基于AutoLISP的数字地形图塔基断面自动提取程序设计

周 浪，赵胜其，杨春燕，刘海军

(1.国核电力规划设计研究院重庆有限公司，重庆 401121；2.重庆同丰工程管理咨询有限公司，重庆 401121 )

基于AutoLISP的数字地形图塔基断面自动提取程序设计

周 浪1，赵胜其1，杨春燕2，刘海军1

(1.国核电力规划设计研究院重庆有限公司，重庆 401121；2.重庆同丰工程管理咨询有限公司，重庆 401121 )

随着电力事业的发展，架空送电线路电力勘测塔基断面显得十分重要，同时也是结构专业塔基基础设计的参考依据。文中分析目前电力勘测塔基断面获取的方法和DXF文件的编码格式，利用实测的大比例尺数字塔基地形图，基于AutoLISP编程实现数字塔基、地形图塔基断面自动提取存储的方法。提取的塔基断面数据与实测数据对比，证明方法具有可靠性、准确性、自动化程度高等特点，满足设计要求，弥补传统塔基断面数据获取的不足，提高数据处理效率。

塔基断面；AutoLISP；数字地形图；DXF；程序设计

随着我国电力事业的大力发展，架空送电线路工程建设不断增多，对于电力勘测的要求越来越高，为了实现选择合理的基础形式、减少基础开挖、保护生态环境、降低成本的目的，线路结构设计会根据架空送电线路的电压等级、塔型，要求线路勘测人员测绘塔基地形图、塔基断面图[1]。塔基断面数据的获得不仅是架空送电线路电力勘测工作的重点内容，而且它为架空送电线路结构专业就塔基边坡保护、边坡设计、挡土墙设计、排水沟设计、配置高低腿等提供重要参数[2]。

目前，电力勘测中塔基断面的数据来源有：经纬仪实测方法，存在数据记录、录入、判别、计算、成图等多个环节，数据获取时间长、易于出错、效率低；全站仪实测方法，地形条件要求高，设站次数增加，增大出错机率，测点重复，劳动强度加大，作业时间增长[3]，对于山区丘陵地区极易受到地形条件限制；GPS-RTK技术实测方法，易于获取、效率高，但是受林区、地形、基站信号等影响比较大；地形图量测方法，断面数据易于获取，但是数据不便于线路结构专业设计使用[4-5]。本文提出基于AutoLISP语言并分析DXF数据文件编码格式，利用数字高程模型编制的等高线，结合地形和高程模型进行等高线的编辑、提取，并从数字地形图上获取地形高程要素的属性值[6]，来实现对数字地形图上杆塔塔基断面数据的自动获取成图，为架空送电线路结构设计提供基础数据。

1 程序设计原理

1.1 程序设计流程

本程序用AutoLISP语言编写主程序和DCL用户界面，程序流程如图1所示。

图1 程序流程

1.2 DCL对话框设计

在设计对话框之前，先要整理出需要设置的各个模块及功能，从对话框本身开始，按照从上到下、从左到右的顺序布置合适的控件。本文设置3个转角分别表示图绘制、中心桩坐标拾取、塔基参数设置，DCL效果图如图2所示。

图2 DCL效果

1.3 塔基断面计算原理

目前，高压架空送电线路杆塔类型主要分为直线塔、转角塔、直转塔(即小角度的转角塔)。如图3所示，A，B，C，D为4个塔腿方向(特高压线路要求测8个方向)，角θ为转角,直线塔转角为0，OM为与转角θ的补角角平分线，J1，J2为前后桩位，JN为中心桩，X，Y为坐标轴(本文中的直线计算均按方位角计算)。在数字地形图中，常用的实体对象有点(point)、直线(line)、多段线(polyline)、圆(circle)等，用来表示等高线的实体对象是多段线，多段线分为“AcDb3dPolyline”、“AcDb2dPolyline”、“AcDbPolyline”，多采用后两者，多段线具有elevation属性，即高程值属性。本文主要利用桩位J1，JN，J2的坐标数据判断线路转向,计算A，B，C，D4个塔腿的方位角，同时根据塔腿的根开长度绘制各个塔腿切线(直线)，记录塔腿切线的图元名；利用选择集函数获取与每个塔腿切线相交的等高线(即多段线)，求取与塔腿切线相交的多段线的交点集，同时把相交的多段线的elevation值写入交点集坐标信息当中，利用筛选排序函数，返回满足要求的交点集；根据DXF文件编码格式和塔基断面图格式，利用中心桩JN和交点集，计算断面数据，按照DXF文件编码格式和塔基断面图写入DXF文件当中。

