特高壓工程中環評水保信息化研究

錢衛兵，單鵬飛

(1. 華東電力設計院，上海 203311；

2. 北京洛斯達數字遙感技術有限公司，北京 100011)

特高壓工程中環評水保信息化研究

錢衛兵1，單鵬飛2

(1. 華東電力設計院，上海 203311；

2. 北京洛斯達數字遙感技術有限公司，北京 100011)

為了提升特高壓電網工程規劃及設計階段的效率，提高線路設計環評水保工作的的準確性，減少工程環評水保資料收集的“單兵作戰、一事一議”的現狀，本文研究通過建設全國環保數據庫，并在此數據庫的基礎上建設基于GIS的包括二維和三維的環評水保信息平臺，從而利用測量、遙感及信息化技術的最新成果，從本質上提高工作效率和質量。

特高壓；環評；水保；環保數據庫。

1 概述

近年來，隨著國民經濟的快速發展，國家對環境保護越來越重視，民眾的環保、物權意識也不斷增強，輸電工程的環保問題已成為影響電網建設和發展的重要因素之一。

針對目前電網建設所面臨的突出環保技術難點，包括自然保護區等環境敏感點難以辨別與避讓，民房環保拆遷范圍難以精確劃定，社會公眾對工程景觀影響日益關注等關鍵問題，結合智能選線技術和數據庫技術，實現具有環保效益的智能化選線系統，解決電網建設中的環保水保問題，顯得十分必要。

2 研究現狀及內容簡介

2.1 現狀

2.1.1 環評水保相關數據庫的研究現狀

全國各地廣泛分布的自然保護區、風景名勝區等環境敏感點，其行政主管部門各不相同，但都受國家法律嚴格保護，未經行政許可不得違法穿越，工程設計時易發生誤穿越問題，而嚴重影響工程環評、核準及驗收，目前國內尚未建立統一的數據收集規范，無環評水保數據庫。

2.1.2 環評水保應用平臺研究現狀

由于環評水保中各敏感點信息的多樣性和復雜性，包括線路走廊地形的多樣性、地質氣候等多種因素的綜合影響，導致了傳統工作方式下的一些指標與實際相差甚遠，有些自然保護區、風景名勝區等敏感點不能準確考慮。近年來雖發展起來一些計算機輔助設計軟件，仍停留在模仿或借鑒人工方法，無實質性的突破，沒有真正減少野外工作量，仍然可能會遺漏隱蔽的環境敏感點，或者是多個敏感點進行重復勘察，導致工作周期長、深度不夠，缺乏統一共享的信息平臺。

2.2 研究難點

目前國內外輸電線路工程環評水保工作面臨以下一些技術難點：

(1) 線路走廊內敏感點分析與評價

基于各類環保專題信息對特高壓工程走廊進行環境敏感點分析與評價，研究如何針對不同的專題信息采取特定算法和統計方式自動生成環境影響評價概況。

(2) 特高壓工程沿線高清晰、大數據量影像的存儲和管理

用于特高壓工程環保評價的衛星影像和航空影像具有分辨率高、數據量大(多為百GB或TB級)的特點，如何針對大數據量的影像實現集中存儲和分布式應用是技術難點之一。

(3) 描述工程現場環境的三維可視平臺的建立

三維可視平臺用于描述工程現場環境，需要高分辨率、大數據量的衛星影像和航空影像、多尺度的基礎數據和環保專題數據，如何對大數據量、各種類型的數據進行集中存儲和快速發布，以實現平臺的分布應用，需要加強研究。

2.3 研究目的和意義

開展電網工程環保相關技術研究主要目的和意義在于：

(1) 形成初步的全國環境敏感點信息數據庫，實現環評水保數據共享，提高環評水保工作效率，體現出較好的管理效益。

(2) 建立環評水保信息平臺，為環評水保工作提供信息支撐，適應大規劃、大建設的管理體系要求。

(3) 建立二維、三維可視化的展現平臺，直觀、形象再現各種影響因素和采取的措施，使環評報告展現方式更加豐富與直觀。使規劃設計人員可以在可研階段詳細了解沿線自然保護區、風景區規劃、林木分布、環境敏感點等情況，從多角度為電網工程環評水保工作提供依據，結合各種輔助功能，使電力工程環評水保工作更加人性化、互動化。

