電力設(shè)計(jì)領(lǐng)域的地形圖質(zhì)量檢查方法鮮有闡述。由于電力設(shè)計(jì)領(lǐng)域的地形圖質(zhì)量檢查有別于測繪領(lǐng)域，所以需要結(jié)合電力設(shè)計(jì)的特點(diǎn)，分析地形圖質(zhì)量的內(nèi)容，設(shè)計(jì)一套可行的自動(dòng)解決方案。這亦是本文研究的重要內(nèi)容。

1 面向電力設(shè)計(jì)的地形圖質(zhì)檢內(nèi)容

在電力設(shè)計(jì)領(lǐng)域，地形圖質(zhì)量檢查內(nèi)容大致包括以下幾個(gè)方面：

1)圖層檢查。①檢查地形圖層是否規(guī)范或缺失，通常結(jié)合CASS軟件地形圖制圖規(guī)范，檢查圖層名稱是否規(guī)范、圖層是否缺失等； ②針對電力設(shè)計(jì)行業(yè)特點(diǎn)，用戶需要自定義配置圖層參數(shù)，因此需要檢查電力設(shè)計(jì)特有的工作圖層名稱及參數(shù)。

2)符號(hào)壓蓋檢查。主要檢查圖面上的點(diǎn)狀符號(hào)、文字注記和其他地物是否壓蓋其他圖元實(shí)體。

3)高程精度評定。該檢查工作是結(jié)合外業(yè)實(shí)測點(diǎn)，通過計(jì)算地形圖中的高程點(diǎn)或等高線內(nèi)插值，從而得到實(shí)測點(diǎn)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(zhì)量。

4)平面精度評定。該項(xiàng)檢查是結(jié)合外業(yè)實(shí)測點(diǎn)，通過計(jì)算實(shí)測點(diǎn)與附近地物節(jié)點(diǎn)的x、y坐標(biāo)，得到實(shí)測點(diǎn)與地物點(diǎn)坐標(biāo)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(zhì)量分析。該項(xiàng)檢查是在塔基地形圖(如CASS格式的DWG文件)中，導(dǎo)入8方向斷面圖數(shù)據(jù)(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(shù)據(jù)。最后，將重新生成的塔基斷面數(shù)據(jù)與實(shí)測斷面數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，統(tǒng)計(jì)輸出所有斷面數(shù)據(jù)高程較差值，從而利用高程較差值判定塔基斷面的數(shù)據(jù)質(zhì)量。

6)多版本DWG文件比較。由于在實(shí)際電力設(shè)計(jì)過程中，測繪人員經(jīng)常會(huì)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(zhì)檢人員的一項(xiàng)重要工作。通過比對地形圖的差異，并標(biāo)繪出差異之處，可以提高地形圖質(zhì)檢的效率。

2 地形圖自動(dòng)化質(zhì)檢業(yè)務(wù)流程

根據(jù)電力設(shè)計(jì)領(lǐng)域中地形圖質(zhì)檢內(nèi)容，可以將面向電力設(shè)計(jì)的地形圖自動(dòng)化質(zhì)檢業(yè)務(wù)流程歸納為：系統(tǒng)啟動(dòng)、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(dòng)質(zhì)檢業(yè)務(wù)流程

1)系統(tǒng)啟動(dòng)過程。該過程負(fù)責(zé)在AutoCAD系統(tǒng)中，加載ObjectARX程序，進(jìn)而讀取系統(tǒng)參數(shù)，檢查系統(tǒng)注冊信息，顯示系統(tǒng)菜 單等。

2)圖層管理過程。該過程負(fù)責(zé)檢查地形圖圖層是否符合規(guī)范，包括圖層命名、圖層參數(shù)、圖層是否缺失等，另一方面還要根據(jù)電力設(shè)計(jì)及質(zhì)量檢查需要，檢查工作圖層是否存在，如果不存在，則根據(jù)參數(shù)設(shè)計(jì)自動(dòng)創(chuàng)建相關(guān)圖層。

3)壓蓋分析過程。該過程負(fù)責(zé)檢查地物符號(hào)或文字注記是否壓蓋地物實(shí)體，并將檢查結(jié)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(fù)責(zé)計(jì)算實(shí)測高程點(diǎn)與地形圖等高線/高程點(diǎn)的較差值，并通過較差值與閾值比較，判定超限點(diǎn)；然后，以列表形式排序顯示所有檢查結(jié)果，為用戶提供高程點(diǎn)定位功能。

5)平面精度評定過程。該過程負(fù)責(zé)計(jì)算實(shí)測點(diǎn)與地形圖中指定地物的x/y坐標(biāo)較差值，通過較差值與閾值比較，判定超限點(diǎn)；然后，以列表形式排序顯示所有檢查結(jié)果，為用戶提供實(shí)測點(diǎn)定位功能。

6)塔基斷面分析過程。該過程負(fù)責(zé)讀取塔基斷面數(shù)據(jù)，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(shù)據(jù)；最后將重新生成的斷面數(shù)據(jù)與實(shí)測斷面數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，判定斷面數(shù)據(jù)質(zhì)量。

7)多版本地形圖比對過程。該過程負(fù)責(zé)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(bào)告。

3 地形圖自動(dòng)化質(zhì)檢系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

根據(jù)地形圖自動(dòng)質(zhì)檢系統(tǒng)的業(yè)務(wù)流程，結(jié)合當(dāng)前軟件開發(fā)的主流體系架構(gòu)的技術(shù)特點(diǎn)，將系統(tǒng)架構(gòu)分為操作層、業(yè)務(wù)層、組件層、數(shù)據(jù)訪問層和數(shù)據(jù)層等部分，如圖2所示。

1)操作層負(fù)責(zé)系統(tǒng)啟動(dòng)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(yè)務(wù)層負(fù)責(zé)具體功能的實(shí)現(xiàn)，包括符號(hào)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(yè)務(wù)層完成各種操作的組件模塊，包括系統(tǒng)使用的各種工具性模塊，涉及圖紙管理、實(shí)體管理、空間分析、文檔管理、常用工具等。

4)數(shù)據(jù)訪問層負(fù)責(zé)圖紙和數(shù)據(jù)文件的訪問，包括利用AutoCAD的ObjectARX引擎加載和管理DWG圖紙數(shù)據(jù)、利用OLEDB引擎管理關(guān)系型數(shù)據(jù)等。

5)數(shù)據(jù)層負(fù)責(zé)存儲(chǔ)和管理地形圖質(zhì)檢使用的數(shù)據(jù)，包括DWG文件、MDB數(shù)據(jù)庫和報(bào)告文檔。

圖2 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

4 結(jié)語

本文總結(jié)了電力設(shè)計(jì)領(lǐng)域中地形圖質(zhì)量檢查與控制的工作內(nèi)容、特點(diǎn)和問題，提出一種面向電力設(shè)計(jì)的地形圖質(zhì)量自動(dòng)化檢查的解決方案，歸納了地形圖質(zhì)檢的系統(tǒng)業(yè)務(wù)流程，繪制了系統(tǒng)架構(gòu)圖，介紹了系統(tǒng)各層的功能。