PLS-CADD輔助軟件開(kāi)發(fā)與應(yīng)用

莊宿軍 王振

（華東電力設(shè)計(jì)院有限公司 上海市 200063）

隨著國(guó)內(nèi)外改革的進(jìn)一步深化和走出去戰(zhàn)略的進(jìn)一步實(shí)施，我國(guó)獲得的國(guó)外輸變電項(xiàng)目急劇增加，但是國(guó)內(nèi)外應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)和軟件的差異是國(guó)外項(xiàng)目面臨的挑戰(zhàn)。據(jù)了解，國(guó)外送變電項(xiàng)目普遍采用的是美標(biāo)，軟件上普遍采用的是美國(guó)的PLS-CADD（Power Line Systems-Computer Aided Design and Drafting），然而國(guó)內(nèi)普遍采用的是國(guó)產(chǎn)軟件SLCAD（SLCAD 架空送電線(xiàn)路平斷面圖處理系統(tǒng)），兩個(gè)系統(tǒng)差異較大，如何解決數(shù)據(jù)采集問(wèn)題是當(dāng)前國(guó)外項(xiàng)目亟需解決的問(wèn)題。

1 PLS-CADD優(yōu)缺點(diǎn)分析

PLS-CADD 是一款專(zhuān)注于電力設(shè)計(jì)的軟件，在電力設(shè)計(jì)方面有很強(qiáng)的預(yù)算和分析能力；數(shù)據(jù)上采用絕對(duì)坐標(biāo)輸入，針對(duì)已勘測(cè)的局部設(shè)計(jì)線(xiàn)路調(diào)整具有較大的靈活性；待輸入數(shù)據(jù)格式上可以是絕對(duì)坐標(biāo)下的任何文本格式或部分主流GIS 軟件格式文件，具有強(qiáng)大的兼容性；數(shù)據(jù)顯示上可根據(jù)用戶(hù)需求進(jìn)行編碼，具有較寬泛的可塑性。

但是在基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的處理上，PLS-CADD 功能較弱，僅能提供一些簡(jiǎn)單的點(diǎn)線(xiàn)操作；而針對(duì)電力勘測(cè)來(lái)說(shuō)，外業(yè)斷面數(shù)據(jù)由于誤差和勘測(cè)條件限制，不可能完全位于斷面上，針對(duì)該情況PLS-CADD是通過(guò)設(shè)定較大斷面的誤差范圍將不在斷面上的點(diǎn)強(qiáng)行顯示在斷面上，導(dǎo)致斷面誤差較大，而斷面數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性是電力勘測(cè)中最重要數(shù)據(jù)之一，本文立足于此，結(jié)合地形圖編程輔助解決PLS-CADD斷面數(shù)據(jù)采集問(wèn)題。

2 軟件開(kāi)發(fā)及功能簡(jiǎn)介

2.1 軟件開(kāi)發(fā)主要算法

如圖1 所示，T1(x1,y1,z1)、T2(x2,y2,z2)為線(xiàn)路耐張段轉(zhuǎn)角，T'1、T'2為T(mén)1、T2點(diǎn)在XY 平面上的投影點(diǎn)；X1(X1,Y1,Z1)、X2(X2,Y2,Z2)為斷面附近兩點(diǎn)，X'1、X'2為X1、X2點(diǎn)在XY 平面上的投影點(diǎn)；P(X,Y,Z)為斷面點(diǎn)，P'為P 點(diǎn)在XY 平面上的投影點(diǎn)。

2.1.1 耐張段自動(dòng)搜索算法

該算法目的是自動(dòng)判斷X1-X2所處耐張段，主要原理是通過(guò)計(jì)算∠X1T1T2、∠X1T2T1、∠X2T1T2和∠X2T2T1，如果該四個(gè)角全為銳角，斷定X1-X2位于耐張段T1-T2中[4][5]。

2.1.2 平面點(diǎn)位獲取算法

若(X1-X2)(y1-y2)=(Y1-Y2)(x1-x2)則X1-X2與T1-T2相互平行或重合，不符合實(shí)際需要；若(X1-X2)(y1-y2)≠(Y1-Y2)(x1-x2)，則P 點(diǎn)平面坐標(biāo)X,Y 通過(guò)式（1）計(jì)算。

圖1：算法示意圖

圖2：輔助軟件采集的PLS-CADD 數(shù)據(jù)

2.1.3 高程內(nèi)插算法

P 點(diǎn)高程采用高程內(nèi)插算法求取。通過(guò)式（1）求出P 點(diǎn)平面坐標(biāo)后，P 點(diǎn)位于線(xiàn)段X1-X2上，依據(jù)定比分點(diǎn)公式求的P 的高程Z 為：