(4) 提高決策準確度，縮短決策時間，宏觀實現對輸電工程環評水保工作的策劃；

(5) 提升工作方式，從傳統經驗工作方式轉變為量化數據比較，使報告編寫更有依據；提升預可研工作方式，工作人員可以在預可研階段就能清晰地看到線路走廊內的沿線途自然保護區情況、風景區規劃情況、冰區和污區情況等，從而對線路路徑的可行性及環保水平有直觀的映像和更深的了解。

3 環保數據庫建設

3.1 環保數據庫的內容及收集

電環評水保信息數據庫的數據按照其形態可分為屬性數據和空間數據；按照數據的時間分為現勢數據和歷史數據；按照數據的內容分為基礎地理信息數據、專題數據、工程數據、文檔資料數據和三維模型數據。

建立全國環評水保信息數據庫，涉及到的數據內容主要包括以下幾類：

(1) 基礎地理信息數據：基礎影像數據、高程數據和省市縣界、鐵路、公路等基礎矢量要素數據。

(2) 專題數據：包括自然保護區、旅游風景、水庫、全國污區圖、全國冰區圖等十多類專題數據

(3) 工程數據：敏感點信息、環境監測數據、環評報告書、線路數據等與工程相關的資料

(4) 文檔資料數據：工程設計資料、初步協議等以文檔形式存在的資料

(5) 三維模型數據：三維桿塔、三維變電站等三維模型數據

3.2 全國環保數據庫設計

3.2.1 數據庫框架設計

(1) 設計原則

電網工程環評水保信息平臺的建設涉及各類環境專題數據整合、空間數據資源管理、GIS技術、數據庫技術、網絡技術等多種技術，為實現系統的設計目標，在整個數據庫設計中除遵循軟件工程的相關規范外，在數據庫的建設中還應以“高效、實用”為基本準則。具體而言，為確保總目標和建設任務的順利實現，在數據庫設計中應遵循如下設計準則：實用性、穩定高效性、安全性、一致性、冗余小、可擴展性、標準化、并發性、先進性等原則。

(2) 數據庫組成

環評水保所涉及的數據種類繁多、形式多樣。按照數據的屬性和在數據存儲方式可以分為三大類：空間數據、屬性數據和規劃文檔資料，系統數據劃分及其關聯關系見圖1。

圖1 系統數據劃分及其關聯關系

空間數據是指具有地理信息的點、線、面等相關數據的集合，這也是環評水保地理信息數據庫的主要內容，這些數據包括三類，一類是基礎地理要素，包括行政區域、道路、河流等矢量數據；另一類環評水保專題數據，包括保護區、污區和冰區等；第三類是特高壓工程數據包括路徑、桿塔和工程周圍環境敏感點等。

屬性數據用于描述基礎數據和環境專題數據的統計信息和相關的參數信息，例如道路、河流名稱，保護區、冰區、污區的級別，以及噪聲、電磁等監測數據值。

文檔資料是指與環評工作有關的不同行政區域和不同類型的協議和文件資料等。

根據數據特點和功能應用需求從邏輯上可以將數據劃分基礎數據、環保專題數據和工程數據三部分。其中，基礎數據包括全國衛星影像、DEM數據和基礎矢量數據；環保專題數據包括11類環境專題矢量數據；工程數據包括與工程相關的高精度的路徑和沿線環境敏感點數據等。

數據庫的具體內容見表1。

表1 各類型數據主要內容

(3) 基礎數據邏輯設計

基礎數據主要由三部分組成：基礎影像數據、高程數據和基礎矢量要素數據。基礎影像數據指包括全國ETM衛星影像；高程數據指全國30mDEM數據和全國20m等高線數據。基礎矢量要素數據包括省市縣界、海湖河、鐵路、公路、機關單位等數據。

(4) 環境專題數據邏輯設計

環境專題數據共包括十一類對輸變電工程有影響的專題數據，包括：自然保護區：包括保護區名稱、行政區域、面積、主要保護對象、類型、級別、始建時間、主管部門；旅游風景：包括名稱、地址等；水庫：包括名稱、位置、面積等；全國污區圖；全國冰區圖；全國地震烈度區劃圖；全國土地利用圖；植被區劃圖；全國凍土；全國土壤侵蝕圖；全國水土流失圖。

