基于海拉瓦全數(shù)字化攝影技術(shù)的超高壓輸電線路施工技術(shù)探討

黃正煌

（四川電力送變電建設(shè)公司，四川 成都 610000）

1 海拉瓦技術(shù)的組成

海拉瓦技術(shù)中使用到衛(wèi)星、飛機(jī)、GPS等手段。利用這些高科技手段可以對(duì)影像資料進(jìn)行一系列處理，經(jīng)過處理可以繪制出正射影像圖、數(shù)字地面模型以及三維景觀圖。這些圖將會(huì)被輸出，輸電線路設(shè)計(jì)的工作人員可以充分的使用這些資料，因此可以避開危險(xiǎn)的地質(zhì)條件，遠(yuǎn)離新造的房屋等不利的條件。使用海拉瓦技術(shù)可以跳出傳統(tǒng)設(shè)計(jì)方式缺點(diǎn)的禁錮，可以科學(xué)的選取路徑，將線路長(zhǎng)度減少。同時(shí)，工作量會(huì)大幅度減少，效率也就自然上升。海拉瓦技術(shù)中涵蓋了電子化移交技術(shù)、信息化技術(shù)、三維可視化技術(shù)以及全數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量技術(shù)。使用這些技術(shù)可以順利實(shí)現(xiàn)電子移交、信息化管理等目標(biāo)。圖1是海拉瓦系統(tǒng)工作關(guān)聯(lián)圖。

圖1 海拉瓦系統(tǒng)工作關(guān)聯(lián)圖

1.1 電子化移交技術(shù)

在電網(wǎng)輸電線路工程中，業(yè)主或檔案室會(huì)收到計(jì)竣工圖紙等材料。這些材料會(huì)以光盤或者紙質(zhì)的方式被傳送。電了化移交技術(shù)有其固定的流程，利用可以順利實(shí)現(xiàn)來信息、數(shù)據(jù)的進(jìn)一步利用與快速移交。

1.2 信息化技術(shù)

信息化技術(shù)是一項(xiàng)綜合性技術(shù)，目前已經(jīng)被廣泛的應(yīng)用到通信技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)中。可以說海拉瓦技術(shù)在輸電線路工程中的使用離不開信息化技術(shù)的輔助。

1.3 三維可視化技術(shù)

三維可視化技術(shù)一般會(huì)和信息化技術(shù)“并肩作戰(zhàn)”，二者的合作可以對(duì)用戶提供結(jié)果，同時(shí)也可以實(shí)現(xiàn)交互處理。三維可視化技術(shù)讓管理工作和讀圖設(shè)計(jì)變得更加直觀。

1.4 全數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量技術(shù)

全數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)主要在于可以對(duì)三維地表模型做出了真實(shí)、詳盡的表達(dá)。該技術(shù)主要使用地理信息系統(tǒng)技術(shù)、遙感技術(shù)來完成數(shù)字化的表達(dá)。目前，全數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量技術(shù)已經(jīng)被廣泛的使用于輸電線路工程中，使得輸電線路工程得到更大的優(yōu)化和改進(jìn)機(jī)會(huì)。

2 海拉瓦技術(shù)在輸電線路工程中的應(yīng)用

2.1 立體影像

立體的海拉瓦熒幕效果會(huì)在特殊眼鏡的輔助下被全面的展示出來，展示的內(nèi)容包括地形和地面。利用立體影像可以方便的獲得到三維坐標(biāo)和其他數(shù)據(jù)，因此塔基地形、風(fēng)偏實(shí)測(cè)、電力線交叉跨越落實(shí)的準(zhǔn)確性就會(huì)得到保障。