圖3：通過(guò)PLS-CADD 軟件成圖

2.2 軟件功能簡(jiǎn)介

本軟件是以Visual Basic 和AutoCAD 為開(kāi)發(fā)平臺(tái)的AutoCAD二次開(kāi)發(fā)軟件。依據(jù)需求，軟件主要功能如下：

“導(dǎo)入”是導(dǎo)入PLS-CADD 中自定義的數(shù)據(jù)編碼文件；

“保存”是選擇采集到的PLS-CADD 數(shù)據(jù)保存的目標(biāo)文件；

“拾取點(diǎn)”是拾取地形圖中斷面點(diǎn)的平面位置信息；

“拾取高程”是直接拾取該斷面點(diǎn)的高程信息；

“內(nèi)插獲取Z”是通過(guò)拾取待內(nèi)插的兩個(gè)端點(diǎn)和已經(jīng)拾取的斷面點(diǎn)，內(nèi)插獲取斷面點(diǎn)高程信息；

“直接拾取”是直接拾取該斷面點(diǎn)的高度信息，該高度是拾取的點(diǎn)位高程減去斷面點(diǎn)的高程；

“斷面顯示”和“平面顯示”是PLS-CADD 軟件中點(diǎn)位的顯示信息；

“添加”是將上述采集到的信息添加到目標(biāo)文件中。

2.3 軟件操作步驟簡(jiǎn)介

首先獲取點(diǎn)編碼數(shù)據(jù)文件，該文件一般是與“自定義數(shù)據(jù)格式文件-*.IMP”和“特征代碼文件-*.FEA”對(duì)應(yīng)同步獲得。

（1）啟動(dòng)軟件；

（2）導(dǎo)入數(shù)據(jù)編碼文件；

（3）選擇采集數(shù)據(jù)保存位置；

（4）選擇待采集點(diǎn)的點(diǎn)特征；

（5）拾取點(diǎn)；

（6）獲取高程信息；

洋山港四期碼頭位于小洋山島鏈最西端的大、小烏龜島與顆珠山島之間的填筑區(qū)，與洋山港二期工程相隔顆珠山汊道。洋山港四期工程設(shè)計(jì)水深為14.5 m，占用岸線(xiàn)2 800 m，碼頭走向106°～286°,設(shè)計(jì)年集裝箱吞吐量400萬(wàn)TEU。擬建工作船碼頭和7個(gè)5萬(wàn)～7萬(wàn)噸級(jí)泊位、并考慮為遠(yuǎn)期發(fā)展適當(dāng)留有余地，將15萬(wàn)噸級(jí)集裝箱船作為水工結(jié)構(gòu)兼靠船型。[2]預(yù)計(jì)開(kāi)港后掛靠洋山港區(qū)四期集裝箱泊位的遠(yuǎn)洋集裝箱船型將以5萬(wàn)噸級(jí)、7萬(wàn)噸級(jí)和10萬(wàn)噸級(jí)的船舶為主。洋山港水域平面布置見(jiàn)圖1。

（7）獲取高度信息；

（8）編輯及平面顯示信息后添加到目標(biāo)文件中；

（9）重復(fù)（3）-（8）的操作，直至數(shù)據(jù)采集完成；

（10）退出軟件。

3 工程實(shí)例及結(jié)果分析

3.1 工程實(shí)例

截至目前，本軟件已用于多條國(guó)外架空輸電線(xiàn)路工程中，現(xiàn)以某工程改線(xiàn)段說(shuō)明該輔助軟件與PLS-CADD 軟件的配合使用。通過(guò)輔助軟件采集后的數(shù)據(jù)如圖2 所示，通過(guò)PLS-CADD 軟件生成的數(shù)據(jù)如圖3 所示。

3.2 結(jié)果分析

由圖2、圖3 可知依據(jù)本軟件可以輔助PLS-CADD 軟件準(zhǔn)確成圖；另外，在經(jīng)濟(jì)效益上，上述示例數(shù)據(jù)，使用本輔助軟件配合PLS-CADD 軟件完成線(xiàn)路圖的繪制需要15 分鐘，而如果使用常規(guī)手段至少需要2 個(gè)小時(shí)，大大提高了內(nèi)業(yè)處理效率、縮短了工程工期、提高了經(jīng)濟(jì)效益。

但是，本軟件也具有一定得不足，數(shù)據(jù)采集中仍需要較多的重復(fù)操作。

4 總結(jié)

（1）本軟件實(shí)現(xiàn)了PLS-CADD 軟件的數(shù)據(jù)采集，提高了內(nèi)業(yè)處理效率、縮短了工程工期、提高了經(jīng)濟(jì)效益；

（2）本軟件目前操作中人工干預(yù)較多，自動(dòng)化程度不高；本軟件后續(xù)開(kāi)發(fā)中將會(huì)加入點(diǎn)位自動(dòng)識(shí)別和自動(dòng)拾取功能，增強(qiáng)軟件的自動(dòng)化水平。