蔡 忠，金 飛，魏 立

(揚州浩辰電力設計有限公司，江蘇 揚州 225001)

0 引言

外業(yè)調(diào)繪核查是輸電線路測量的一項關鍵工作，其主要任務是對影響線路工程造價和路徑方案的地物進行實地調(diào)查，現(xiàn)場核實線路通道內(nèi)的樹木、房屋、交叉跨越等重要地理信息，再內(nèi)業(yè)編輯成圖，以補充和完善設計所需要的資料。傳統(tǒng)的外業(yè)調(diào)繪核查工作主要基于工作底圖的作業(yè)方式，所有核查信息都是用手工標示在紙質(zhì)底圖上，具有攜帶不便、勞動強度高、效率低等缺點[1]。近年來，隨著GNSS定位、移動通訊、智能設備等高新技術的迅猛發(fā)展，使用移動外業(yè)調(diào)繪核查系統(tǒng)的電子調(diào)繪方式正逐步取代傳統(tǒng)的作業(yè)手段[2]。筆者根據(jù)多年的從業(yè)經(jīng)驗，參照最新的輸電線路測量技術標準和規(guī)范要求，參與開發(fā)了移動外業(yè)調(diào)繪核查系統(tǒng)，該系統(tǒng)通過Android SDK提供實時在線位置數(shù)據(jù)的接入，實現(xiàn)了高精度位置采集以及地理信息調(diào)繪、核查和編輯的一體化解決方案，簡化了輸電線路外業(yè)調(diào)繪和核查的流程、減輕了外業(yè)人員的勞動強度、提高了生產(chǎn)效率、促進了電力工程測量向著信息化和智能化的方向發(fā)展，本文就該系統(tǒng)的方案設計以及應用情況進行了相關介紹。

1 系統(tǒng)設計

1.1 方案設計

輸電線路移動外業(yè)調(diào)繪核查系統(tǒng)的主要功能是對線路通道內(nèi)的地理信息數(shù)據(jù)進行高效地采集和編輯，考慮到外業(yè)操作的便捷性和可靠性，本系統(tǒng)進行方案設計時在滿足基本功能的前提下，應盡量減少應用復雜程度，為此，本系統(tǒng)的硬件選型和邏輯結(jié)構(gòu)設計如下。

1)硬件選型

本系統(tǒng)由移動端和PC端兩部分組成，移動端選擇當下主流的電容式觸摸屏平板，平板應具備4G通信、藍牙、Wi-Fi等功能，能支持360°全星座衛(wèi)星接收并內(nèi)置有高像素數(shù)碼相機和電子羅盤[3]；PC端選擇性能可靠穩(wěn)定的工作站，主要功能是負責調(diào)繪前、后期數(shù)據(jù)的處理工作。

2)實現(xiàn)思路

本系統(tǒng)由硬件層、數(shù)據(jù)層、服務層3部分組成，具體思路為：①首先利用PC端制作外業(yè)調(diào)繪核查用的底圖數(shù)據(jù)，包括衛(wèi)星影像數(shù)據(jù)(主要利用奧維互動地圖瀏覽器和水經(jīng)注萬能地圖下載器下載)、矢量數(shù)據(jù)、網(wǎng)絡地圖數(shù)據(jù)等；②同時參照mxd模板將原始矢量數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成Geodatabase格式、將影像數(shù)據(jù)建立投影并創(chuàng)建金字塔結(jié)構(gòu)，作用是保證移動端的快速顯示和渲染效果[4]；③最后在聯(lián)網(wǎng)的環(huán)境下將工作底圖通過ArcGIS進行發(fā)布，傳輸?shù)揭苿佣诉M行外業(yè)調(diào)繪核查。移動端用于地理信息數(shù)據(jù)的調(diào)繪、核查、屬性編輯、照片采集、導航定位，并可通過藍牙連接GPS和全站儀進行矢量數(shù)據(jù)的精確采集，外業(yè)工作完成后再將調(diào)繪數(shù)據(jù)傳輸?shù)絇C端進行處理，形成矢量圖形、測量報告、原始記錄等成果[5]，最終實現(xiàn)輸電線路調(diào)繪核查內(nèi)外業(yè)一體化作業(yè)模式，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及工作流程圖如圖1所示。

圖1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及工作流程圖

1.2 移動端APP功能設計

移動端APP為輸電線路移動外業(yè)調(diào)繪核查系統(tǒng)的主體部分，本系統(tǒng)在功能設計上主要包含用戶管理模塊、導航定位模塊、數(shù)據(jù)采集模塊、實景獲取模塊、數(shù)據(jù)輸入輸出模塊共5個模塊，如圖2所示。

圖2 系統(tǒng)移動端APP功能模塊

1)用戶管理模塊

用戶管理模塊主要用于移動端用戶的驗證以及對工作任務進行設置，授權(quán)用戶成功登錄本系統(tǒng)后，首先進行輸電線路工作區(qū)的設置，將作業(yè)員、作業(yè)任務、線路路徑邊線距離以及GPS采集方式等進行設置。

2)導航定位模塊

本系統(tǒng)集成了GPS導航定位模塊，能支持大數(shù)據(jù)量遙感影像以及附加矢量數(shù)據(jù)的無級縮放和瀏覽，可以提供高精度的空間位置定位功能，能快速定位到作業(yè)員所在地點的位置，并支持采集路徑軌跡記錄及查詢功能[6]，為生產(chǎn)過程中的相關核查工作帶來方便。