2.2 數(shù)字地面模型

利用數(shù)字地面模型可以順利的實(shí)現(xiàn)路地形信息數(shù)字化，這樣就可以進(jìn)行土石方量的計(jì)算。

2.3 正射影像路徑圖

正攝影像路徑圖可以找出一條路途最短，跨越少的線路，利用此路徑可以讓勘測(cè)人員在野外工作時(shí)馬上尋找出塔位。

3 海拉瓦技術(shù)在超高壓輸電線路施工技術(shù)中的使用

3.1 在輸電線路工程基礎(chǔ)施工與現(xiàn)場(chǎng)布置中的使用

這一階段離不開三維平臺(tái)的輔助，應(yīng)用此平臺(tái)不僅可以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的精確，同時(shí)相應(yīng)實(shí)用功能的開發(fā)也會(huì)實(shí)現(xiàn)。分辨率高的三維模型和影像會(huì)在每基鐵塔周圍形成，這樣塔基附近的情況就會(huì)被清晰的顯示出來，同時(shí)量測(cè)也會(huì)更精確。在此基礎(chǔ)上，完成線路復(fù)測(cè)就很容易了，因?yàn)闃段坏慕?jīng)緯坐標(biāo)、平面坐標(biāo)值以及計(jì)算和量測(cè)功能都給線路復(fù)測(cè)提出了條件。在此場(chǎng)景中，詳細(xì)的說明會(huì)出現(xiàn)，場(chǎng)景繪制圖形、基降位移模擬等也會(huì)提供。讓海拉瓦技術(shù)的相應(yīng)功和三維場(chǎng)景融合，可以方便項(xiàng)目部和施工隊(duì)選擇地址。此外，歷史檔案可以進(jìn)行系統(tǒng)的儲(chǔ)存。

3.2 在輸電線路組塔施工中的使用

當(dāng)選擇組塔施工方案時(shí)，海拉瓦技術(shù)會(huì)為其提供一定的依據(jù)。該技術(shù)會(huì)對(duì)實(shí)地情況作出綜合性的分析，因此選擇的方案就會(huì)更加具有針對(duì)性。同時(shí)，該技術(shù)通過動(dòng)態(tài)模擬來對(duì)鐵塔組立的過程作系統(tǒng)的展示。在場(chǎng)景中，對(duì)線的斷面可以做到隨意的提取，也可以提供精度參數(shù)。在組塔施工階段，對(duì)線路數(shù)字化檔案進(jìn)行深一步的改進(jìn)，將施工單位的具體要求考慮在內(nèi)，這樣就可以為組塔施工提供更多的服務(wù)的內(nèi)容。

3.3 在架線及其附件安裝中的使用

在架線及其附件的安裝中需要考慮許多因素，比如：場(chǎng)地條件、地形條件以及空間位置，而海拉瓦技術(shù)可以對(duì)這三項(xiàng)進(jìn)行三維場(chǎng)景的模擬，因而能將其形象的展示出來。施工單位的要求是在使用海拉瓦技術(shù)時(shí)必須緊緊圍繞的一個(gè)中心。海拉瓦技術(shù)不僅要提供各種設(shè)計(jì)資料，更要配備工程現(xiàn)場(chǎng)的軟件以及承擔(dān)數(shù)據(jù)生產(chǎn)工作的重任。工程施工的組織與管理要用到此階段的成果。

4 海拉瓦全數(shù)字化攝影技術(shù)的具體使用

4.1 “荊孝工程”對(duì)海拉瓦全數(shù)字化攝影技術(shù)的使用

海拉瓦全數(shù)字化攝影技術(shù)在“荊孝工程”中得到了應(yīng)用，該技術(shù)為三峽外送后續(xù)工程的設(shè)計(jì)提供了條件。“荊孝工程”的起點(diǎn)是荊門變電所，終點(diǎn)是孝感變電所，電壓等級(jí)是500kV。整個(gè)過程的線路長(zhǎng)度達(dá)173km，由于馬良跨越漢江，為大跨越，因此除了此地外，其與工程的區(qū)域均采用單回路設(shè)計(jì)。工程的地形主要是丘陵，占到65%，其余是平地、山地以及沼澤。選線設(shè)計(jì)、初步設(shè)計(jì)和施工圖設(shè)計(jì)都用到了海拉瓦全數(shù)字化攝影技術(shù)。

路徑優(yōu)化。馬良跨越北方案是首選的路徑方案，馬良跨越南方案和王家灘跨越南方案是備選的的。馬良跨越北方案經(jīng)過了海拉瓦技術(shù)的全面優(yōu)化，此外不僅進(jìn)行了室內(nèi)路徑的優(yōu)化，而且還進(jìn)行了室內(nèi)優(yōu)化拍桿定位。