(5) 工程數據邏輯設計

工程數據是指具體開展的特高壓輸電線路相關的數據，包括工程路徑、工程設計資料、沿線航片、環境保護目標、全線附圖以及噪聲和電磁等監測數據。

其中，工程設計資料：要求工程設計給出的位置準確，航片、DEM等；初步協議，包括現場初步了解到的一些協議資料。

敏感點資料：收集內容包括：沿線居民、工礦企業、各級自然保護區、風景區、水土保持、地形地貌植被、土地分布及利用、地質公園、森林公園、水源地、地災(如：泥石流區)、文物、壓覆礦、古樹名錄、水體(如：揚子鱷、白鰭豚保護區等)、荒漠化、草原、濕地、礦山、軍事設施等。以上資料經常發生變化，需要及時了解變化的內容。

生態評價結果：包括基礎生態影響圖、植物分布圖、水土流失情況圖、土地利用情況圖；環境監測數據，包括環境監測點、工頻電場磁場；環評報告書，電子版。要求，可確定空間數據庫選擇服務器硬盤作為在線實時運行數據、工作臨時數據和近期歷史數據的存儲設備。

圖2 空間數據庫存儲組織圖

3.2.2 物理模型設計

(1) 數據庫存儲組織

數據庫DBMS選用Oracle，空間數據庫選用ArcSDE。針對空間數據庫所選用的Oracle數據庫特征和分級存儲介質特點，考慮到磁盤空間的容量限制，結合用戶對多源數據的存儲管理

(2) 數據庫索引結構

建立關系索引是加快屬性數據查詢的有效手段，對于屬性數據索引采用唯一索引、主鍵索引、聚集索引、表中其它字段索引等方式建立索引。

4 環評水保信息平臺建設

4.1 技術框架設計

邏輯上，整個平臺可劃分為數據層、中間層和應用層。應用層提供數據庫管理、輔助選線、智能分析、工作管理、地圖制圖、三維景觀和界面控制功能模塊；中間層通過數據傳輸協議實現服務器和客戶端系統之間的數據分發、傳輸和調度等；數據層通過Oracle10g+ArcSDE10環評水保海量數據的管理和調度。

系統界面設計遵循易用性、規范性、美觀與協調性以及獨特性原則。

4.2 系統功能設計

電網工程環評水保信息平臺分二維和三維兩大部分，其中二維部分包括六大功能模塊，分別為環評水保數據管理模塊、輔助選線模塊、智能分析模塊、工作管理模塊、地圖制圖模塊、界面控制模塊；三維部分包括四大模塊，分別為視圖控制、數據展示、業務管理和空間分析。各個模塊的功能概述如下：

圖3 系統建設架構圖

圖4 電網工程環評水保信息平臺模塊結構圖

4.2.1 二維功能模塊

環評水保數據管理模塊：環評水保數據管理模塊用來展現系統所涉及的全部空間數據以及與之相關的屬性信息，是進行圖形電網方案優化的基礎。用戶需要通過快捷直觀的圖形操作來進行工作，包括圖層分類與管理、地圖縮放漫游、圖形屬性查詢、地圖標簽定位、圖形渲染調整等功能。該模塊的開發要求圖形界面美觀、地圖渲染符合標準、縮放快速、標記表示清晰。

輔助選線模塊：輔助選線模塊是指在綜合展現各類基礎地理數據、電力電網數據和專題數據的基礎上，進行新建、改建。模塊主要專注于具體單個或多個工程的線路方案的制定和調整等，包括新建線路、改建線路，以及對各類專題數據、基礎地理信息數據新建和修改等等。

智能分析模塊：智能分析模塊包括敏感點分析和縱斷面分析，這些分析對于各種設計方案之間的必選十分重要，而且敏感點分析可以統計出沿線的環評水保信息，該功能對于比較選線方案有重要指導作用。

