周紅宇，肖偉紅，陶曉學(xué)

(中國能源建設(shè)集團(tuán)甘肅省電力設(shè)計院有限公司，甘肅 蘭州 730050)

當(dāng)前輸電線路勘測工程，塔基斷面圖是合理配置鐵塔高低腿、高低基礎(chǔ)以及確定土石方開挖等重要依據(jù)。塔基斷面數(shù)據(jù)的主要來源有三種：①經(jīng)緯儀實測平距與高差；②利用全站儀測量得到平面坐標(biāo)或平距與高差；③GPS實時厘米級定位測得平面坐標(biāo)或平距與高差。測繪人員需要對不同來源的塔基數(shù)據(jù)進(jìn)行處理成圖，以便設(shè)計人員進(jìn)行有效的工作。面對大量的塔基數(shù)據(jù)，在判讀、記錄、輸入、成圖等過程中工作量大，難免出現(xiàn)差錯，并且塔基數(shù)據(jù)的檢查校核需要大量的、重復(fù)的工作，費時費力并且還會留下質(zhì)量隱患。因此，實現(xiàn)塔基斷面自動化繪制對提高輸電線路勘測工作效率、提升成果質(zhì)量、節(jié)省成本有著重要的意義。

1 塔基斷面繪制現(xiàn)狀

塔基斷面圖便于高壓鐵塔的配置，主要突出塔腿方向地形起伏。塔腿方向為塔位中心到前后兩個塔位中心方位角的平分線左右各45°，線路兩側(cè)相鄰塔腿角平分線方向即為橫擔(dān)方向。塔腿角度由塔位中心到后視塔位為起始基準(zhǔn)，順時針依次為A、B、C、D腿，相鄰塔腿夾角為90°。鐵塔分為直線塔和轉(zhuǎn)角塔，都包括中心樁O、四個塔腿。直線塔與轉(zhuǎn)角塔不同之處在于塔腿角度，如圖1為直線塔，直線塔腿角度中心樁與后視順時針旋轉(zhuǎn)A腿45°、B腿135°、C腿225°、D腿315°。轉(zhuǎn)角塔腿與轉(zhuǎn)角s有關(guān)，原線路方向與轉(zhuǎn)角后前進(jìn)方向的夾角s為轉(zhuǎn)角，利用角平分線確定塔腿，左轉(zhuǎn)則減去轉(zhuǎn)角一半，右轉(zhuǎn)則加上轉(zhuǎn)角一半。如圖2為左轉(zhuǎn)A腿角度45°－s/2，B腿角度135°－s/2，C腿角度225°－s/2，D腿角度315°－s/2。如圖3為右轉(zhuǎn)A腿角度45°+s/2，B腿角度135°+s/2，C腿角度225°+s/2，D腿角度315°+s/2。

目前，塔基主要采用以下四種方式繪圖①現(xiàn)場記錄塔腿點與中心樁的平距與高差，按一定格式生成數(shù)據(jù)文件，最后在AutoCAD標(biāo)準(zhǔn)模板中手動輸入數(shù)據(jù)，繪制成塔基斷面圖②現(xiàn)場采集平面坐標(biāo)x、y、h，人工判讀量取塔腿點與中心樁的距離和高差，按一定的格式生成數(shù)據(jù)文件，最后在AutoCAD標(biāo)準(zhǔn)模塊中輸入數(shù)據(jù)生成塔基斷面圖。③采集平面坐標(biāo)，將塔腿地形點編碼，內(nèi)業(yè)采用電子表格自動計算塔腿地形點的平距與高差，編制程序讀取平距與高差數(shù)據(jù)，自動插入標(biāo)準(zhǔn)圖框，生成塔基斷面圖。④將原始數(shù)據(jù)x，y，h導(dǎo)入到圖形化界面中，自動提取塔腿地形點，在模板文件中生成斷面圖。

第一種方式現(xiàn)場需要單獨一個記錄數(shù)據(jù)，內(nèi)業(yè)需人工輸入數(shù)據(jù)、工作量大、極易出錯。第二種方式雖不需現(xiàn)場記錄數(shù)據(jù)，但內(nèi)業(yè)需判讀量取數(shù)據(jù)，輸入數(shù)據(jù)，工作量大，效率低。第三種方式提高工作效率和質(zhì)量，但數(shù)據(jù)需要編碼，制定特定格式數(shù)據(jù)文件，預(yù)處理工作多。第四種方式已實現(xiàn)自動化提取塔腿點，但點名，平距，高差格式的文件無法自動繪制斷面圖。

基于VBA For AutoCAD的輸電線路塔基斷面圖自動化繪制系統(tǒng)，針對以上模式存在不足，實現(xiàn)自動提取塔腿地形點坐標(biāo)，識別平距與高差格式數(shù)據(jù)，自動生成標(biāo)準(zhǔn)塔基斷面圖。

圖1 直線塔基

圖2 左轉(zhuǎn)塔基

圖3 右轉(zhuǎn)塔基

2 系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn)

