郭曉武

（廣州電力設(shè)計(jì)院有限公司 廣東廣州 510610）

引言

在經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展的信息社會(huì)，電力作為支撐人們?nèi)粘Ｉa(chǎn)生活的動(dòng)力來(lái)源，對(duì)于經(jīng)濟(jì)社會(huì)的總體發(fā)展起著至關(guān)重要的作用。輸電線(xiàn)路作為電力系統(tǒng)當(dāng)中較為重要的一環(huán)，其設(shè)計(jì)水平對(duì)輸電線(xiàn)路的運(yùn)行可靠性有著最為直接的關(guān)系，而線(xiàn)路路徑選擇是輸電線(xiàn)路設(shè)計(jì)的龍頭，對(duì)線(xiàn)路整體設(shè)計(jì)水平起到關(guān)鍵作用。

1 輸電線(xiàn)路設(shè)計(jì)當(dāng)中的路徑選擇

對(duì)于輸電線(xiàn)路的路徑選擇而言，通常采用紅外線(xiàn)測(cè)量、全數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量系統(tǒng)、航片以及衛(wèi)星等新興技術(shù)，在地質(zhì)條件相對(duì)較為復(fù)雜的地區(qū)，必要的時(shí)候應(yīng)當(dāng)采取地質(zhì)遙感這技術(shù)；對(duì)線(xiàn)路的地方規(guī)劃規(guī)劃、運(yùn)行、地質(zhì)、冰區(qū)、交通、施工、地形地貌以及長(zhǎng)度等要素展開(kāi)多方案技術(shù)經(jīng)濟(jì)的比較，真正做到安全可靠、環(huán)境友好以及經(jīng)濟(jì)合理。而對(duì)于路徑進(jìn)行挑選的過(guò)程中應(yīng)當(dāng)盡可能地對(duì)某些采動(dòng)影響區(qū)進(jìn)行避開(kāi)，當(dāng)沒(méi)辦法進(jìn)行避讓的時(shí)候，應(yīng)當(dāng)采用一些相對(duì)必要的對(duì)策；應(yīng)當(dāng)避開(kāi)導(dǎo)線(xiàn)易舞動(dòng)區(qū)、重冰區(qū)以及會(huì)對(duì)安全運(yùn)行產(chǎn)生影響的其他區(qū)域；此外還應(yīng)當(dāng)盡量避開(kāi)一些原始森林、自然保護(hù)區(qū)以及風(fēng)景名勝區(qū)。運(yùn)用3S技術(shù)能夠更好地對(duì)那些重要地物及地質(zhì)災(zāi)害地區(qū)得以避讓?zhuān)M(jìn)而設(shè)計(jì)出更為安全也更為經(jīng)濟(jì)的輸電線(xiàn)路。

2 傳統(tǒng)的線(xiàn)路選線(xiàn)辦法及其存在的問(wèn)題

傳統(tǒng)的輸電選線(xiàn)辦法為：首先要做的應(yīng)當(dāng)是對(duì)設(shè)計(jì)所需要的相關(guān)技術(shù)資料進(jìn)行收集，之后在1：50000或1：10000的小比例尺的地形圖上挑出幾種可行的路線(xiàn)方案，經(jīng)過(guò)技術(shù)經(jīng)濟(jì)的綜合分析與比較，優(yōu)選出最終的路徑方案。該種輸電線(xiàn)路的選線(xiàn)辦法存在的問(wèn)題主要體現(xiàn)在以下幾點(diǎn)：

（1）中國(guó)目前使用的1：5萬(wàn)和1：1萬(wàn)地形圖，大部分是在20世紀(jì)80年代或之前繪制的，在國(guó)民經(jīng)濟(jì)飛速發(fā)展的21世紀(jì)，這些舊時(shí)的地圖早已無(wú)法反映所在地目前的狀況。

