AutoCAD二次开发在输电线路工程测量中的应用

王明文，张 超，王 宁，李 欣

(1. 长春市测绘院，吉林 长春 130000；2. 中国能源建设集团江苏省电力设计院有限公司，江苏 南京 211102)

0 引言

输电线路勘察设计是一项多专业协同作业的工作，其中测量专业通过外业的观测、定位以及内业AutoCAD成图，生成塔基地形图、断面图等基础资料[1]，为电气专业排塔位、结构专业配置塔腿等提供有力支持[2]。然而目前测量内业数据处理及AutoCAD成图是一个繁琐冗杂、需重复操作的工作，费时费力、效率不高。

AutoCAD允许用户根据行业和项目的需要进行二次开发，并提供了丰富的二次开发工具，如 AutoLisp、VBA、ObjectARX、AutoCAD.NET等，既可以实现多种图形的绘制，还支持批量打开、修改和打印图纸，为工程制图设计提供了极大的便利。针对AutoCAD的二次开发已经广泛应用于机械制图、建筑制图、公路铁路断面绘制中[3-6]。针对输电线路塔基断面的快速成图，周浪[7]等基于AutoLisp设计程序自动提取塔基断面，乔金海[8]等设计了可视化的塔基断面自动化成图系统，均提高了绘图效率。但除此之外，输电线路工程测量的内业数据处理还包含图纸内容批量变更、绘制林木包络线、线路改线后的内容修改等诸多工作，同样需要改进流程、提高效率。本文针对输电线路工程测量内业数据处理的各个工作环节，采用AutoCAD.NET技术设计了相应的程序功能模块，形成系统，能够提升工作效率，降低内业劳动强度，提高准确率。

1 输电线路测量内业数据处理系统

输电线路测量内业是一项精度要求很高的工作，其输出的塔基断面、塔基地形图将直接作为电气专业科学预排塔位、经济型评价，结构专业进行塔基边坡保护、挡土墙设计、配置高低腿等的重要依据[9]。内业数据处理也是一项纷繁复杂、需不断重复的工作，除了塔基断面、塔基地形之外，还要绘制林木包络线、为岩土专业提供线路全线的塔腿坐标。在特高压输电线路工程中，由于各单位是分标段开展工作，最终的塔号往往需要变更调整，所以现场已经整理好的塔基地形图、塔基断面图和拆房分幅图内的塔位名称都需要进行变更。工作量大，如果人工逐一进行绘制和修改，不但耗费时间，准确率也难以保证[10]。

目前也存在各种二次开发小工具，可满足部分需求，但是这些小工具无法集成在一起，可操作性体验较差。因此有必要对AutoCAD进行相应的二次开发，形成测量内业辅助系统，实现一站式操作，无需切换平台，能够进行批量操作，提高效率和准确率。

2 测量内业辅助系统的设计与功能

2.1 总体设计

针对输电线路测量内业工作的现状，通过梳理其业务流程，使用AutoCAD.NET技术开发测量内业辅助系统。为了减少软件的交互操作，本系统采用菜单的形式内置于AutoCAD中，与AutoCAD融为一体。如图1所示，该内业辅助系统包括以下功能：①生成塔基地形图和塔基断面图；②图纸批量改名；③批量输出塔基断面；④提取自动提取输电线路全线的林木包络线；⑤计算所有塔位的塔腿坐标；⑥对拆房分幅图和平断面图进行里程批量更正。

图1 系统功能模块图

2.2 功能模块

如图2所示，内业人员首先需要外业采集回来的塔桩位以及碎步点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；然后将所有碎步点展到AutoCAD中绘制地形以及整饰图面，设置好相关参数，生成规定格式的塔基地形和塔基断面图，既可以单独生成断面，也可以进行批量处理。终勘定位结束后，根据电气专业提供的最新塔位名称，对所有的塔基地形和断面图进行批量改名。此外还要提取林木包络线、计算塔腿坐标，当发生改线时，对平断面图和拆房分幅图的里程进行修改。

