GIS在架空電力線路設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

楊鵬

（國網(wǎng)安徽省電力有限公司宣城供電公司，安徽 宣城 242000）

如今，眾多電力設(shè)計(jì)單位已將GIS引入電網(wǎng)建設(shè)工程的勘察設(shè)計(jì)中，實(shí)現(xiàn)了電網(wǎng)資源與地理信息的有機(jī)整合，有效彌補(bǔ)了傳統(tǒng)現(xiàn)場踏勘方式只能看到局部地物的缺陷，提高了電網(wǎng)建設(shè)工程勘察設(shè)計(jì)的工作效率，顯著提升了設(shè)計(jì)質(zhì)量。因此，對(duì)GIS在架空電力線路設(shè)計(jì)中的應(yīng)用進(jìn)行探究符合勘察設(shè)計(jì)行業(yè)的發(fā)展趨勢。

一、GIS技術(shù)的概述

（一）GIS技術(shù)含義

GIS全稱為（Geographic Information System），指的是地理信息系統(tǒng)技術(shù)，GIS技術(shù)作為一門介于信息科學(xué)、管理科學(xué)、空間科學(xué)之間的交叉性學(xué)科，該技術(shù)的誕生是計(jì)算機(jī)科學(xué)技術(shù)飛速發(fā)展的產(chǎn)物。GIS技術(shù)通過綜合運(yùn)用屬性數(shù)據(jù)處理技術(shù)、空間分析技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、模型分析技術(shù)、空間處理技術(shù)等，通過準(zhǔn)備數(shù)據(jù)——建立系統(tǒng)——分析空間和模型來形成包含資源環(huán)境、災(zāi)害防治、區(qū)域規(guī)劃、管理決策等在內(nèi)的信息，GIS技術(shù)不僅具有圖形管理功能和數(shù)據(jù)管理功能，并且還具有較強(qiáng)的空間表現(xiàn)力，當(dāng)前已經(jīng)被廣泛運(yùn)用于電力、水利、土地、環(huán)境、軍事、管網(wǎng)、交通、農(nóng)林、軍事等領(lǐng)域中。

（二）GIS技術(shù)的主要功能

在GIS系統(tǒng)中，主要具備數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)的數(shù)據(jù)輸入、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、數(shù)據(jù)輸出等功能，為了盡可能滿足用戶的需求，需要GIS技術(shù)對(duì)數(shù)據(jù)開展運(yùn)算、處理、操作。GIS最主要功能便是制圖，這一功能能夠?qū)⒌乩硪卦诘貓D上顯示出來，并給出詳細(xì)的數(shù)值范圍，并且GIS系統(tǒng)還具有為用戶輸出全要素圖的功能，能夠按照用戶的要求，將地圖有層次地顯示出來，并將生成的地圖、圖例、各類專題圖以及統(tǒng)計(jì)圖表等統(tǒng)一打印出來，除此之外，GIS系統(tǒng)還能夠借助數(shù)字地形模型，借助一些分散的平面點(diǎn)模擬地面，從而從這些點(diǎn)中提取有效數(shù)據(jù)對(duì)地形進(jìn)行分析

二、GIS在架空電力線路設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

（一）路徑選擇及優(yōu)化

在架空電力線路的路徑選擇過程中把GIS應(yīng)用和層次分析法結(jié)合起來，能夠更好的優(yōu)化路徑方案，進(jìn)而為多方案的對(duì)比和取舍提供客觀依據(jù)。在架空電力線路設(shè)計(jì)中，影響設(shè)計(jì)方案的因素包括法律、經(jīng)濟(jì)、技術(shù)、環(huán)境等。采用層次分析法，能夠?qū)Ω髀窂椒桨高M(jìn)行定量分析，優(yōu)化路徑方案。層次分析法是一種把定性分析與定量分析相結(jié)合的分析方式，不僅能夠主動(dòng)響應(yīng)設(shè)計(jì)人員在路徑選擇中的主觀因素，同時(shí)還能對(duì)客觀存在的外界因素進(jìn)行分析處理。把層次分析法應(yīng)用在實(shí)際設(shè)計(jì)中，首先需要把衛(wèi)星影像與數(shù)字地理模型有效結(jié)合起來，得出多個(gè)備選方案；其次羅列出路徑方案評(píng)價(jià)的主要影響因素，包括路徑長度、曲折系數(shù)、交通情況、重要交叉穿越、走廊清理難度等；再在對(duì)比分析前選擇必要的影響因素，對(duì)于系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫中缺失的因素，則需要進(jìn)行詳細(xì)深入的現(xiàn)場調(diào)查，將實(shí)地調(diào)查結(jié)果和數(shù)據(jù)錄入至分析系統(tǒng)以進(jìn)一步處理。借助數(shù)字高程模型，能夠?qū)芸针娏€路的三維長度進(jìn)行計(jì)算；再建立評(píng)價(jià)矩陣，即可確定各影響因素的權(quán)重，進(jìn)行合理分配，并反復(fù)驗(yàn)證、調(diào)整；最后，通過系統(tǒng)分析得出評(píng)價(jià)結(jié)果，確定各個(gè)備選方案中的最優(yōu)方案。由此可見，在架空電力線路設(shè)計(jì)中靈活運(yùn)用層次分析法，能夠?qū)τ绊懧窂竭x擇的眾多影響因素進(jìn)行全面的定性、定量評(píng)估，保證路徑方案結(jié)論客觀、可靠。