（2）在一定程度上，不同設(shè)計(jì)者的實(shí)際經(jīng)驗(yàn)與技術(shù)水平差異決定了輸電線(xiàn)路路徑規(guī)劃水平的高低。此外，設(shè)計(jì)人員也許會(huì)受實(shí)地視野的制約，難以選擇出有整體觀的較為理想的路徑方案。

（3）有關(guān)設(shè)計(jì)文件難以以數(shù)字信息的形式書(shū)寫(xiě)與總結(jié)，也不能由計(jì)算機(jī)進(jìn)行管理。

3 3S技術(shù)及其在線(xiàn)路選線(xiàn)中的應(yīng)用

全球定位系統(tǒng)（GPS）、地理信息系統(tǒng)（GIS）及遙感（RS）共同構(gòu)成3S技術(shù)。3S技術(shù)在空間信息管理上均有著其各自的獨(dú)特之處，可以較為獨(dú)立地將其各自的功能充分發(fā)揮。同時(shí)，它們之間存在著許多聯(lián)系，在功能上各有各的不同。（4）若把這三種技術(shù)相互結(jié)合，便能夠?qū)旊娋€(xiàn)路的設(shè)計(jì)當(dāng)中碰到的空間數(shù)據(jù)的更新方面的問(wèn)題進(jìn)行解決，提升線(xiàn)路設(shè)計(jì)的質(zhì)量與效率。此外，還能夠有效避讓那些重要地物、避讓地質(zhì)災(zāi)害地區(qū)等，3S技術(shù)如圖1所示。

圖1 3S技術(shù)示意圖

3.1 地理信息系統(tǒng)技術(shù)（GIS）

地理信息系統(tǒng)為在計(jì)算機(jī)硬件與軟件的共同支持之下，對(duì)于地理環(huán)境的要素展開(kāi)地理信息的運(yùn)用、顯示、分析、管理、存儲(chǔ)及采集的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。相比于其它的信息系統(tǒng)，其具有自身的特點(diǎn)，這主要是因?yàn)榈乩硇畔⑾到y(tǒng)技術(shù)不但可以和其它的信息系統(tǒng)一樣進(jìn)行數(shù)據(jù)的管理和儲(chǔ)存，還能夠利用數(shù)據(jù)采集的方式將其展示出來(lái)，以此來(lái)規(guī)避那些軍事基地類(lèi)重要地物，進(jìn)而使新建工作和地方規(guī)劃與發(fā)展及軍事設(shè)施相互協(xié)調(diào)，明確路徑選擇的原則，盡可能減少對(duì)地方經(jīng)濟(jì)發(fā)展與經(jīng)濟(jì)設(shè)施的影響。此外，其功能相對(duì)較多，主要包括數(shù)據(jù)的收集、分析以及處理等。在這些功能當(dāng)中，數(shù)據(jù)集成的功能是最強(qiáng)的，在進(jìn)行數(shù)據(jù)收集的同時(shí)，還具有很強(qiáng)的空間模擬能力，不但有助于資料的分析和統(tǒng)計(jì)，還可以在很大的程度上對(duì)統(tǒng)計(jì)以及設(shè)計(jì)工作創(chuàng)造便利條件。

作為一種基于數(shù)字地圖的地理數(shù)字地圖，其包括很多基本的地理信息?？臻g分析作為GIS的重要功能，GIS的主要特點(diǎn)包括計(jì)算機(jī)圖形軟件與空間分析。相對(duì)靈活的空間數(shù)據(jù)分析與有效的空間數(shù)據(jù)管理功能使得GIS在資源管理、環(huán)境監(jiān)測(cè)、城市規(guī)劃和設(shè)計(jì)行業(yè)中得到了廣泛的應(yīng)用。受制于傳統(tǒng)的制圖辦法，地形圖采集限制了GIS的發(fā)展。如果把攝影測(cè)量、地理信息系統(tǒng)和遙感技術(shù)三者相互融合，就可以在用戶(hù)面前進(jìn)行展示。其作為一個(gè)具備相對(duì)豐富的基本地理信息，可以對(duì)最新的景觀特點(diǎn)的設(shè)計(jì)平臺(tái)給以反映。另外，多傳感器是在同一時(shí)間內(nèi)將各個(gè)傳感器所獲得的測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行關(guān)聯(lián)起來(lái)的一種聯(lián)合應(yīng)用。實(shí)現(xiàn)傳感器同步時(shí)間的高度精確化的關(guān)鍵在于制定相對(duì)統(tǒng)一的時(shí)間坐標(biāo)。