图2 部分模块业务流程图

2.2.1 绘制塔基地形图和断面图

塔基地形图和塔基断面图是高压架空输电线路工作的重要组成部分，是结构专业进行铁塔设计的基础资料。关于塔基断面自动化绘制，目前已见于多篇文献，但多适用于缓坡等具有规律趋势的地形，当遇到陡坡、梯田或茂密丛林等地形时，会遇到个别地形点无法获取，内业需要较为复杂的编辑和转换工作。考虑到在AutoCAD中进行图形的二次编辑较方便，而且符合测绘人员的工作习惯，本文基于AutoCAD的工作界面进行二次开发：面临复杂地形如图3(a)、图3(b)所示，或障碍物无法测点时，测量人员可以根据外业的观察在AutoCAD中合理增加或调整高程点，在此基础上使用该辅助系统的“塔基地形断面”功能，只需点选小号方向点、中心桩位、大号方向点，设置好断面线范围等参数，即可生成规定格式的塔基断面图。同时，还可以输出不同方向基准和高程基准的塔基地形图，操作界面如图4所示。

图3 陡坡地形和梯田地形示意图

图4 塔基地形断面生成模块界面

2.2.2 批量绘制塔基断面图

通常情况下，一条特高压输电线路通常有上千个塔位，平均到每个标段几百个塔，塔基断面的绘制工作量巨大，因此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5所示，读入塔位坐标文件，框选或导入所有高程点，即可输出全部的塔基断面，如图6所示。

图5 批量绘制塔基断面模块界面

图6 塔基断面图

在特殊情况下需要剖等高线生成塔基断面图，如在山区线路中采用无人机激光雷达，外业结束后可自动生成作业区(如线路左右各20 km的条带)的等高线，测量人员在经过野外实地高程点校核后，可使用该等高线图直接生成塔基断面。如图5所示，高程点来源选择“等高线”即可。与“Excel表格”和“CAD框选”两种方式的不同之处在于，“等高线”模式需要获取断面线所经过的每条等高线上的高程属性信息，结合交点的平面位置，即得到每个三维的高程点。

2.2.3 图纸批量更名

特高压线路终勘定位一般分标段进行，每个标段都是从1开始递增编号，但最后提交的成果资料通常会重新统一编号。因此需要对所有已经整理好的图纸如塔基地形图、塔基断面图以及拆房分幅图进行修改，涉及很大的工作量，因为不但要修改图纸名称，还要修改图纸内部的塔位名称或编号。笔者开发的内业辅助系统可以实现所有图纸的批量自动更名，如图7所示，用户只需设置好图纸源路径、目标路径，读入塔位对照表，即可对塔基地形图、塔基断面图和拆房分幅图进行一键批量修改。

图7 图纸批量更名模块

2.2.4 其他功能

该辅助系统还能够自动提取输电线路全线的林木包络线，并转换成SLCAD架空输电线路平断面处理及定位CAD系统内部的碎步点及连线；根据塔的根开及前后转角计算所有塔位的塔腿坐标；发生改线后可重复利用的拆房分幅图和平断面图进行里程批量更正。

3 实例应用

本文选取某特高压交流线路工程实例进行应用。该标段沿线地貌以丘陵、梯田为主，存在少量的山地和平原，全长99 km，需绘制塔基地形图192幅，塔基断面图384幅，拆房分幅图231幅。如图8所示，采用传统方式由1人绘制塔基地形和断面，大约需要12 h，使用本文内业辅助系统只需要1 h；人工逐一修改上述图纸的名称及内容里的塔位编号，需要6 h，使用本系统仅需要10 min就可完成。

图8 人工与自动化工作时长对比图

4 结语

本文针对输电线路测量内业的业务现状，开发了基于AutoCAD的内业辅助系统，能够单独、批量生成塔基断面图，输出不同形式的塔基地形图，批量修改图纸内容等，提升工作效率和准确率。