Системы автоматизированных программных средств обработки геодезических данных при проектировании линий электропередач. Преимущества и проблемы Текст научной статьи по специальности «Строительство и архитектура»

УДК 528.8

СИСТЕМЫ АВТОМАТИЗИРОВАННЫХ ПРОГРАММНЫХ СРЕДСТВ ОБРАБОТКИ ГЕОДЕЗИЧЕСКИХ ДАННЫХ ПРИ ПРОЕКТИРОВАНИИ ЛИНИЙ ЭЛЕКТРОПЕРЕДАЧ. ПРЕИМУЩЕСТВА И ПРОБЛЕМЫ

Анна Анатольевна Моргунова

Сибирский государственный университет геосистем и технологий, 630108, Россия г. Новосибирск, ул. Плахотного, 10, аспирант кафедры инженерной геодезии и маркшейдерского дела; Сибирский научно-исследовательский институт энергетики, 630126, Россия г. Новосибирск, ул. Кленовая, 10/1, инженер отдела проектирования, тел. (906)909-50-08, e-mail: yershova.anna@yandex.ru

Одним из важных этапов при проектировании и реконструкции линий электропередач является применение уже на начальной стадии проектирования современных средств обработки геодезических данных, которые позволяют проводить быстрый анализ проектных решений и автоматизируют расчеты. От того, насколько правильно, грамотно и качественно будет выбрана САПР и выполнен в ней проект, зависит качество и длительность эксплуатации линии электропередач.

Ключевые слова: САПР, средства обработки геодезических данных, линия электропередач, ЦММ, ЦМП, проектирование, AutoCAD.

GEODETIC CAD FOR DESIGN OF POWER LINES. ADVANTAGES AND PROBLEMS

Anna A. Morgunova

Siberian State University of Geosystems and Technologies, 630108, Russia, Novosibirsk, 10 Plakhotnogo St., Post-graduate, Department of Engineering Geodesy and Surveying; Siberian scientific research Institute of power engineering, 630126, Russia, Novosibirsk, 10/1 Klenovaya St, engineer, tel. (906)909-50-08, e-mail: yershova.anna@yandex.ru

One of the important stages for design and reconstruction of power lines is the application of modern geodetic CAD, allowing rapid analysis of design solutions and automate the calculations. On how to properly, competently and efficiently will be selected CAD and executed the project depends on the quality and durability of the transmission line.

Key words: CAD, geodetic data tools, power line, DTM, DMP, design, AutoCAD.

Инженерные изыскания, проводимые при проектировании и реконструкции воздушных линий электропередачи (ВЛ), являются сложным процессом, зависящим как от естественных условий (рельеф местности, геолого-литологическое строение, наличие физико-геологических явлений и процессов и т.д.), так и от характера проектируемых сооружений. В зависимости от сочетания этих факторов формируются состав инженерных изысканий, методика дальнейшего проектирования и объемы работ [1].

В состав инженерных изысканий входят полевые, геодезические, геологические, гидрогеологические и гидрологические исследования [1], а также лабораторные и камеральные работы, обеспечивающие непосредственно выполнение самого процесса - проектирования ВЛ. Успешное решение этой задачи

обеспечивается рациональным выбором автоматизированной системы программных средств для обработки геодезических данных.

Проектирование воздушных линий электропередачи - задача трудоемкая и начинается с анализа результатов электротехнических и геодезических данных. Соответственно важным этапом энерго- и ресурсосбережений является применение уже на начальной стадии проектирования ВЛ современных средств САПР, которые позволяют проводить быстрый анализ проектных решений и автоматизируют расчеты.

Одним из основных требований к программному обеспечению для проектирования линий электропередач является комплексный подход к проектированию. Задача номер один - это выбор трассы ЛЭП, составление цифровой модели местности, построение ЭЭ-модели рельефа местности. Задача номер два -расстановка опор, механический расчет проводов, расчет нагрузок на опоры и фундаменты. Совместная работа, построенная на правильно выбранном программном обеспечении, позволяет отслеживать все изменения, возникающие при изменении трассы ЛЭП, и учитывать их при установке опор.

К сожалению, компьютерных программ, которые бы полностью создавали полноценный проект по строительству ЛЭП, в настоящее время не существует. Есть программное обеспечение, которое помогает решить некоторые вопросы и проблемы, возникающие в ходе проектирования.

Как показывает практический опыт, многие проектные энергетические компании в наши дни отдают в основном предпочтение программному комплексу AutoCAD. В AutoCAD Civil 3D при изменении цифровой модели автоматически пересчитываются все профили и сечения, что крайне важно. Такую динамическую связь другие программы автоматизации проектирования не обеспечивают. В цифровую модель вносятся затем геологические данные, то есть описание пространственного расположения грунтов, а также положение границы между ними. Модель постоянно обновляется в соответствии с результатами работ, что обеспечивает актуальность данных [2]. На основании полученной модели посредством дополнительных программ, таких как Model Studio CS ЛЭП, САПР ЛЭП, работающих на базе AutoCAD, решается следующая задача - расстановка опор, механический расчет проводов, расчет нагрузок на опоры и фундаменты (рис. 1).

Последние 20 лет развития методов обработки, представления и использования топографо-геодезической информации для проектирования высоковольтных линий электропередач можно охарактеризовать одним словом - «революция». В массовое производство изысканий вошли всевозможные системы автоматизированного проектирования, основанные на методах цифрового моделирования. Таким образом, принципиально изменился подход к результатам инженерных изысканий и проектирования [Э]. Это выражается в переходе от «бумажного» результата к модели, а именно к созданию цифровой модели местности (ЦММ) (рис. 2) и цифровой модели проекта (ЦМП).

h ар j a s i л 11 sa i i a n ag» аашкщш»!«^ ai~ щ . i&i.fö . . и . I. l.i . I. iMui. ц.ы . i4.i.i.iiij.i.ttim™.ta.imii.i.ij.wij.