地面數(shù)據(jù)處理這一技術(shù)作為運(yùn)用遙感數(shù)據(jù)處理辦法與攝影測(cè)量的過(guò)程，對(duì)各種數(shù)據(jù)進(jìn)行高精度處理。電力線(xiàn)、電塔以及走廊等都是以此為基礎(chǔ)進(jìn)行輸電線(xiàn)路設(shè)計(jì)的智能化開(kāi)發(fā)，通過(guò)模式識(shí)別、人工智能、專(zhuān)家系統(tǒng)以及多種可視化技術(shù)來(lái)對(duì)輸電線(xiàn)路中存在的隱患與異常進(jìn)行判斷與確認(rèn)。

線(xiàn)路的確定重點(diǎn)包括制定坡度分析、DEM、GIS數(shù)據(jù)庫(kù)、地表形態(tài)分類(lèi)和地形DEM的路線(xiàn)確定；輸電線(xiàn)路范圍的起點(diǎn)，在地形與相關(guān)要求相符的地區(qū)搜索；相較于GIS數(shù)據(jù)庫(kù)而言，由于地質(zhì)條件或現(xiàn)有建筑不符合要求的排除；在輸電線(xiàn)路施工便利的地區(qū)分析線(xiàn)路路徑的可行性，獲得最佳點(diǎn)；如果不行，轉(zhuǎn)向其他要點(diǎn)進(jìn)行分析，以期達(dá)到獲得最優(yōu)路徑的目的。

3.2 遙感技術(shù)（RS）

利用遙感技術(shù)檢測(cè)電磁波和物體表面發(fā)出電磁波的反射，這些對(duì)象的信息可以被獲取，對(duì)象可以被遠(yuǎn)程識(shí)別。經(jīng)過(guò)對(duì)圖像的顏色與紋理展開(kāi)處理，能準(zhǔn)確地對(duì)地表巖石、土壤、植被和水體進(jìn)行識(shí)別。結(jié)合攝影測(cè)量與遙感技術(shù)，可較為直接地由遙感照片制定1：10000甚至1：250000比例尺的普通地形圖，通過(guò)制作正射影像圖與數(shù)字地形模型（DEM），在正射影像圖當(dāng)中輔以DEM透視，使相對(duì)真實(shí)的三維景觀地圖得以形成。由上可以看出，遙感與攝影測(cè)量技術(shù)不但能夠在很大的程度上使更新地形圖的周期得以減少，有效取得大面積的地域信息，使獲取的信息也更為直觀。結(jié)合遙感與攝影測(cè)量這兩種技術(shù)，能夠?qū)旊娋€(xiàn)路設(shè)計(jì)當(dāng)中地形圖老舊的問(wèn)題加以解決。