1)根据已有数据J1，JN，J2计算直线J1到JN，JN到J2的方位角a1，b1，利用a1，b1计算转角θ，并判断线路转向,并记录标识码,直线为0，直线左转为3，直线右转为4，左转为1，右转为2；依据方位角a1，b1、标识码，使用塔腿计算函数计算各个塔腿的方位角，返回塔腿方位角值。

2)根据各个塔腿的方位角和设置好的根开长度，绘制各个塔腿切线，同时记录塔腿切线的图元名(EntName)。利用选择集函数获取与塔腿切线相交的所有等高线，分析与塔腿切线相交的等高线：①没有选择集生成，即没有等高线与塔腿切线相交；②有等高线与之相交，返回交点不满足根开长度要求；③返回交点集，且交点满足根开长度要求的交点大于或等于1。针对上述情况，本文选择一定倍数根开半径为塔腿切线初始长度，设置相应的函数模块，分别求取塔腿切线与多段线的交点坐标，此时求取的交点只有X,Y属性，把相交的多段线的elevation值存入交点坐标信息当中，然后对交点数据距中心桩的距离由小到大进行排序，筛选满足条件的交点集。

3)根据满足条件的交点集、中心桩坐标，计算出每个塔腿距离中心桩的平距、高差，根据塔基断面参数设置，参考文献[7]、文献[8]中的塔基断面图，利用AutoLISP语言按照DXF文件编码格式，把提取的塔基断面数据写入到DXF文件当中，完成塔基断面图绘制。

图3 直线、转角示意

1.4 DXF文件生成

AtuoLISP语言是嵌入AutoCAD内部的LISP语言，是LISP语言与AtuoCAD有机结合的产物。它是为方便用户进行扩展和自定义AutoCAD功能而设计的二次开发重要工具。它综合人工智能语言LISP的特性和AutoCAD强大的图形编辑功能的特点[9]，语法简单、数据类型丰富、便于掌握和运用[10]，DXF 是Autodesk公司开发的用于AutoCAD与其它软件间进行CAD数据交换的CAD数据文件格式。DXF是一种开放的矢量数据格式，可以分两类：ASCII格式和二进制格式，由于ASCII可读性好，用户可方便地对它进行修改、编程[11], 所以选取ASCII格式文件进行编程，利用AutoLISP语言创建DXF文件。

本文是对DXF文件的TABLES部分、BLOCKS部分、ENTITIES部分等编辑写入。TABLES内容包括线型(LTYPE)、线图层(LAYER)、文字样式(STYLE)，线型主要有CONTOUNS、DASHED2两种；图层有SL_FRAME、SL_GRID、SL_MID，以及4个方向塔基断面线YL11、YL13、YL16、YL20；文字样式采用的是T_SIMPLEX和L_SIMPLEX，前者是用于塔基断面图尺寸标注、块、备注等文字样式，后者是用于写入文字内容样式。BLOCKS部分主要是对图框的备注等内容。DXF文件的大部分内容是对ENTITIES部分的写入，包括插入(INSERT)图元 、直线(LINE)图元、文字(TEXT)图元等内容的写入。所有图元均以坐标(0，0，0)为起算基准，根据塔基断面数据、纵横比例尺、根开长度等参数计算所有图元的坐标信息、文字信息等内容，参照文献[11]中的文件编码格式依次写入DXF文件即可。