2.1 開發(fā)平臺選擇

目前，輸電線路設(shè)計制圖軟件以AutoCAD為主，地形圖繪制軟件主要以南方CASS為主，CASS是南方測繪公司基于AutoCAD二次開發(fā)的一套地形圖繪制軟件。Visual Basic for Application(簡稱VBA)是屬于AutoCAD第三代開發(fā)工具，是新一代標(biāo)準(zhǔn)宏語言，提供面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計方法，并提供相當(dāng)完整的程序設(shè)計語言[7]。VBA與VB有著幾乎相同的開發(fā)環(huán)境，功能強大易于掌握、結(jié)構(gòu)精簡、代碼運行效率高。本系統(tǒng)選擇AutoCAD為平臺，全面結(jié)合AutoCAD與CASS功能，利用VBA開發(fā)工具，實現(xiàn)塔基斷面圖自動繪制。

2.2 自動繪制塔基斷面圖流程設(shè)計

在AutoCAD中設(shè)計塔基斷面菜單欄，在下拉菜單欄有①讀入文件繪制斷面命令；②選擇塔基數(shù)據(jù)繪制命令。

讀入文件繪制斷面命令的主要流程如圖4。①基本參數(shù)設(shè)置：塔基序號、塔基名稱、塔基圖號、比例尺、塔腿數(shù)；②選取標(biāo)準(zhǔn)圖框；③讀入塔基文件；④繪制塔基斷面圖；⑤斷面圖保存。

選擇塔基數(shù)據(jù)繪制命令的主要流程如圖5。①基本參數(shù)設(shè)置：塔基序號、塔基名稱、塔基圖號、工程序號、閥值、比例尺、測量范圍；②選擇標(biāo)準(zhǔn)圖框；③確定后視、中心樁、前視坐標(biāo)；④選取數(shù)據(jù)；⑤建立dwg圖形文件；⑥自動繪制塔基斷面圖；⑥斷面圖保存。

圖4 流程圖

圖5 流程圖

2.3 塔基斷面圖自動繪制實現(xiàn)原理

在AutoCAD中增加菜單或通過命令行，啟動塔基斷面功能，按照操作流程即可完成斷面圖繪制。塔基斷面圖繪制方法中包括①選擇塔基數(shù)據(jù)繪制斷面圖；②讀入文件繪制斷面圖。

選擇塔基數(shù)據(jù)繪制斷面圖方法中首先構(gòu)造選擇集，因CASS軟件高程點是塊，注記是塊的屬性，所以篩選條件設(shè)置為圖層、類型、塊名，將篩選出的高程點存放到數(shù)組變量中。其次通過后視、中心樁、前視及塔腿各方向的幾何關(guān)系，自動查找A、B、C、D腿上高程點，t為閥值，D為任意高程點距塔腿的垂直距離，若D＜t，則認(rèn)為高程點在塔腿斷面上。F為測量范圍，G為高程點距離中心樁的距離，若G＜F，則認(rèn)為高程點在測量范圍內(nèi)。計算塔腿高程點與中心樁的平距與高差存放在列表中，格式為點名，平距，高差，列表框數(shù)據(jù)可以編輯。最后生成斷面圖，包括①加載標(biāo)準(zhǔn)圖框，并將塔基序號、塔基圖號等信息輸入模板。②遍歷列表中所有數(shù)據(jù)，根據(jù)點名的不同，分別生成塔腿斷面線。

讀入文件繪制斷面圖方法中首先讀入電力之星導(dǎo)出的塔基斷面數(shù)據(jù)(格式為點名，X，Y，H，平距，高差，塔基名)，在外業(yè)采集塔基地形點時，已將塔腿地形點編碼，例如A腿地形點用A字母編碼，B、C、D腿分別用B、C、D字母編碼，其它地形點不允許用A、B、C、D字母編碼。其次遍歷文件，提取塔基名并放到列表中，選中列表中塔基名并再次遍歷文件。最后根據(jù)點名將A、B、C、D腿的平距與高程信息存放到四個數(shù)組中，調(diào)用命令生成斷面線，塔基序號、塔基名稱、塔基圖號將自動生成到插入的圖框中。

2.4 塔基斷面圖實現(xiàn)

本文選取錫盟－江蘇±800 kV特高壓直流輸電線路工程實例進(jìn)行應(yīng)用，該線路工程總長度共計85 km，塔基外業(yè)測量采用RTK和全站儀的作業(yè)模式。利用塔基斷面圖自動化繪制系統(tǒng)如圖6，繪圖時間為原繪圖時間的10%以下，工作效率與成圖質(zhì)量明顯提高。塔基斷面圖成果如圖7。

3 結(jié)語

本文介紹現(xiàn)階段塔基斷面圖數(shù)據(jù)采集方法，對塔基斷面繪制現(xiàn)狀進(jìn)行分析，設(shè)計出塔基斷面圖自動化繪制的流程和方法，利用AutoCAD平臺，選擇VBA程序設(shè)計語言二次開發(fā)，實現(xiàn)塔基斷面圖自動繪制。在AutoCAD圖形化界面下，既能自動化處理點名，平距，高差格式的塔基斷面數(shù)據(jù)，又能處理點名，X，Y，H格式塔基斷面數(shù)據(jù)，大幅提升內(nèi)業(yè)作業(yè)效率，同時減少人為失誤率，提升成果質(zhì)量。具有較高的應(yīng)用推廣價值。

圖6 自動繪制斷面圖運行界面

圖7 塔基斷面成果圖

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