輸電路徑測量中地理空間信息技術的應用分析

李希鵬　劉巖

摘 要：文章主要針對空間地理信息技術的相關內容展開了探討，著重分析了其概念以及原理，并對GIS系統(tǒng)的組成以及系統(tǒng)中子系統(tǒng)的特點以及功能進行了論述，從而分析了該項技術在輸電線路的路徑設計中的實際應用狀況。

關鍵詞：輸電路徑測量；空間地理信息；GPS；GIS；RS；應用

引言

近年來，我們國家在全球定位技術（GPS）、遙感（RS）、地理信息技術（GIS）等領域取得了巨大成就，特別是隨著全球范圍內對地觀測系統(tǒng)（EOS）、國家信息高速公路（NII）、國家空間數(shù)據(jù)基礎設施（NSDI）等重大計劃的實施，人類對地球不同層面、不同現(xiàn)象的綜合觀測能力以及信息的處理、傳輸和應用能力達到了空前的水平。地理空間信息技術已在國民經(jīng)濟建設中的各個領域得到了廣泛的應用。目前，電力系統(tǒng)已將該技術應用到輸電線路路徑設計的生產(chǎn)實踐中，并取得了可觀的經(jīng)濟效益和社會效益。

1 技術簡介

1.1 全球定位系統(tǒng)即GPS系統(tǒng)，主要指通過24顆衛(wèi)星在地球上空的六個軌道面進行環(huán)繞，從而對需要確定的方位進行精確定位。其進行定位的基本原理主要是通過衛(wèi)星不斷的對自身時間信息以及星歷參數(shù)進行發(fā)送，地面用戶在接收到該類信息后經(jīng)計算機處理，得到接收機相關信息，即三維方向、位置以及時間和速度信息。通過該系統(tǒng)能夠在任何地點、時間對地面點進行位置確定。

1.2 遙感技術也是近兩年新型的技術，即RS技術，主要指從傳感系統(tǒng)或者影像系統(tǒng)中獲取可靠的地質遺跡環(huán)境信息，并通過科學的手段進行測量分析，并對結果進行表達。通過大量的試驗，人們發(fā)現(xiàn)，所有的物體都會吸收和發(fā)射或者反射電磁波，并且依據(jù)物體的不同，其對電磁波的作用也不同，這是物體的特性決定的。而RS技術便依照這一原理，通過對物體表面所發(fā)射或者反射的電磁波對物體信息進行獲取，從而達到遠距離對物體進行識別的目的。依照波段范圍的差異，通過可監(jiān)管、紅外線湖綜合微波對物體進行探測，從而通過航空航天設備對影響予以獲取。并且能夠提取非語意信息，對目標點予以精確的判定，掌握其屬性以及位置。

1.3 地理信息系統(tǒng)即平常所說的GIS系統(tǒng)，主要用于對地理信息相關數(shù)據(jù)進行分析、查詢以及綜合處理，并對其結果進行儲存，從而顯示出地理空間信息同其他先骨干信息之間的關系。GIS是一種計算機系統(tǒng)，而起主要依賴于計算機CAD軟件，從而能夠對有效的對圖形數(shù)據(jù)進行處理。圖形數(shù)據(jù)具有的位置坐標是圖形數(shù)據(jù)的重要標志，由于圖形之間具有差異，拓撲關系也根據(jù)圖形的不同而不同，無論在連接關系上還是空間位置上?？傊?，對空間地理信息進行管理分析以及組織顯示的系統(tǒng)即地理信息系統(tǒng)。其組成主要包括了系統(tǒng)軟件、計算機設備、數(shù)據(jù)庫和分析應用模型，此外包括人機交互界面和管理人員。

2 地理空間信息技術應用

2.1 GPS的應用

在進行輸電線路設計的每一個環(huán)節(jié)都能夠應用到GPS系統(tǒng)，并且其功能能夠滿足大部分工作，從而降低了工作人員的勘測工作強度，并將勘測工期有效縮短，降低了勘測成本。正因為GPS系統(tǒng)在測量工作中具有的巨大優(yōu)勢，使得該項技術的應用范圍更加廣泛。

2.1.1 進行外控測量過程中，通過GPS在路徑設計的外控測量階段，可以通過靜態(tài)測量模式進行操作，對沿線交叉跨越以及沿線的不良地貌信息進行采集，同事針對走廊內礦、廠以及其他的建筑物信息進行掌握，從而避免了由于地形問題或者交通問題對測量工作效率以及準確度等方面的影響。

