王明文，張 超，王 寧，李 欣

(1. 長(zhǎng)春市測(cè)繪院，吉林 長(zhǎng)春 130000；2. 中國(guó)能源建設(shè)集團(tuán)江蘇省電力設(shè)計(jì)院有限公司，江蘇 南京 211102)

0 引言

輸電線路勘察設(shè)計(jì)是一項(xiàng)多專業(yè)協(xié)同作業(yè)的工作，其中測(cè)量專業(yè)通過(guò)外業(yè)的觀測(cè)、定位以及內(nèi)業(yè)AutoCAD成圖，生成塔基地形圖、斷面圖等基礎(chǔ)資料[1]，為電氣專業(yè)排塔位、結(jié)構(gòu)專業(yè)配置塔腿等提供有力支持[2]。然而目前測(cè)量?jī)?nèi)業(yè)數(shù)據(jù)處理及AutoCAD成圖是一個(gè)繁瑣冗雜、需重復(fù)操作的工作，費(fèi)時(shí)費(fèi)力、效率不高。

AutoCAD允許用戶根據(jù)行業(yè)和項(xiàng)目的需要進(jìn)行二次開(kāi)發(fā)，并提供了豐富的二次開(kāi)發(fā)工具，如 AutoLisp、VBA、ObjectARX、AutoCAD.NET等，既可以實(shí)現(xiàn)多種圖形的繪制，還支持批量打開(kāi)、修改和打印圖紙，為工程制圖設(shè)計(jì)提供了極大的便利。針對(duì)AutoCAD的二次開(kāi)發(fā)已經(jīng)廣泛應(yīng)用于機(jī)械制圖、建筑制圖、公路鐵路斷面繪制中[3-6]。針對(duì)輸電線路塔基斷面的快速成圖，周浪[7]等基于AutoLisp設(shè)計(jì)程序自動(dòng)提取塔基斷面，喬金海[8]等設(shè)計(jì)了可視化的塔基斷面自動(dòng)化成圖系統(tǒng)，均提高了繪圖效率。但除此之外，輸電線路工程測(cè)量的內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)處理還包含圖紙內(nèi)容批量變更、繪制林木包絡(luò)線、線路改線后的內(nèi)容修改等諸多工作，同樣需要改進(jìn)流程、提高效率。本文針對(duì)輸電線路工程測(cè)量?jī)?nèi)業(yè)數(shù)據(jù)處理的各個(gè)工作環(huán)節(jié)，采用AutoCAD.NET技術(shù)設(shè)計(jì)了相應(yīng)的程序功能模塊，形成系統(tǒng)，能夠提升工作效率，降低內(nèi)業(yè)勞動(dòng)強(qiáng)度，提高準(zhǔn)確率。

1 輸電線路測(cè)量?jī)?nèi)業(yè)數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)

輸電線路測(cè)量?jī)?nèi)業(yè)是一項(xiàng)精度要求很高的工作，其輸出的塔基斷面、塔基地形圖將直接作為電氣專業(yè)科學(xué)預(yù)排塔位、經(jīng)濟(jì)型評(píng)價(jià)，結(jié)構(gòu)專業(yè)進(jìn)行塔基邊坡保護(hù)、擋土墻設(shè)計(jì)、配置高低腿等的重要依據(jù)[9]。內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)處理也是一項(xiàng)紛繁復(fù)雜、需不斷重復(fù)的工作，除了塔基斷面、塔基地形之外，還要繪制林木包絡(luò)線、為巖土專業(yè)提供線路全線的塔腿坐標(biāo)。在特高壓輸電線路工程中，由于各單位是分標(biāo)段開(kāi)展工作，最終的塔號(hào)往往需要變更調(diào)整，所以現(xiàn)場(chǎng)已經(jīng)整理好的塔基地形圖、塔基斷面圖和拆房分幅圖內(nèi)的塔位名稱都需要進(jìn)行變更。工作量大，如果人工逐一進(jìn)行繪制和修改，不但耗費(fèi)時(shí)間，準(zhǔn)確率也難以保證[10]。

