架空送电线路塔基断面自动化绘制

姚 磊，剧成宇

1.河南省众慧电力工程咨询有限责任公司，河南郑州 450007

2.河南省电力勘测设计院，河南郑州 450007

0 引言

近年来随着我国电力事业飞速发展，特高压工程日益增多，尤其在山区丘陵地形中，塔基断面图是结构专业在塔基边坡保护、配制边坡、高低腿、挡土墙、排水沟等的重要参考数据。传统生成塔基断面图是基于内业的人工绘制，在地形复杂和塔基数目庞大的情况下，这种方法不仅效率低下，而且易于出错。本文根据溪洛渡～浙西±800kV直流特高压线路工程湘西段工作中的实际情况，以CASS2008和MATLAB等工具为软件支持，分析了野外测量作业数据编码方式，基于MATLAB编写程序，自动读取地形数据，生成塔基断面图，减少了人工误差，提高了工作效率。

1 线路塔基外业测量方法

1.1 特高压线路塔腿及横担方向

特高压线路四个塔腿方向为塔位中心到前后两个塔位的方位角角平分线左右45°。特高压塔基断面包括塔腿方向以及相邻两个塔腿方向角平分线（即横担方向）的四个方向，共八个方向。线路后方向为E。线路左横担方向为F，线路前进方向为G，右横担方向为H。四个塔腿方向由塔位中心到前后两个塔位的方位角角平分线为起始基准，顺时针依次为A、B、C、D。相邻腿间夹角为90°。直线塔和转角塔塔基断面的表示如图1、2所示。

图1 直线塔塔腿方向定位

图2 转角塔塔腿方向定位

1.2 野外线路塔基测量

外业中，由于湘西山区植被茂密、高大林木较多，影响GPS/RTK的测量效率，且仅使用GPS/RTK单一模式，高大林木遮挡卫星信号严重，精度差，需砍伐树木，破环了生态环境。所以外业尽可能采用全站仪配合RTK的作业模式。在该工程的运用表明，此作业模式在山区塔基测量中效率高，精度好，而且只要保证全站仪通视即可，保护了山区自然环境。首先利用GPS/RTK测定塔位中心，再测定辅助桩，以便全站仪的施测。其次在塔位中心架设全站仪，后视辅助桩，按方位角沿上述八个方向进行地形测量。为满足结构专业需求，特高压塔基地形图测量比例尺为1：300，测量范围以塔位中心为圆心，长度25m为半径。准确测定四个塔腿的基础中心高程以及兜土点高程。除此8个方向外，必要地形特征点如变坡处、陡坎、山脊走向等，需现场加测。

2 内业塔基断面绘制

外业完成后，内业进行原始数据处理，利用计算机进行数据传输以及数据格式整理，生成可直接导入CASS软件的“.dat”文件。利用Cass绘制塔基地形图，等高线间距为0.5m。然后沿1.1中所述塔基8个方向在塔基地形图上提取断面数据，具体操作方法为：以塔基中心为起点，以5m为间隔沿各方向取点；记录下各点距离塔基中心的距离d和高程h，为了防止出错，需将此两项数据交由项目校核人校核通过才能进行下一步处理；然后将A、B、C、D四个方向上点的d乘以-5，E、F、G、H方向上点的d乘以5，所有点的高程乘以5，最后将这些点的d和h整理为CASS软件数据格式，将该数据导入CASS软件即可绘制塔基断面图。此方法费时费工，且最重要的是需多人校核，出错率高。

3 塔基地形图绘制传统方法改进

首先利用CASS在塔基地形图自动提取断面数据，然后基于MATLAB平台编写程序生成CASS简码文件，实现塔基断面绘制自动化，不仅大大提高绘图效率，减少测绘人员内业工作量，也减少了绘制过程中的出错概率。以下为操作流程。

1）在塔基地形图上量取断面数据

沿塔基8个方向画多段线，然后在CASS工具栏中选择“工程应用——生成里程文件——由复合线生成——普通断面”，弹出对话框如图3所示。为后续程序生成成图简码文件，所以里程文件名格式应为nnn*.hdm，其中：nnn为塔基序号，*为方向代码。重复上述步骤直至塔基八个方向断面数据全部生成

图3 CASS软件自动提取断面数据

2）将*.hdm文件转换为*.txt文件

将CASS生成的hdm格式批量转换为txt格式文本文件，便于使用本文编译程序调用。单击电脑“开始”菜单，选择“运行”，输入cmd，弹出DOS对话框。

在DOS对话框中进入hdm文件所在文件夹，然后输入“ren空格*.hdm空格*.txt”即可，如图4所示。

图4 批量修改文件后缀名

3）生成简码文件

本文编写的程序界面如图5所示，首先点击“读取复合线断面数据”，一次性读入8个方向的断面数据，然后分别生成简码文件和一般CASS成图文件。

图5 基于MATLAB编写的塔基断面自动生成程序

至此，CASS成图的简码文件已生成，打开CASS，选择工具栏“绘图处理——简码识别”，选择刚刚生成的简码文件“nnnjm.dat”（其中“nnn”为塔基序号），即可实现各个断面点自动连线。最后插入标准断面图框，生成标准塔基断面图。

4 结论和展望

上述对塔基断面图绘制方法的改进在溪洛渡-浙西工程中得到了大力的推广和使用，大大提高了内业处理资料的效率和准确性，也将测量人员从繁重的内业工作中解放出来。针对山区线路个别塔基地形非常破碎、复杂，且该程序不能自动调整步长导致的提取的断面数据不能较真实的反映实际地形，下一步对程序进行改进，使之能跟随地形变化的剧烈和频繁程度自动调整断面数据提取的步长，提高塔基断面图绘制的精度。

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