相比于其它技術(shù)，遙感技術(shù)的主要優(yōu)點(diǎn)在于其能夠?qū)τ嘘P(guān)物體展開(kāi)遠(yuǎn)距離的探測(cè)設(shè)計(jì)。遙感技術(shù)功能的原理主要是可以在外層空間以及高空等平臺(tái)上利用紅外燈電磁探測(cè)器對(duì)地面上的物體進(jìn)行掃描，從而確定物體所處的環(huán)境以及物體的形狀，然后進(jìn)一步地對(duì)于有關(guān)物體的具體信息展開(kāi)相應(yīng)的處理，從而獲得一些有效的信息。在實(shí)際的生活當(dāng)中，微波及可見(jiàn)光等可用來(lái)當(dāng)作設(shè)計(jì)測(cè)量的主要工具，在進(jìn)行測(cè)量的過(guò)程當(dāng)中，主要通過(guò)運(yùn)用光線(xiàn)反射出電磁波，通過(guò)一定的計(jì)算以及識(shí)別，就可以獲得比較準(zhǔn)確的遙感圖像。隨著有關(guān)遙感技術(shù)的不斷發(fā)展，逐漸得到了相對(duì)廣泛的運(yùn)用，現(xiàn)在的遙感技術(shù)主要應(yīng)用在目標(biāo)環(huán)境語(yǔ)義和非語(yǔ)義信息的設(shè)計(jì)當(dāng)中，可以快速準(zhǔn)確的完成設(shè)計(jì)工作。此外，遙感這一技術(shù)還可以對(duì)地表的環(huán)境改變進(jìn)行檢測(cè)及對(duì)GIS有關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行更新。遙感技術(shù)在對(duì)輸電線(xiàn)路進(jìn)行設(shè)計(jì)的實(shí)際過(guò)程中，重點(diǎn)應(yīng)用在比例范疇中等或相對(duì)較小的地形圖當(dāng)中。動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)主要是通過(guò)處理測(cè)量獲得相關(guān)數(shù)據(jù)，從而獲得土地利用率等相關(guān)的資料，采用該種動(dòng)態(tài)的監(jiān)測(cè)方法可以使報(bào)告的結(jié)果與獲得的有關(guān)數(shù)據(jù)更易于被其他的使用人員了解。此外，遙感技術(shù)的測(cè)量方式還可以設(shè)置相應(yīng)的檢測(cè)周期，從而對(duì)相關(guān)的數(shù)據(jù)展開(kāi)定期的對(duì)比，從而獲得更為精確的數(shù)據(jù)報(bào)告。遙感技術(shù)進(jìn)行現(xiàn)代輸電線(xiàn)路設(shè)計(jì)時(shí)，存在上述的優(yōu)點(diǎn)，在有關(guān)輸電線(xiàn)路的設(shè)計(jì)當(dāng)中該技術(shù)得到了廣泛的運(yùn)用。

在線(xiàn)路選線(xiàn)中運(yùn)用遙感技術(shù)，能夠較為綜合地考慮地方規(guī)劃、運(yùn)行、施工、交通、冰區(qū)、地質(zhì)、地形地貌以及線(xiàn)路的長(zhǎng)度等復(fù)雜環(huán)境，進(jìn)而較好地避開(kāi)那些重要地物及地質(zhì)災(zāi)害地區(qū)。

運(yùn)用傳統(tǒng)的測(cè)量辦法，速度不僅慢，與地面之間必須通過(guò)控制點(diǎn)和控制點(diǎn)的連接，輸電線(xiàn)路穿過(guò)大山時(shí)，傳統(tǒng)測(cè)量方法通常不易達(dá)到該條件。運(yùn)用GPS對(duì)地面的控制點(diǎn)進(jìn)行測(cè)量，不僅精準(zhǔn)度較高，同時(shí)觀測(cè)的速度也快，不要求控制點(diǎn)間相互連接。

總而言之，遙感技術(shù)存在很多的優(yōu)勢(shì)，比如成圖速度快、操作簡(jiǎn)單、操作及測(cè)量的過(guò)程當(dāng)中不會(huì)遭受到地域及空間等要素的不良影響，所以，遙感技術(shù)的測(cè)量方法獲得的數(shù)據(jù)和資料存在較高的可靠性。