工作管理模塊：工作模塊主要專注于工程相關信息的管理、查詢功能，包括協議管理和查詢、敏感點信息查詢和附圖點圖像查詢功能。

地圖制圖模塊：地圖制圖是指系統提供了專題圖生成程序模塊，為用戶提供快速專題圖定制、生成和打印接口。可以提供快速、專業的大幅面專題圖制圖服務。

工程地圖的生成，用戶只需給定目標出圖的范圍，程序就可自動加載該區域內所有電網電力數據和基礎地理數據，并根據國家地圖標準進行圖形色彩的渲染；在用戶確認添加指北針、比例尺和圖例等要素后，就可以生成地圖。

界面控制模塊：界面控制模塊提供界面切換的相關功能，包括數據視圖和制圖視圖間的切換，以及控制鷹眼圖的顯示與否。

4.2.2 三維功能模塊概述

平臺三維部分功能模塊提供將地形地貌，以及各個輸電線路工程的桿塔線路數據，還有各種專題數據，以三維的方式給用戶查看，便于用戶直觀地了解相應的環評水保信息。

針對用戶需求，平臺三維部分功能模塊有視圖控制模塊、業務管理模塊、數據展示模塊、空間分析模塊。

圖 6 三維模塊結構圖

視圖控制模塊：視圖控制模塊是系統的基礎功能，主要提供對地圖場景以及地圖操作的控制，主要功能包括：對地圖操作的控制(放大縮小等)、系統復位、經緯線的顯隱、坐標信息的顯示和轉動慣量的控制。

數據展示模塊：數據展示模塊是系統的最關鍵模塊，用于將多源、多維、多比例尺數據進行綜合展現。數據展示模塊提供的主要功能有：對工程線路提供多比例尺尺度下的顯示、對地形地貌的調度顯示、對行政區劃道路等基礎數據的調度顯示、以及環評水保相關的專題數據的顯示。

業務管理模塊：業務管理模塊是系統的核心功能，提供針對環評水保工程數據相關的各種管理查詢功能。該模塊提供的主要功能有：工程相關專題數據的顯示控制和管理、工程相關環評報告的查詢、桿塔信息查詢等。

空間分析模塊：三維中的空間分析模塊主要提供基本的空間量算功能和斷面分析功能。

5 展望與總結

環評水保信息平臺是全國各大設計院最渴望的應用系統，根據業務的發展與數據的積累，配合專業電磁分析軟件的結果集成及在本平臺的可視化展示，可進一步增加平臺的應用價值。

本平臺針對各類用戶形成多種客戶端版本，包括：桌面版本，提供工程前期室內選線規劃階段；B/S版本，不需要安裝客戶端軟件，在有Web瀏覽器的計算機上通過網絡即可使用本系統；移動版本，供野外作業人員在實地勘探過程中使用本系統進行數據驗證和矯正工作。

[1]李震宇．交流特高壓線路工程建設中的環境保護措施．2010， 31(9)．

[2]劉振亞．特高壓交流輸電工程電磁環境[J]．北京：中國電力出版社，2008．

[3]梁冬，嚴福章，史玉柱．加強電網工程環保規劃設計的探討 [J]．電力建設，2011，(2)．

[4]王守禮．高壓輸電線路的環境保護[J]．云南電力技術[J]．2004，(02)．

[5]王忠亮，王燕杰．輸變電項目環境影響評價[J]．中國科技信息，2009，(7)．

[6]陳琳，陳煥．減緩輸變電工程的環境影響[J]．中國電力企業管理，2009， (8)．

Research on Informationization of Environment Evaluation Water Conservation in UHV Engineering

QIAN Wei-bing1, SHAN Peng-fei2
(1. East China Electric Power Design Institutu, Shanghai 203311, China；
2. Beijing North-Star Co.,Ltd, Beijing 100011, China)

In order to enhance the ef fi ciency of UHV power grid project planning and design phase, improve circuit design EIA and Water Conservation accuracy, reduce data collection project EIA and Water Conservation “man combat of a proposed” status quo, in this paper, through the construction of a national environmental database,and construction of this database based on the EIA and Water Conservation, including two-dimentional and threedimentional GIS based information platform, to take advantage of the latest achievements of the measurements, remote sensing and information technology, from essentially to improve the ef fi ciency and quality of work.

UHV; environmental impact assessment; water conservation; database of environmental protection.

TM75

B

1671-9913(2013)02-0070-06

2013-01-30

錢衛兵(1969- )，男，江蘇張家港人，高級工程師， 從事輸變電工程。