秦增忍

(陜西省電力設(shè)計(jì)院,陜西西安 710054)

輸電線路塔基斷面自動(dòng)成圖方法研究

秦增忍

(陜西省電力設(shè)計(jì)院,陜西西安 710054)

在輸電線路終勘定位中,塔基斷面圖的制作存在數(shù)據(jù)量大、處理環(huán)節(jié)多等弊端,以致勞動(dòng)強(qiáng)度高、成圖耗時(shí)長,成為內(nèi)業(yè)整理的一項(xiàng)難題。本課題提出一套塔基斷面自動(dòng)成圖思路,使用VB/VC編程形成功能模塊,通過人機(jī)交互方式,實(shí)現(xiàn)塔基數(shù)據(jù)的自動(dòng)編輯、提取及格式轉(zhuǎn)換,最終批量生成成品資料,提高塔基斷面的成圖效率。

輸電線路 塔基斷面 自動(dòng)成圖

塔基測量是輸電線路測量中的一項(xiàng)重要工作，主要包括塔基斷面測量及塔位地形測量兩項(xiàng)任務(wù)。塔基斷面圖是塔腿和基礎(chǔ)設(shè)計(jì)的主要依據(jù)。在野外采集到塔基數(shù)據(jù)之后，塔基斷面的成圖是一套較為繁瑣的程序。按照以往的步驟，首先將野外數(shù)據(jù)導(dǎo)入后處理程序，然后通過坐標(biāo)反算，將每個(gè)塔腿測量特征點(diǎn)至中心樁的距離、高差抄錄出來;隨后將數(shù)據(jù)手工輸入“塔基斷面”程序內(nèi)，生成塔基斷面圖;最后，校核人員需要將“塔基斷面”中的數(shù)據(jù)文件與后處理程序中的數(shù)據(jù)逐點(diǎn)比對，檢查錯(cuò)誤、遺漏。在塔基測量中，視地形的復(fù)雜程度及測量范圍要求不同，每基塔基特征點(diǎn)數(shù)量在30至50點(diǎn)不等，歷經(jīng)抄錄、輸入等過程，數(shù)據(jù)量龐大;在人工干預(yù)環(huán)節(jié)中，難免出現(xiàn)一些遺漏、錯(cuò)誤等，需要反復(fù)校核確保無誤。諸多方面，造成塔基斷面成圖耗費(fèi)時(shí)間長、效率低。鑒于此類現(xiàn)象，針對現(xiàn)有的工作模式，我們決定將以“輸電線路塔基斷面自動(dòng)成圖方法”作為研究課題。

1　現(xiàn)狀調(diào)查

為了更好地解決問題，對影響塔基斷面成圖效率的原因調(diào)查分析，主要?dú)w類為“塔基數(shù)據(jù)整理耗費(fèi)時(shí)間長”和“一次成圖差錯(cuò)率高”兩類現(xiàn)象。如圖1所示。

2　技術(shù)路線

經(jīng)過對現(xiàn)狀全面細(xì)致地分析，制定出一套解決塔基成圖效率低的技術(shù)路線，如下:(1)規(guī)范輸電線路工程野外數(shù)據(jù);(2)支持GPS、全站儀等常用測量儀器數(shù)據(jù)導(dǎo)入;(3)自動(dòng)提取塔位名稱及坐標(biāo);(4)自動(dòng)計(jì)算塔基起始方位角;(5)確定塔基各方向線;(6)可自主選取所需提取數(shù)據(jù)的塔位號;(7)設(shè)置提取范圍、方向數(shù)、塔基型式、容許偏差等;(8)人工交互選定塔基地形點(diǎn)數(shù)據(jù);(9)轉(zhuǎn)換為塔基斷面成圖所需格式(距離、高差);(10)批量生成塔基斷面;(11)地形圖輔助校核; (12)點(diǎn)位遺漏校核;(13)提交最終成果。

3　功能實(shí)現(xiàn)