3.3 全球定位系統(tǒng)技術(shù)（GPS）

全球定位系統(tǒng)（GPS）作為一種空間衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)，其主要原理為使用距離測(cè)量、無(wú)線(xiàn)電波衛(wèi)星、同步觀測(cè)的幾站或準(zhǔn)同步觀測(cè)，并對(duì)互相的位置聯(lián)系進(jìn)行幾何計(jì)算，形成一個(gè)軌道或者位置。該技術(shù)主要由用戶(hù)設(shè)備、地面監(jiān)測(cè)和空間衛(wèi)星組成。在測(cè)量的地域中間的對(duì)應(yīng)位置挑選參考站，同時(shí)加裝接收裝置，從而對(duì)全部可見(jiàn)的衛(wèi)星進(jìn)行連續(xù)的跟蹤；另外一個(gè)接收器有序地流向每一個(gè)點(diǎn)從而制定一個(gè)站，每次進(jìn)行幾分鐘的觀測(cè)。相比于其它的技術(shù)而言，全球定位系統(tǒng)技術(shù)具有更高的精準(zhǔn)度，此外，操作比較簡(jiǎn)單，同時(shí)可以快速的覆蓋全球，從而形成三維的圖像，所以全球定位系統(tǒng)技術(shù)得到了比較廣泛的應(yīng)用。該技術(shù)的普及與發(fā)展速度相當(dāng)?shù)目欤热鏟TK技術(shù)，可以利用全球定位系統(tǒng)技術(shù)對(duì)每個(gè)權(quán)屬界址點(diǎn)進(jìn)行詳細(xì)的定位，具有很高的精確度，可以達(dá)到厘米的級(jí)別。GPS技術(shù)如圖2所示。

圖2 GPS技術(shù)

輸電線(xiàn)路的路徑選線(xiàn)當(dāng)中運(yùn)用GPS技術(shù)，以其精準(zhǔn)且靈活的定位，能夠較好地減小一定的誤差，如果有大跨越的輸電線(xiàn)路，路徑的方案應(yīng)當(dāng)結(jié)合大跨越的具體狀況，通過(guò)相關(guān)追蹤技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較確定，從而更好地對(duì)輸電線(xiàn)路進(jìn)行設(shè)計(jì)，較好地規(guī)避那些重要地物以及地質(zhì)災(zāi)害地區(qū)，建造出經(jīng)濟(jì)且安全的輸電線(xiàn)路。

GPS接收機(jī)最常用的功能是輸出UTC時(shí)間和1PPS脈沖等定位數(shù)據(jù)。由于脈沖邊緣時(shí)間對(duì)應(yīng)于輸出定位數(shù)據(jù)，為了使傳感器數(shù)據(jù)的同步得以實(shí)現(xiàn)，可以在此基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)定時(shí)型GPS時(shí)間同步控制器。把GPS與PPS輸出信號(hào)引入時(shí)間同步控制器，并授權(quán)于激光掃描儀，掃描儀在接收PPS信號(hào)后將秒計(jì)數(shù)清零來(lái)獲取精確時(shí)間，同步控制器也會(huì)觸發(fā)相機(jī)曝光并將數(shù)據(jù)發(fā)至計(jì)算器記錄，以此來(lái)達(dá)到多種數(shù)據(jù)的統(tǒng)一。

4 結(jié)束語(yǔ)

目前，線(xiàn)路外部環(huán)境越來(lái)越復(fù)雜，大大增大了線(xiàn)路選線(xiàn)工作的難度。傳統(tǒng)的選線(xiàn)方法通常需要占用大量的人力、物力及時(shí)間，隨著3S技術(shù)在線(xiàn)路設(shè)計(jì)當(dāng)中的運(yùn)用，不僅能夠使工作效率得以提升，而且能夠運(yùn)用實(shí)時(shí)遙感圖像當(dāng)作相對(duì)強(qiáng)大的空間數(shù)據(jù)源，大大提高設(shè)計(jì)質(zhì)量。所以，在輸電線(xiàn)路的設(shè)計(jì)當(dāng)中輔以3S技術(shù)是輸電線(xiàn)路設(shè)計(jì)的必然發(fā)展趨勢(shì)。