多数据源塔基断面图的批量自动化

帅滔 程铁洪 黄磊

（中国电建集团江西省电力设计院有限公司 江西南昌 330096）

1 引言

在输电线路工程勘测中，用于绘制塔基断面的数据主要来源有：经纬仪测平距与高差；基于全站仪测得的平面坐标或平距与高差；采用GPS 接收机测得平面坐标或平距与高差；基于航空立体影像或机载LiDAR 数据采集的三维点坐标等。随着GNSS 技术和航空摄影测量技术广泛应用于电力勘测，现今主要采用全站仪、GPS 接收机进行实测或基于航测内业采集的点数据绘制塔基断面图。

面对大量的塔基数据，在判读、记录、输入、成图等过程中工作量大，难免出现差错，并且塔基数据的检查校核需要大量、重复的工作，费时费力而且还会留下质量隐患。因此，实现基于AutoCAD 的.NET 二次开发的塔基断面图自动化绘制对提高输电线路勘测工作效率、提升成果质量和节省成本有着重要的意义。

2 软件设计与算法实现

2.1 开发平台

绘制输电线路塔基范围的软件以AutoCAD 为主，AutoCAD 二次开发的方式主要有ADS、ObjectARX/ObjectDBX、AutoLISP/Visual LISP、VBA、AutoCAD.NET[2]。其中AutoCAD .NET 是从AutoCAD 2006 开始，Autodesk 为其开发增加了.NET API[2]。NET API 提供了一系列托管的外包类（Managed Wrapper Class），使开发人员可在Microsoft. NET Framework下，使用任何支持.NET 的语言，如VB.NET、C#和Managed C++等对AutoCAD 进行二次开发，其优点是完全面向对象，在拥有与C++相匹配的强大功能的同时，具有方便易用的特点，是较理想的AutoCAD二次开发工具[2]。本文选择AutoCAD 2012 为平台，利用.NET 开发工具，实现塔基断面图自动绘制。

2.2 塔基断面图的绘制

塔腿方向为塔位中心到前后两个塔位中心方位角的平分线左右各45°，线路两侧相邻塔腿角平分线方向即为横担方向；塔腿角度由塔位中心到后视塔位为起始基准，顺时针依次为A、B、C、D 腿，相邻塔腿夹角为90°[3]。铁塔分为直线塔和转角塔，都包括中心桩O、四个塔腿。直线塔与转角塔不同之处在于塔腿角度，如图1 所示。

图1 不同类型塔示意图

塔基断面图是根据四条腿上的点对塔位中心的距离与高差数据绘制而成的，如图2 所示，横轴为距离，纵轴为高差，A 腿和D 腿上的点的距离赋予负值。A、B、C、D 处的数值为每条腿给定距离处的高差值。

图2 塔基断面图

2.3 软件模块界面设计

软件界面设计如图3 所示，在每个功能模块中仅需导入按固定格式编辑好的塔基断面数据、设置关键参数、设置成果存储路径，即可点击“批量绘制塔基断面图”一键批量生成所有铁塔的塔基断面图。程序操作非常方便，人工干预少，准确度高，自动化程度高，大大提高了绘图效率。

图3 软件界面

2.4 算法实现——多数据源的塔基断面图绘制

2.4.1 基于距离、高差数据的断面图绘制

针对全站仪实测多塔位的断面数据——距离、高差数据，数据编辑为如图4 所示。通过识别塔位名称和点名实现了各塔位断面数据的自动分类、各塔位四条腿上的断面数据的判别及分类、各塔位断面图的自动绘制，最终完成了塔基断面图的批量化自动处理及绘制。

图4 距离、高差数据

2.4.2 基于相对坐标数据的断面图绘制

针对使用GPS 接收机经坐标转换后实测的相对坐标数据，数据编辑为如图5 所示。同样通过识别塔位名称和点名，将各塔位的断面数据进行自动划分；根据点名或点平面坐标XY 的关系（式（1），完成每级塔的ABCD 四条腿上的断面数据的判别及分类，实现各塔位断面图的自动绘制，完成了塔基断面图的批量化自动处理及绘制。

图5 相对坐标数据

2.4.3 基于绝对坐标数据的断面图绘制

绝对坐标数据可由GPS 接收机实测、基于航空立体影像采集、基于机载LiDAR 数据提取等多种途径，数据编辑为如图6 所示。

图6 绝对坐标数据

则A、B、C、D 四条腿上距离塔位中心的100 米处的四个点A’、B’、C’、D’的坐标为式（4）所示。

通过判断点的平面坐标 是否在点A’、B’、C’、D’分别与本塔位中心构成的线段上，识别出在A、B、C、D 四条腿上的点；利用这四条腿上的点数据算出与本塔位中心的距离与高差，绘制该塔位的塔基断面图。对每级塔做出上述计算处理，最终完成了塔基断面图的批量化自动处理及绘制。

3 工程实验实例

本文以武汉-南昌-长沙1000kV 特高压交流工程为例，实现了该工程的塔基断面图批量自动化绘制。该工程全长为112.7km，共228 级塔位。软件参数设置如图7 所示，导入文本数据后，仅需设置偏移容差值、比例尺大小和图框大小、以及塔基断面图的存放路径，即可一键批量生成所有塔的塔基断面图。

图7 参数设置

经统计，利用人工计算数据并手动绘制一幅塔基断面图需要15 分钟左右，通过本软件批量自动计算及绘制仅需4-6 秒。本工程共228 级塔位，人工绘制需要花费57 小时，软件批量绘制只需23 分钟，经检查对比，本工程的批量自动绘制结果正确。基于.NET的塔基断面图批量自动绘制软件极大地减少了绘图时间，避免了人工计算及在AutoCAD 软件中输入数据过程中的错误，提高了塔基断面图的绘图效率和质量。

4 结束语

本文介绍了多数据源的塔基断面图绘制方法，并研发了基于.NET 的塔基断面图批量自动绘制软件。通过在特高压线路工程中对比人工手动绘制塔基断面图，基于.NET 的塔基断面图批量自动绘制软件绘图速度快、人机交互性强、自动化程度高、准确度高，至少可节省90%绘图时间，极大地提高了输电线路工程数据的处理效率，具有较大应用价值。