圖1　原因分析關(guān)聯(lián)圖

圖2　塔基斷面數(shù)據(jù)提取

3.1計(jì)算塔基方向線

3.1.1野外測量數(shù)據(jù)編碼格式規(guī)定

程序讀取測量數(shù)據(jù)后，依據(jù)點(diǎn)位編號(首字母為J或Z)識(shí)別塔位。故現(xiàn)場測量之時(shí)，需對點(diǎn)位編碼方式進(jìn)行統(tǒng)一規(guī)定:(1)直線塔位編碼以“Z”為首字母(如Z15);轉(zhuǎn)角塔位編碼以“J”為首字母(如J22);(2)所測量的塔基地形數(shù)據(jù)，以該處“塔位序號+T(塔基數(shù)據(jù)代碼)+塔基數(shù)據(jù)序號”為形式進(jìn)行編碼(注:此處為塔位序號，無首字母)。如點(diǎn)號“18-T5”表示序號為18塔位的第5個(gè)塔基數(shù)據(jù)，依此類推;(3)塔位之間所測量的斷面點(diǎn)，以“后進(jìn)方向塔位序號+D(斷面數(shù)據(jù)代碼)+數(shù)據(jù)序號”為形式進(jìn)行編碼(注:此處為塔位序號，無首字母)。如點(diǎn)號“25-D1”表示序號為25與26塔位之間所測量的第1個(gè)斷面數(shù)據(jù)，依此類推;(4)若工程改線，則應(yīng)依據(jù)原始記錄在后處理程序中，將以“Z”、“J”為首字母的非塔位點(diǎn)號刪除或修改為斷面點(diǎn)號或塔基點(diǎn)號;(5)此編碼格式的要求，旨在輔助程序直接識(shí)別塔位號。

3.1.2塔基斷面起始方向線的確定

(1)選定塔位后，程序自動(dòng)識(shí)別該塔位相鄰的前進(jìn)與后退方向的兩基塔位數(shù)據(jù);(2)使用相鄰塔位坐標(biāo)計(jì)算方位角;(3)以方位角夾角計(jì)算該塔位塔基起始方向。

3.1.3確定塔基其他各方向線

塔基起始方向確定后，依據(jù)塔形(方型塔、矩形塔)的參數(shù)設(shè)置，計(jì)算出塔基其他方向線。

3.2塔基數(shù)據(jù)的編輯、提取

結(jié)合現(xiàn)狀，并考慮技術(shù)、人力等方面的情況，以及實(shí)現(xiàn)塔基成圖一體化總體構(gòu)想，采用VB 6.0進(jìn)行模塊代碼的編制。

3.2.1讀入數(shù)據(jù)文件

楊譯：Some teachers may be born before me and have learned the truth before me...[5]151

將后處理程序中測量數(shù)據(jù)導(dǎo)入該模塊。選項(xiàng)中支持Leica GPS、Trimble GPS、Topcon GPS等常見格式文件。

3.2.2數(shù)據(jù)編輯功能

(1)自動(dòng)排序:可按照線路前進(jìn)方向、北方向、東方向等要求排序，便于檢查數(shù)據(jù)的完整性;(2)刪除、增加及移動(dòng)點(diǎn)位:剔除多余、增加遺漏，便于數(shù)據(jù)的查看與管理。

3.2.3數(shù)據(jù)提取模塊(圖2)

(1)確定數(shù)據(jù)的提取原則。1)程序自動(dòng)計(jì)算各塔位中心點(diǎn)至各測量點(diǎn)位的方位角、距離及高差;2)與塔基各方向線比對，計(jì)算各測量點(diǎn)位與塔基方向的偏距;3)視地形情況，設(shè)置偏距或偏角大小，將測量點(diǎn)位與塔位中心的距離自動(dòng)歸算至各方向線上;

(2)樁號選擇。在下拉菜單中可任意選擇需要數(shù)據(jù)提取的樁位。

(3)塔基形式。1)方型(①多數(shù)情況為方型塔);2)矩形(②可根據(jù)塔形參數(shù)輸入長寬比例)。

(4)塔基范圍。根據(jù)線路定位手冊中各種塔形、高度對測量范圍的要求，設(shè)置提取塔基數(shù)據(jù)的最大范圍。

(6)方向數(shù)選擇。1)8方向:330kV及以下電壓等級輸電線路，除需要測量塔位中心線至4塔腿的斷面地形，還需加測塔基前后左右4方向的斷面地形;2)4方向:500kV及以上電壓等級，需要測量塔位地形圖，僅需繪制塔位中心線至4塔腿方向的斷面地形。

圖3　塔基數(shù)據(jù)文件

圖4　塔基斷面一體化成圖流程

(7)提取點(diǎn)位列表展示。參數(shù)設(shè)置后，即可提取塔基數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)提取后，在界面左上顯示各塔基斷面方向線上采用的點(diǎn)位(塔基方向代碼顯示在該行數(shù)據(jù)后)。