目前也存在各種二次開(kāi)發(fā)小工具，可滿足部分需求，但是這些小工具無(wú)法集成在一起，可操作性體驗(yàn)較差。因此有必要對(duì)AutoCAD進(jìn)行相應(yīng)的二次開(kāi)發(fā)，形成測(cè)量?jī)?nèi)業(yè)輔助系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)一站式操作，無(wú)需切換平臺(tái)，能夠進(jìn)行批量操作，提高效率和準(zhǔn)確率。

2 測(cè)量?jī)?nèi)業(yè)輔助系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與功能

2.1 總體設(shè)計(jì)

針對(duì)輸電線路測(cè)量?jī)?nèi)業(yè)工作的現(xiàn)狀，通過(guò)梳理其業(yè)務(wù)流程，使用AutoCAD.NET技術(shù)開(kāi)發(fā)測(cè)量?jī)?nèi)業(yè)輔助系統(tǒng)。為了減少軟件的交互操作，本系統(tǒng)采用菜單的形式內(nèi)置于AutoCAD中，與AutoCAD融為一體。如圖1所示，該內(nèi)業(yè)輔助系統(tǒng)包括以下功能：①生成塔基地形圖和塔基斷面圖；②圖紙批量改名；③批量輸出塔基斷面；④提取自動(dòng)提取輸電線路全線的林木包絡(luò)線；⑤計(jì)算所有塔位的塔腿坐標(biāo)；⑥對(duì)拆房分幅圖和平斷面圖進(jìn)行里程批量更正。

圖1 系統(tǒng)功能模塊圖

2.2 功能模塊

如圖2所示，內(nèi)業(yè)人員首先需要外業(yè)采集回來(lái)的塔樁位以及碎步點(diǎn)坐標(biāo)數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理，檢驗(yàn)數(shù)據(jù)的有效性、剔除不合格的數(shù)據(jù)；然后將所有碎步點(diǎn)展到AutoCAD中繪制地形以及整飾圖面，設(shè)置好相關(guān)參數(shù)，生成規(guī)定格式的塔基地形和塔基斷面圖，既可以單獨(dú)生成斷面，也可以進(jìn)行批量處理。終勘定位結(jié)束后，根據(jù)電氣專業(yè)提供的最新塔位名稱，對(duì)所有的塔基地形和斷面圖進(jìn)行批量改名。此外還要提取林木包絡(luò)線、計(jì)算塔腿坐標(biāo)，當(dāng)發(fā)生改線時(shí)，對(duì)平斷面圖和拆房分幅圖的里程進(jìn)行修改。

圖2 部分模塊業(yè)務(wù)流程圖

2.2.1 繪制塔基地形圖和斷面圖

塔基地形圖和塔基斷面圖是高壓架空輸電線路工作的重要組成部分，是結(jié)構(gòu)專業(yè)進(jìn)行鐵塔設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)資料。關(guān)于塔基斷面自動(dòng)化繪制，目前已見(jiàn)于多篇文獻(xiàn)，但多適用于緩坡等具有規(guī)律趨勢(shì)的地形，當(dāng)遇到陡坡、梯田或茂密叢林等地形時(shí)，會(huì)遇到個(gè)別地形點(diǎn)無(wú)法獲取，內(nèi)業(yè)需要較為復(fù)雜的編輯和轉(zhuǎn)換工作?？紤]到在AutoCAD中進(jìn)行圖形的二次編輯較方便，而且符合測(cè)繪人員的工作習(xí)慣，本文基于AutoCAD的工作界面進(jìn)行二次開(kāi)發(fā)：面臨復(fù)雜地形如圖3(a)、圖3(b)所示，或障礙物無(wú)法測(cè)點(diǎn)時(shí)，測(cè)量人員可以根據(jù)外業(yè)的觀察在AutoCAD中合理增加或調(diào)整高程點(diǎn)，在此基礎(chǔ)上使用該輔助系統(tǒng)的“塔基地形斷面”功能，只需點(diǎn)選小號(hào)方向點(diǎn)、中心樁位、大號(hào)方向點(diǎn)，設(shè)置好斷面線范圍等參數(shù)，即可生成規(guī)定格式的塔基斷面圖。同時(shí)，還可以輸出不同方向基準(zhǔn)和高程基準(zhǔn)的塔基地形圖，操作界面如圖4所示。

