秦增忍
【摘 要】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,以致勞動強度高、成圖耗時長,成為內(nèi)業(yè)整理的一項難題。本課題提出一套塔基斷面自動成圖思路,使用VB/VC編程形成功能模塊,通過人機交互方式,實現(xiàn)塔基數(shù)據(jù)的自動編輯、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。
【關(guān)鍵詞】輸電線路 塔基斷面 自動成圖
塔基測量是輸電線路測量中的一項重要工作,主要包括塔基斷面測量及塔位地形測量兩項任務(wù)。塔基斷面圖是塔腿和基礎(chǔ)設(shè)計的主要依據(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,然后通過坐標反算,將每個塔腿測量特征點至中心樁的距離、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)逐點比對,檢查錯誤、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,每基塔基特征點數(shù)量在30至50點不等,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時間長、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,主要歸類為“塔基數(shù)據(jù)整理耗費時間長”和“一次成圖差錯率高”兩類現(xiàn)象。如圖1所示。
圖1 原因分析關(guān)聯(lián)圖
2 技術(shù)路線
經(jīng)過對現(xiàn)狀全面細致地分析,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)自動提取塔位名稱及坐標;(4)自動計算塔基起始方位角;(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)點位遺漏校核;(13)提交最終成果。
3 功能實現(xiàn)
3.1計算塔基方向線
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)點位編號(首字母為J或Z)識別塔位。故現(xiàn)場測量之時,需對點位編碼方式進行統(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”為形式進行編碼(注:此處為塔位序號,無首字母)。如點號“18-T5”表示序號為18塔位的第5個塔基數(shù)據(jù),依此類推;(3)塔位之間所測量的斷面點,以“后進方向塔位序號+D(斷面數(shù)據(jù)代碼)+數(shù)據(jù)序號” 為形式進行編碼(注:此處為塔位序號,無首字母)。如點號“25-D1”表示序號為25與26塔位之間所測量的第1個斷面數(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號刪除或修改為斷面點號或塔基點號;(5)此編碼格式的要求,旨在輔助程序直接識別塔位號。
3.1.2塔基斷面起始方向線的確定
(1)選定塔位后,程序自動識別該塔位相鄰的前進與后退方向的兩基塔位數(shù)據(jù);(2)使用相鄰塔位坐標計算方位角;(3)以方位角夾角計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,以及實現(xiàn)塔基成圖一體化總體構(gòu)想,采用VB 6.0進行模塊代碼的編制。
3.2.1讀入數(shù)據(jù)文件
將后處理程序中測量數(shù)據(jù)導(dǎo)入該模塊。選項中支持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)自動排序:可按照線路前進方向、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、增加及移動點位: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)
圖2 塔基斷面數(shù)據(jù)提取
(1)確定數(shù)據(jù)的提取原則。1)程序自動計算各塔位中心點至各測量點位的方位角、距離及高差;2)與塔基各方向線比對,計算各測量點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,將測量點位與塔位中心的距離自動歸算至各方向線上;
(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)。
①
②
(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。
(5)歸中偏移量。根據(jù)地形情況以及,設(shè)置點位偏離方向線的最大距離或偏角。1)偏距設(shè)置(①)。一般坡度較大的山區(qū)地形應(yīng)設(shè)置為0.5m以下;坡度較緩的丘陵及平地,可視情況設(shè)置0.5m~2m之間。2)偏角設(shè)置(②)。由于隨點位距中心樁的距離增大,相同偏角的偏距也隨之增大。故一般坡度較大的山區(qū)地形應(yīng)設(shè)置為3°以內(nèi);坡度較緩的丘陵及平地,可視情況設(shè)置在3°~5°之間。
①
②
(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。
(7)提取點位列表展示。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位(塔基方向代碼顯示在該行數(shù)據(jù)后)。
(8)點位視圖。圖2中右側(cè)視圖內(nèi)展示塔基測量點位及方向線,并標注線路前進方向箭頭,所采用的點位在點位視圖內(nèi)以紅色符號標識,以區(qū)分于未采用點位,便于人機交互識別遺漏、錯選的點位。
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代碼實現(xiàn)如下公式算法,直接計算各點位于中心樁位的距離、高差。同時,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)
圖3 塔基數(shù)據(jù)文件
(1)樁號自動提取;(2)樁位坐標提取(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)字為歸算后的點位至中心樁位距離,后者為點位與樁位高差;(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)
圖4 塔基斷面一體化成圖流程
4 效果檢驗
使用塔基斷面一體化成圖軟件后,效率提升、差錯率降低,主要表現(xiàn)在以下方面;
(1)人機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)校核時間;(4)使用坐標反算塔位中心至各地形點距離及高差,并歸算至塔基斷面各方向,避免了塔基數(shù)據(jù)手工抄錄、輸入過程中的錯誤;(5)人機交互提取塔基數(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)計算塔基起始方向,定向準確,避免了塔基數(shù)據(jù)定向錯誤提取塔基數(shù)據(jù);
5 經(jīng)濟效益
使用塔基斷面一體化成圖系統(tǒng),實現(xiàn)了數(shù)據(jù)處理的全程自動化,突破性的提高成圖效率,降低成品差錯率,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,縮短了勘測設(shè)計工期,為工程后期施工建設(shè)提供了有利條件。
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