“荊孝工程”有大轉(zhuǎn)角21個(gè)，小轉(zhuǎn)角32個(gè)。海拉瓦技術(shù)在此過程中得到了全面的使用，比如：規(guī)劃路徑走向、避讓房屋、對(duì)林木有一定的保護(hù)、交叉跨越障礙物。同時(shí)，對(duì)少數(shù)耐張段實(shí)施二次優(yōu)化，對(duì)少數(shù)轉(zhuǎn)角塔的位置也進(jìn)行了調(diào)整。整個(gè)工程堅(jiān)持的原則是：以線為主，線中有位，以位正線，這樣工程才能精益求精。

工程中會(huì)遇到許多危險(xiǎn)地方，如滑坡、險(xiǎn)灘、爆炸區(qū)、洪水區(qū)等。此時(shí)，使用海拉瓦技術(shù)可以通過航空攝影、衛(wèi)星圖片獲得攝影信息，進(jìn)而完成測(cè)量與研究。尤其是在復(fù)雜的山區(qū)地段，使用該技術(shù)可以簡(jiǎn)易平斷面圖，此后進(jìn)行桿塔優(yōu)化排位。

方案修改涉及到：（1）避讓京山縣吳嶺鎮(zhèn)的安家畈。（2）經(jīng)過太子山林場(chǎng)段避讓主要林區(qū)。（3）避讓云夢(mèng)縣曾店鎮(zhèn)的新蓋的民房。路徑方案優(yōu)化方面。J18—J22這一段均山地丘陵，需要避讓10個(gè)水庫(kù)。原來的計(jì)劃中，跨水庫(kù)檔距在J18處很大，后來進(jìn)行了調(diào)整，使得線路向右側(cè)移動(dòng)了50m左右，使得跨越水庫(kù)的桿塔找到塔位。在J19處多林場(chǎng)。要跨越太子山就必需找到好的地形。使用海拉瓦立體模型找到了好的地形，該地樹木少，從這里進(jìn)入山區(qū)不需要使用大跨越塔，此外還可以控制跨越檔距，避開了樹木密集區(qū)域，找到最佳位置。

減少跨越樹木的數(shù)量，降低桿塔的使用高差系數(shù)是過程的要求，因此進(jìn)行了一系列調(diào)整，比如：J19和J20位置的調(diào)整。經(jīng)過調(diào)整后的線路從3個(gè)山坡的樹林邊緣經(jīng)過，左側(cè)有樹的線路只有2km，跨樹長(zhǎng)度和線路長(zhǎng)度都減少了，見表1。

表1 J18—J22段的方案優(yōu)化前后的比較

成果和效益。使用海拉瓦技術(shù)使得“荊孝工程”取得了以下成果：（1）縮短線路的長(zhǎng)度，減少資金投入。預(yù)選線階段路徑長(zhǎng)度是174.6km，優(yōu)化后的長(zhǎng)度縮短了2.24%，為170.673km。（2）拆遷房屋數(shù)量變少，采用路徑優(yōu)化后主要避開了許多居民區(qū)。，本工程路徑左右兩側(cè)各17m內(nèi)共跨越房屋143棟，包括7棟樓房和136棟平房。方案優(yōu)化后拆遷的房屋量減少了42棟。（3）耐張塔數(shù)量減少，經(jīng)過計(jì)算發(fā)現(xiàn)，路徑優(yōu)化后所用非直線塔數(shù)量減少了4基。預(yù)選線轉(zhuǎn)角次數(shù)為42次，共使用耐張塔25基。進(jìn)過優(yōu)化后，轉(zhuǎn)角53個(gè)，但使用直線小轉(zhuǎn)角型轉(zhuǎn)角塔32基，使用耐張型轉(zhuǎn)角塔21基，其中包括30°內(nèi)的轉(zhuǎn)角20基。（4）砍伐樹木減少，保護(hù)了樹木和環(huán)境?？撤淠緶p少和拆遷房屋量的減少以及林區(qū)的跨度減少有直接的關(guān)系。

[1]鄭團(tuán)結(jié).基于海拉瓦技術(shù)的輸電線路優(yōu)化設(shè)計(jì)與應(yīng)用研究[J].水電能源科學(xué)，2008（26）.

[2]萬里祿.超高壓輸電線路施工中海拉瓦技術(shù)的應(yīng)用[J].中國(guó)新技術(shù)新產(chǎn)品，2009（22）.

[3]障兆祥.海拉瓦技術(shù)及其在電網(wǎng)建設(shè)全過程的深化應(yīng)用[J].能源技術(shù)經(jīng)濟(jì)，2010（12）.