圖3 陡坡地形和梯田地形示意圖

圖4 塔基地形斷面生成模塊界面

2.2.2 批量繪制塔基斷面圖

通常情況下，一條特高壓輸電線路通常有上千個(gè)塔位，平均到每個(gè)標(biāo)段幾百個(gè)塔，塔基斷面的繪制工作量巨大，因此考慮利用多個(gè)塔位的所有碎步點(diǎn)批量生成塔基斷面，極大降低勞動(dòng)強(qiáng)度，提高工作效率。如圖5所示，讀入塔位坐標(biāo)文件，框選或?qū)胨懈叱厅c(diǎn)，即可輸出全部的塔基斷面，如圖6所示。

圖5 批量繪制塔基斷面模塊界面

圖6 塔基斷面圖

在特殊情況下需要剖等高線生成塔基斷面圖，如在山區(qū)線路中采用無(wú)人機(jī)激光雷達(dá)，外業(yè)結(jié)束后可自動(dòng)生成作業(yè)區(qū)(如線路左右各20 km的條帶)的等高線，測(cè)量人員在經(jīng)過(guò)野外實(shí)地高程點(diǎn)校核后，可使用該等高線圖直接生成塔基斷面。如圖5所示，高程點(diǎn)來(lái)源選擇“等高線”即可。與“Excel表格”和“CAD框選”兩種方式的不同之處在于，“等高線”模式需要獲取斷面線所經(jīng)過(guò)的每條等高線上的高程屬性信息，結(jié)合交點(diǎn)的平面位置，即得到每個(gè)三維的高程點(diǎn)。

2.2.3 圖紙批量更名

特高壓線路終勘定位一般分標(biāo)段進(jìn)行，每個(gè)標(biāo)段都是從1開(kāi)始遞增編號(hào)，但最后提交的成果資料通常會(huì)重新統(tǒng)一編號(hào)。因此需要對(duì)所有已經(jīng)整理好的圖紙如塔基地形圖、塔基斷面圖以及拆房分幅圖進(jìn)行修改，涉及很大的工作量，因?yàn)椴坏薷膱D紙名稱，還要修改圖紙內(nèi)部的塔位名稱或編號(hào)。筆者開(kāi)發(fā)的內(nèi)業(yè)輔助系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)所有圖紙的批量自動(dòng)更名，如圖7所示，用戶只需設(shè)置好圖紙?jiān)绰窂?、目?biāo)路徑，讀入塔位對(duì)照表，即可對(duì)塔基地形圖、塔基斷面圖和拆房分幅圖進(jìn)行一鍵批量修改。

圖7 圖紙批量更名模塊

2.2.4 其他功能

該輔助系統(tǒng)還能夠自動(dòng)提取輸電線路全線的林木包絡(luò)線，并轉(zhuǎn)換成SLCAD架空輸電線路平斷面處理及定位CAD系統(tǒng)內(nèi)部的碎步點(diǎn)及連線；根據(jù)塔的根開(kāi)及前后轉(zhuǎn)角計(jì)算所有塔位的塔腿坐標(biāo)；發(fā)生改線后可重復(fù)利用的拆房分幅圖和平斷面圖進(jìn)行里程批量更正。

3 實(shí)例應(yīng)用

本文選取某特高壓交流線路工程實(shí)例進(jìn)行應(yīng)用。該標(biāo)段沿線地貌以丘陵、梯田為主，存在少量的山地和平原，全長(zhǎng)99 km，需繪制塔基地形圖192幅，塔基斷面圖384幅，拆房分幅圖231幅。如圖8所示，采用傳統(tǒng)方式由1人繪制塔基地形和斷面，大約需要12 h，使用本文內(nèi)業(yè)輔助系統(tǒng)只需要1 h；人工逐一修改上述圖紙的名稱及內(nèi)容里的塔位編號(hào)，需要6 h，使用本系統(tǒng)僅需要10 min就可完成。

圖8 人工與自動(dòng)化工作時(shí)長(zhǎng)對(duì)比圖

4 結(jié)語(yǔ)

本文針對(duì)輸電線路測(cè)量?jī)?nèi)業(yè)的業(yè)務(wù)現(xiàn)狀，開(kāi)發(fā)了基于AutoCAD的內(nèi)業(yè)輔助系統(tǒng)，能夠單獨(dú)、批量生成塔基斷面圖，輸出不同形式的塔基地形圖，批量修改圖紙內(nèi)容等，提升工作效率和準(zhǔn)確率。