2.1.2 在進行線路設計定位中，首先設計人員需要將塔位坐標提供給勘測人員，通過定位使用RTK對塔位坐標進行輸入，利用GPS系統(tǒng)對塔位實際位置進行確定。當前所使用的RTK儀器中對整周模糊度的計算大部分都采用了OTF算法，該方式結算時間較短，并且通過該種方式進行測量，能夠對定位進行精確，通過觀測手簿對放樣點進行精確定位，以收斂值確定定位精度。觀測可以在點位達到要求精度后予以停止，并將點位坐標進行存儲。

2.1.3 在定線階段，通過RTK功能，勘測人員能夠進行準確的定線，通過將轉角塔位的數(shù)據(jù)輸入，在GPS手簿中進行基準線的建立，通過相鄰塔位坐標數(shù)據(jù)，系統(tǒng)能夠將主線確定下來并顯示出單位圓，并計算出流動站同主線之間的實際偏離角度和距離，顯示出其實際位置，以此將流動站向主線上引導，知道其能夠同主線重合。從而對現(xiàn)場兩個轉角塔之間依照實際狀況確定直線塔位置，并進行數(shù)據(jù)貯存。

2.2 RS的應用

在線路段設計過程中，RS幾乎的應用主要體現(xiàn)在地面信息的獲取上，例如在220KV至500KV的輸電線路的設計中，通過攝影測量的方式作為主要的地面信息獲取的海拉瓦測量系統(tǒng)已經(jīng)得以全面的應用。該系統(tǒng)會生成相應的圖形，通過圖形設計人員能夠實時量取三維坐標以及相關數(shù)據(jù)，實現(xiàn)快速準確的位置比較以及選擇，將輸電設計過程中所遇到的障礙以及較為特殊的跨越物進行落實，并準確的進行塔基地形和風偏驗算。

2.3 GIS在輸電線路路徑中的應用

輸電線路路徑設計的好壞不僅要考慮技術、設備、設施等因素的影響，還要考慮自然環(huán)境、地方規(guī)劃的影響等，所以在設計過程中總是希望找到合適的位置。為了解決這個問題，由某公司開發(fā)的輸電線路計算機應用設計系統(tǒng)在部分電力公司得到應用。

2.3.1 系統(tǒng)的特點。該系統(tǒng)使用Arcinfo（GIS底層開發(fā)應用軟件）、TIN（攝影測量空三解算軟件）、GRID（柵格數(shù)據(jù)處理技術）、NETWORK等技術，應用全數(shù)字化信息設計輸電線路的路徑。全面實現(xiàn)線路模擬、顯示、查詢、處理、分析的一體化；可以通過DEM疊加DOM的方式對整條輸電線路路徑進行三維漫游顯示，直接模擬線路完成后的真實景觀；還可以通過數(shù)據(jù)庫的查詢、管理功能，直接點擊桿塔明細表、結構圖等信息。應用該系統(tǒng)可以全面提高輸電線路數(shù)字化和信息化的管理水平。

2.3.2 系統(tǒng)的現(xiàn)實性。該系統(tǒng)是根據(jù)輸電線路勘測設計的工作步驟開發(fā)出來的。目前，我國輸電線路勘測設計一般分為五個階段：第一，大方案設計，在此階段，根據(jù)電力供應的長期規(guī)劃，確定線路的一些基本要素，包括線路大致走向、電壓等級、單雙回、變電站等。第二，踏勘，在此階段，收集線路經(jīng)過地區(qū)，關于自然環(huán)境條件、地形特征、地方要求等方面的信息，依據(jù)環(huán)境、技術、經(jīng)費等因素的影響，給出幾個比較方案。第三，初步路徑設計，在此階段，根據(jù)1：5萬地形圖，初步確定被推薦的線路路徑的每一級桿塔位置。第四，準確路徑設計，在此階段，沿著確定的大致線路路徑進行航攝，再根據(jù)攝影測量結果，將每一級桿塔的位置確定到地形圖上。第五，線路勘測，在此階段進行細致的野外勘測設計，線路、桿塔、基礎都要準確定位。

3 結束語

在GIS設計系統(tǒng)中充分應用地理信息技術是對該輸電線路設計系統(tǒng)分析以及集成功能的充分利用，從而在設計輸電線路中實現(xiàn)全面的數(shù)字信息化以及規(guī)模化，從而將線路設計工作的科技含量予以提高，從設計速度、設計精度方面分析，空間地理信息技術的應用能夠有效提高工作效率，同時還大大降低了資本投入。

參考文獻

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