宁夏回族自治区电力设计院有限公司 宁夏银川 750001
摘要：随着航空摄影测量和三维激光扫描技术的发展和进步，电力勘测手段日渐丰富，测绘产品也更多样化精细化，基于DEM塔基断面图的自动成图可以提高工作效率、节省人力物力，为生产提供更大便捷。本文主要介绍开发原理和最终成果。
关键词：电力测量；塔基断面
一、概述
目前电力测量还是普遍采用传统测量方式进行塔基测量，从最开始的全站仪测量塔基断面图到目前阶段的RTK测量塔基断面图，虽然都可以很好的完成勘测任务但仍存在一定的弊端和不便。或受限于地形条件或受其他因素干扰，尤其对于山地更为费力。除了传统的GPS-RTK测量手段外，航空摄影测量和三维激光扫描也逐渐应用于线路工程测量中。经过地面控制点校正的倾斜摄影或三维激光扫描，可以提供高精度的地面点云信息，从而生成满足实际工程精度要求的DEM等资料，然后从点云信息中提取塔基断面所需的高程点，进而完成塔基断面的绘制。
AutoCAD提供了强大的二次开发平台，本软件在.NET环境下，采用C#语言对AutoCAD进行二次开发，实现塔基断面图的自动绘制。
1、开发原理
塔基断面图便于高压铁塔的配置，主要突出塔腿方向地形起伏。塔腿方向为塔位中心到前后两个塔位中心方位的角平分线左右各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°。
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图1 塔腿示意图
1）筛选出4条塔腿各个方向的测点；
通过点O、点F以及塔腿各方向的几何关系，根据设定的跟开值自动查找出塔基断面各方向的测点。设点O与某方向的测点构成的线段为L，对于任一测点P到线段L的距离设为Dpl，如果Dpl<d（d为设定的阈值），则认为测点P在该塔基断面方向上，由此筛选出各塔基断面方向上的测点，如图2。
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图2 塔基断面方向测点检索
2）计算筛选出的测点与中心桩的距离x和高程差y，设为点T（x，y），将其按距中心桩的距离依次存放在数组变量中。
依据点T构成的数组，利用AutoCAD.NET提供的接口在模板文件中自动绘制出塔基断面折线，并完成显示参数的设置。然后将塔基编号等相关信息自动写入到模板文件中，保存在指定路径下。
2、技术路线
1）界面设计，包含数据读取，基本参数输入或模板导入，绘图功能，保存功能；
2）导入高程数据和杆位坐标数据；
3）根据杆位编号判断是直线塔或是转角塔，进而计算A、B、C、D 4个塔腿的角度；
4）根据杆位的中心坐标（x0，y0）以及根开长度，及上步骤计算得到的塔腿角度，分别计算4个塔腿指定跟开长度处的坐标（xA，yA）、（xB，yB）、（xC，yC）、（xD，yD）；
5）根据杆位中心坐标以及塔腿坐标，依据所输入的高程数据来提取坐标所对应的高程值Z；
6）绘制塔基断面图：①基本参数设置：塔基序号、塔基名称、跟开长度；②选择标准图框；③选取数据；④建立dwg图形文件；⑤自动绘制塔基断面图并保存。
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图3 技术路线图
3 总体设计
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图4 系统功能模块图
针对输电线路测量内业工作的现状，通过梳理业务流程，使用AutoCAD.NET技术开发塔基断面成图系统。为了减少不同软件的交互操作，系统采用菜单的形式内置于AutoCAD中。如图4所示，该成图系统包括以下功能：（1）绘制单个塔基断面图；（2）批量输出塔基断面；（3）计算塔位的塔腿坐标。
4流程设计
如图5所示的业务流程，首先需要对DEM数据和杆位坐标数据进行预处理，检验数据的有效性、剔除不合格的数据；然后设置相关参数，生成规定格式的塔基断面图，既可以单独生成塔基断面，也可以进行批量处理。
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图5 模块流程图
二、主要成果
AutoCAD.NET开发的应用程序与AutoCAD自身的功能并无差异，通过在AutoCAD中增加菜单或工具按钮运行，启动塔基断面系统后，依次按照提示完成操作即可。系统完全实现了在AutoCAD图形环境下的可视化操作。
数据处理界面及成果图
1）批量绘制塔基断面
通常情况下，一条输电线路通常有成百上千个塔位，塔基断面的绘制工作量非常大，考虑利用多个塔位的所有碎步点批量生成塔基断面，极大降低劳动强度，提高工作效率。如图6读入塔位坐标文件，导入高程数据，即可输出整条线路塔基断面。
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图6 批量绘制塔基断面
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图7 基于DEM数据生成塔基断面图
2）计算塔腿坐标
为便于快速标记出四条塔腿的方位增加此模块，使用本“塔腿”模块，按照规定格式导入塔腿坐标文件，设置好输出路径，即可自动绘制各塔位的四条塔腿。
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图8 计算塔腿坐标
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图9 塔腿绘制成果图
三、结束语
现阶段无人机航飞的影像数据无论是平面精度还是高程精度都完全可以满足设计要求，塔基外业测量费时费力，尤其对于错综复杂的地形和现场来回调整的路径，会出现多次频繁重复工作。鉴于此，利用航飞的DEM数据获取高程信息，然后通过编制的程序生成塔基断面图。该软件对补测、返工具有很大优势，不必到现场就可实现室内成图，可有效提前工期、节省成本。
参考文献：
[1]于文新，王振，庄宿军塔基断面图及塔位地形图自动成图软件开发与应用[J].电力勘测设计.2017（4）
[2]杜全维，王琦，龚秋全，基于不同DEM模型的输电线路断面自动绘制程序设计[J].工程地球物理学报.2013（3）