2 实例应用

本文选取巴南海棠110 kV输变电工程实例进行应用。该工程为新建线路，位于巴南区界石镇境内，沿线所经区域均为丘陵，高程300～470 m，全长45.63 km,需绘制塔基断面图102幅，根据勘测任务书实测绘制1∶500塔基地形图。图4为转角J22号塔基地形图，利用本文设计的程序即可自动绘制塔基断面线、提取塔基断面数据，并生成塔基断面DXF文件，塔基断面效果见图5。

图4 J22的塔基地形图

图5 J22塔基断面效果图

3 结束语

本文以AutoLISP语言为程序设计语言，设计用户界面，降低编程难度，提高开发效率；选取塔基数字地形图为数据源，实现塔基断面数据的自动提取， 生成DXF目标文件。与工程实例实测数据对比来看，本方法提取塔基断面数据与实际地形地貌比较吻合，但对于某些数字等高线不能准确描述的特殊的地形地貌，如陡坎，还需进一步完善和改进。从本文应用实例来看，方法提高内业处理的效率，塔基断面图很好地满足了设计的要求。

[1]邓明阳．高压架空送电线路塔基数据处理探讨-应用VBA程序实现塔基数据的自动处理[J]．黑龙江科技信息，2011(18)：61．

[2]姚磊，剧成宇．架空送电线路塔基断面自动化绘制[J]．科技传播，2012(6)：123-124．

[3]郭胜利．纵横断面图绘制的新方法[J]．测绘工程，2009，18(3)：78-80．

[4]乐志豪．VB和VBA for AutoCAD编程在电力勘测塔基断面数据处理中的应用[J]．测绘与空间地理信息，2012，35(7)：169-175

[5]乔金海，王以磊，贾士军．基于可视化的塔基断面自动化成图系统的研究[J]．电力勘测设计，2013(3)：28-32．

[6]向红梅．利用1∶2000数字地形图编制1∶10000建库数据的实践与探索[J]．测绘工程，2011，20(6)：45-47．

[7]中华人民共和国国家经济贸易委员会.DL/T 5156．1～5156．5-2002．电力工程勘测制图[S]．北京：中国电力出版社,2003

[8]中华人民共和国国家经济贸易委员会.DL/T5076-2008，220 kV 及以下架空送电线路勘测技术规程[S] ．北京：中国电力出版社,2008.

[9]曹岩，来跃深．AutoCAD开发篇[M]．北京：化学工业出版社,2008．

[10]程效军，顾孝烈，顾振雄．测量工程LISP程序设计[M]．上海：同济大学出版社,2012．

[11]梁华冰.VLISP与VBA结合编程在测量放线工作中的应用[J].测绘工程，2014，23(5)：75-77.

[责任编辑：张德福]

Program design of the automatical extraction digital terrain map tower foundation section based on AutoLISP

ZHOU Lang1，ZHAO Sheng-qi1，YANG Chun-yan2，LIU Hai-jun1

(1.State Nuclear Electric Power Planning & Design Institute Chongqing Co., Ltd.,Chongqing 401121,China; 2.Chongqing Tongfeng Engineering Management Consulting Co., Ltd.,Chongqing 401121,China)

With the development of power industry, the tower foundation section of overhead transmission line obtained through the electric power survey is not only important, but also is the structure of professional tower foundation design reference. The current electric power survey method of the tower foundation section acquisition is introduced with DXF encoding format by use of the measured large scale digital tower foundation terrain map, AutoLISP programming the digital tower foundation, and the section automatic extraction method of storage.By extracting the tower foundation section and the actual landform contrast, it shows that the method is reliable, accurate, of high degree of automation, which can meet the design requirements, to make up for the traditional methods of data acquisition of the tower foundation section, and to improve the efficiency of data processing.

tower foundation section; AutoLISP; digital terrain map; DXF; program design

2013-10-26；补充更新日期：2014-09-12

周 浪(1989-)，男，助理工程师，硕士研究生.

P208

：A

：1006-7949(2014)11-0074-04