Рис. 1. Профиль линии электропередач, созданный в программе AutoCAD Civil 3D с последующей расстановкой опор и расчетом проводов в программе САПР ЛЭП

Важной задачей в проектировании цифровой модели проекта (ЦМП) линии электропередач при этом становится обеспечение адекватности создаваемой ЦММ физическому состоянию местности, необходимой и достаточной проектировщику для принятия проектных решений.

Такая адекватность, кроме соблюдения норм инженерно-геодезических изысканий, их точности, составу и полноте данных, особо требует следующее [3]:

- обеспечение соответствия цифровой модели рельефа ее топографической реальности;

- пространственного и точного представления в модели подземных и наземных коммуникаций;

- многослойности цифровой модели местности с заданным нужным проектировщику распределением данных по иерархически организованным слоям;

- информационной насыщенности объектов модели сведениями, необходимыми для принятия проектных решений и согласований.

Дальнейшее использование ЦММ на всех этапах проекта при строительстве линий электропередач определяет характер специальных требований не только к ней, но и к программному обеспечению, которое применяется для создания ЦММ и последующего использования.

Одним из основных таких требований является технологическая связанность программного комплекса [3]. В идеальном варианте изыскатель и проек-

тировщик должны работать в единой программной среде и с единым набором геодезических данных. Однако реальный эффект от применения САПР в России еще далек от желаемого уровня.

В Р~~с О вт — -ICQ®?®. g> <м -i

®оту<М Зум 2 #С

б)

Рис. 2. Цифровая модель местности воздушной линии электропередач

в AutoCAD Civil 3D:

а) цифровая модель рельефа 2D вид; б) цифровая модель местности 3D вид

Основываясь на практическом применении различных САПР в строительстве линий электропередач, можно сделать вывод, что программное обеспечение, предназначенное для формирования ЦММ, должно обеспечивать:

- эффективную технологию сбора и обработки топографо-геодезической информации, получаемой при наземной топографической съемке, которая в настоящее время является основным видом работ при инженерных изысканиях для рабочего проектирования [3];

- использование максимального количества источников и различных форматов представления данных для оперативного получения топографо-геодезической информации (форматы х, y, z, облако точек по результатам лазерного сканирования и т.д.);

- прием данных, импортируемых из систем обработки результатов аэросъемки и космических снимков высокого разрешения [3];

- возможность обработки цифровых картографических материалов общего пользования;

- возможность обработки существующих графических топографо-геодезических и картографических материалов на бумажных, пластиковых и других носителях;

- традиционных методов линейных инженерных изысканий;

- обработку наземной топографической полосной съемки;

- управление большими объемами данных в ЦММ;

- генерализацию и структурированность отображения топографической информации на ЦММ;

- возможность создания продольного профиля с содержанием и оформлением в соответствии с СНиП II-9-78, его гибкость и редактирование по требованию заказчика;

- автоматическое обновление ЦММ при внесении изменений в проект.

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1. Шумихин Ю. Н., Лебедев В. И., Куклинский А. Л. и др. Выбор и изыскания трасс воздушных линий электропередачи // Москва / Энергоатомиздат. - 1983.

2. Ершова А.А. Применение ПО AutoCAD для создания топографических планов и дальнейшего управления инженерными данными на всех стадиях проектирования // Интерэкспо ГЕО-Сибирь-2013. IX Междунар. науч. конгр. : Междунар. науч. конф. «Геодезия, геоинформатика, картография, маркшейдерия» : сб. материалов в 3 т. (Новосибирск, 15-26 апреля 2013 г.). - Новосибирск: СГГА, 2013. Т. 1. - С. 152-154.

3. Пигин А. П. Цифровые модели местности - основа САПР и ГИС проектов. Преимущества и проблемы // Геопрофи. - 2006. - Вып. 4. - С. 4-7.

4. Карпик А. П. Анализ состояния и проблемы геоинформационного обеспечения территорий // Изв. вузов. Геодезия и аэрофотосъемка. - 2014. - № 4/С. - С. 3-7.

5. СНиП 11-02-96. Инженерные изыскания для строительства. Основные положения / Минстрой России. - М.: ПНИИИС Минстроя России, 1997.

6. Ловягин В. Ф. Геоинформационные технологии в инженерных изысканиях трасс линейных сооружений [Текст]: монография. - Новосибирск: СГГА. - 2010. - 150 с.

7. Карпик А. П., Никитин А. В. Теория моделирования пространственной длины трассы // Интерэкспо ГЕО-Сибирь-2013. IX Междунар. науч. конгр. : Междунар. науч. конф. «Геодезия, геоинформатика, картография, маркшейдерия» : сб. материалов в 3 т. (Новосибирск, 15-26 апреля 2013 г.). - Новосибирск: СГГА, 2013. Т. 1. - С. 49-54.

8. Середович А. В., Горохова Е. И., Ситуха О. А. Определение геометрических параметров элементов опор ЛЭП с использованием наземного лазерного сканирования // Интерэкспо ГЕО-Сибирь-2013. IX Междунар. науч. конгр. : Междунар. науч. конф. «Геодезия, геоинформатика, картография, маркшейдерия» : сб. материалов в 3 т. (Новосибирск, 15-26 апреля 2013 г.). - Новосибирск: СГГА, 2013. Т. 3. - С. 128-134.

© А. А. Моргунова, 2015