（二）輔助桿塔、基礎(chǔ)設(shè)計(jì)

有些架空電力線路的現(xiàn)場地形條件十分惡劣，現(xiàn)場勘查無法到位，設(shè)計(jì)人員只能根據(jù)經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行估算，這就會(huì)造成桿塔和基礎(chǔ)設(shè)計(jì)不經(jīng)濟(jì)或者技術(shù)方面出現(xiàn)偏差。另外，在終勘定位過程中，當(dāng)測量人員在對(duì)塔基勘測點(diǎn)進(jìn)行測量時(shí)，測量范圍一般都局限在鐵塔根開范圍內(nèi)，對(duì)于周邊的地形突變點(diǎn)容易忽略。在室內(nèi)設(shè)計(jì)過程中難以發(fā)現(xiàn)此類問題，這些數(shù)據(jù)缺失就會(huì)造成測量誤差，影響線路設(shè)計(jì)的準(zhǔn)確性和安全性。

GIS采用的地理影像精度較高，因此可以模擬生成線路走廊的地形地貌，為設(shè)計(jì)人員提供直觀、清晰的現(xiàn)場還原。另外，在實(shí)際應(yīng)用時(shí)可以查詢塔基勘測點(diǎn)周邊所有點(diǎn)位的高程數(shù)據(jù)，并根據(jù)需要進(jìn)行斷面剖切，獲得結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員想要收集的地形數(shù)據(jù)，為高低腿桿塔和不等高基礎(chǔ)的配置提供便利條件。通過模擬計(jì)算，還可以反向驗(yàn)證測量成果是否準(zhǔn)確，查漏補(bǔ)缺，修正測量誤差。

（三）負(fù)荷預(yù)測

負(fù)荷預(yù)測是電網(wǎng)規(guī)劃的基礎(chǔ)，其從已知的電力系統(tǒng)、經(jīng)濟(jì)、社會(huì)、氣象等情況出發(fā)，通過對(duì)數(shù)據(jù)的分析，可預(yù)先估計(jì)和推測負(fù)荷發(fā)展，對(duì)確定規(guī)劃規(guī)模、具體項(xiàng)目、規(guī)劃質(zhì)量起關(guān)鍵作用。

通過GIS系統(tǒng)，可得出饋線的分布位置、負(fù)載情況、配電變壓器的容量值以及饋線電流值等數(shù)據(jù)。根據(jù)饋線電流值即可計(jì)算出該饋線所帶的負(fù)荷值，將其進(jìn)行一定權(quán)重或平均分配到每一臺(tái)配電變壓量，則根據(jù)250米/臺(tái)的供電半徑進(jìn)行計(jì)算，即可得到整個(gè)區(qū)域的負(fù)荷密度值分布情況。GIS系統(tǒng)還可根據(jù)變壓器所處位置和從SCADA 系統(tǒng)得到的主變負(fù)載情況，計(jì)算出分區(qū)分壓容載比。

（四）真實(shí)地還原三維地形地貌

通過電力線路設(shè)計(jì)平臺(tái)能夠?qū)崿F(xiàn)海量DOM、DEM和一定數(shù)據(jù)的疊加，無極縮放以及大區(qū)域的無縫漫游，通過分屏開展二維和三維聯(lián)動(dòng)操作，從而直觀地展示真實(shí)三維地形地貌。在三維地形基礎(chǔ)上，電力線路設(shè)計(jì)平臺(tái)可以模擬電力線路的走向和塔位，開展集成化的三維漫游于量測量，這樣便在很大程度上方便設(shè)計(jì)人員優(yōu)化調(diào)整線路，最大程度提高電力線路設(shè)計(jì)的效率和精度。

結(jié)束語：

綜上所述，將GIS技術(shù)運(yùn)用于電力線路設(shè)計(jì)中，提高了電力線路設(shè)計(jì)的科學(xué)性、便捷性，并且充分滿足了現(xiàn)代電力規(guī)劃的要求，但是當(dāng)前GIS技術(shù)在電力線路設(shè)計(jì)中的進(jìn)一步深化應(yīng)用，還有待加大對(duì)該技術(shù)的進(jìn)一步研究挖掘，從而更好地發(fā)揮其在電力線路設(shè)計(jì)中應(yīng)用。