3)數(shù)據(jù)采集模塊

在數(shù)據(jù)采集模塊中，系統(tǒng)支持點、線、面矢量要素的采集和編輯、地物屬性錄入、代碼掛接；同時，本系統(tǒng)還提供了交點法、延長線法、垂直法輔助采集地物以及采集任務管理、地物信息隨記、面積量算等一系列功能[7]；對于房屋等需要提供精確地理位置的地物，系統(tǒng)還支持藍牙連接GPS和全站儀進行輔助采集?；谶@些數(shù)據(jù)采集功能，作業(yè)員能根據(jù)不同的應用場景和需求，快速、靈活地完成線路通道內(nèi)的樹木、房屋、交叉跨越等重要地理信息的采集工作。

4)實景獲取模塊

拍照舉證是輸電線路測量的一項重要環(huán)節(jié)，其主要工作是對重要的地理信息要素進行現(xiàn)場拍照，本系統(tǒng)提供的實景獲取模塊可以掛接不同角度的三張照片，拍照的同時還能自動記錄拍攝地點的方位角、位置和姿態(tài)，此外，本系統(tǒng)還提供了照片隨記標注功能，即可以將現(xiàn)場調(diào)查到的屬性信息直接標注于像片上。

5)數(shù)據(jù)輸入輸出模塊

此功能模塊主要用于實現(xiàn)離線數(shù)據(jù)的導入和導出,具體流程為：①首先，將PC端的數(shù)據(jù)采集任務生成作業(yè)單元并輸出到移動端，外業(yè)調(diào)繪核查完成后再將采集到的數(shù)據(jù)導入到PC端進行處理,實現(xiàn)了內(nèi)外業(yè)一體化的協(xié)同作業(yè)[8]，本系統(tǒng)支持shp、cad、DGN、DXF、mapinfo、KML等格式的離線數(shù)據(jù)的導入、導出；②同時，本系統(tǒng)針對移動設備的遺失、暴力拆解等可能存在的涉密數(shù)據(jù)泄露隱患形成了一套安全、可靠的解決方案，確保數(shù)據(jù)安全[9]。

2 系統(tǒng)應用

2.1 應用情況

工作人員利用移動外業(yè)調(diào)繪核查系統(tǒng)在某220 kV輸電線路測量項目中進行試生產(chǎn)作業(yè)，共選取12幅1∶10 000標準圖幅的作業(yè)面積進行試驗，外業(yè)調(diào)繪時間僅用了2個工作日，經(jīng)與傳統(tǒng)紙質(zhì)圖調(diào)繪的方式進行測算和比較，生產(chǎn)效率至少提高40%以上，大大減輕了外業(yè)人員的勞動強度、提高了外業(yè)調(diào)繪核查工作的效率。為了更好地說明利用本系統(tǒng)進行外業(yè)調(diào)繪核查的技術優(yōu)勢，驗證其應用于輸電線路測量中的便利性和可靠性，現(xiàn)將揚州浩辰電力設計有限公司在試生產(chǎn)過程中采用移動外業(yè)調(diào)繪核查系統(tǒng)與采用傳統(tǒng)紙質(zhì)圖紙的2種方式進行對比分析。

1)一般調(diào)繪對象采集

針對常用的線狀要素采集，移動外業(yè)調(diào)繪核查系統(tǒng)提供了線路通道內(nèi)障礙物代碼掛接功能，即用戶在選取特定的線狀要素類型后，系統(tǒng)會在屬性項中自動賦予對應的障礙物類型代碼，避免了傳統(tǒng)紙質(zhì)圖調(diào)繪手工表示線狀要素容易出錯的情況。

2)房屋和樹木調(diào)繪核查

原有房屋和樹木調(diào)繪方式是參照現(xiàn)場位置將調(diào)查得到的房屋和樹木概略位置手繪于紙質(zhì)底圖上，并手工記錄相關屬性信息，而本系統(tǒng)則可利用點、線、面等矢量要素采集和編輯功能，精確繪制房屋和樹木地理位置，并將調(diào)查得到的所有屬性信息通過隨記標注、照片掛接點的形式直接標注于電子底圖中，如圖3～圖4所示。

圖3 房屋調(diào)繪核查界面

圖4 樹木調(diào)繪核查界面

3)交叉跨越測量

原有的交叉跨越測量方式是通過GPS-RTK現(xiàn)場采集位置，再利用全站儀測量高度，相關屬性信息記錄于紙質(zhì)底圖上。采用本系統(tǒng)可直接利用數(shù)據(jù)采集模塊實時獲取交叉跨越點的坐標，但跨越點的精確高度暫時還需要全站儀來補充測量，交叉跨越的電壓等級、桿塔類型等信息可直接輸入到移動外業(yè)調(diào)繪核查系統(tǒng)中。

2.2 精度驗證

使用本系統(tǒng)之前，作業(yè)人員就利用地形圖、影像等資料，選取測區(qū)內(nèi)的部分已知控制點對該系統(tǒng)的GPS定位精度進行了驗證，發(fā)現(xiàn)位置偏差都在合理范圍內(nèi)，可以滿足輸電線路測量定位精度的要求。另外，使用車載記錄軌跡點的方式，對某條約3 km的市區(qū)道路進行了軌跡記錄測試，將軌跡點與現(xiàn)有地圖數(shù)據(jù)進行疊加后，發(fā)現(xiàn)93%的軌跡點都落在實際行進車道內(nèi)，只有少數(shù)粗差點偏離車道[10]，因此可以得出，本系統(tǒng)的定位精度可以滿足輸電線路測量的要求。

3 結(jié)語

本文結(jié)合工作實際，基于當前成熟的Android平臺設計開發(fā)了輸電線路移動外業(yè)調(diào)繪核查系統(tǒng)，該系統(tǒng)大大提高了輸電線路外業(yè)調(diào)繪核查的生產(chǎn)效率，減輕了測量人員的勞動強度。目前，該系統(tǒng)已成功應用于多個輸電線路測量項目中。