(8)點(diǎn)位視圖。圖2中右側(cè)視圖內(nèi)展示塔基測量點(diǎn)位及方向線，并標(biāo)注線路前進(jìn)方向箭頭，所采用的點(diǎn)位在點(diǎn)位視圖內(nèi)以紅色符號標(biāo)識(shí)，以區(qū)分于未采用點(diǎn)位，便于人機(jī)交互識(shí)別遺漏、錯(cuò)選的點(diǎn)位。

3.3塔基斷面數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換、成品生成

3.3.1測量坐標(biāo)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為塔基數(shù)據(jù)

塔基數(shù)據(jù)提取后，使用相應(yīng)的VB6.0代碼實(shí)現(xiàn)如下公式算法，直接計(jì)算各點(diǎn)位于中心樁位的距離、高差。同時(shí)，在其允許的方向線偏差范圍內(nèi)，歸算至相應(yīng)的塔基方向上。

3.3.2塔基文件格式(圖3)

(1)樁號自動(dòng)提取;(2)樁位坐標(biāo)提取(用于在地形圖上定位顯示);(3)塔腿數(shù)組:此處數(shù)字3表示該方向上有3組數(shù)據(jù);(4)方向類別:此處“數(shù)字”表示塔位中心至塔腿的4個(gè)方向;(5)塔基數(shù)據(jù):兩數(shù)字為一組，前位數(shù)字為歸算后的點(diǎn)位至中心樁位距離，后者為點(diǎn)位與樁位高差;(6)方向類別:此處“字母”表示塔位中心至前后左右的4個(gè)方向。

3.3.3塔基數(shù)據(jù)一鍵合并

數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換后，每基塔位形成一個(gè)數(shù)據(jù)文件，本工程所有文件放置在設(shè)定好的文件夾內(nèi)。塔基數(shù)據(jù)提取和轉(zhuǎn)換完成后，使用數(shù)據(jù)合并功能，無需選擇文件，即可一鍵實(shí)現(xiàn)本工程所有塔基數(shù)據(jù)文件的合并。

3.3.4塔基斷面圖生成

選擇相應(yīng)的圖式、成圖比例尺及成圖形式，即可生成CAD格式的塔基斷面圖。

3.4“塔基斷面一體化成圖系統(tǒng)”流程(圖4)

4　效果檢驗(yàn)

使用塔基斷面一體化成圖軟件后，效率提升、差錯(cuò)率降低，主要表現(xiàn)在以下方面;

(1)人機(jī)交互方式提取塔基數(shù)據(jù)提取替代了以前的手工數(shù)據(jù)抄錄、數(shù)據(jù)輸入兩大環(huán)節(jié)，提高了工作效率，極大地手工參與數(shù)據(jù)處理的工作量;(2)數(shù)據(jù)提取后自動(dòng)轉(zhuǎn)換為塔基文件格式，并一鍵合并該工程塔基文件;(3)塔基斷面直接成圖在該塔位地形圖一側(cè)，圖形對比一目了然，減少了數(shù)據(jù)校核時(shí)間;(4)使用坐標(biāo)反算塔位中心至各地形點(diǎn)距離及高差，并歸算至塔基斷面各方向，避免了塔基數(shù)據(jù)手工抄錄、輸入過程中的錯(cuò)誤;(5)人機(jī)交互提取塔基數(shù)據(jù)，并輔助以列表及視圖顯示，降低了塔基數(shù)據(jù)遺漏問題。(6)程序使用相鄰塔位數(shù)據(jù)計(jì)算塔基起始方向，定向準(zhǔn)確，避免了塔基數(shù)據(jù)定向錯(cuò)誤提取塔基數(shù)據(jù);

5　經(jīng)濟(jì)效益

使用塔基斷面一體化成圖系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)處理的全程自動(dòng)化，突破性的提高成圖效率，降低成品差錯(cuò)率，并減少了勘測內(nèi)業(yè)人員的手工工作量。能夠更快速、準(zhǔn)確地提交塔基成品資料，協(xié)助結(jié)構(gòu)、電氣等專業(yè)完成基礎(chǔ)及塔形設(shè)計(jì)，縮短了勘測設(shè)計(jì)工期，為工程后期施工建設(shè)提供了有利條件。

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