廣域高分遙感技術在輸電線路設計中的應用

【摘要】本文通過對目前廣域高分辨率遙感技術進行介紹并分析了高分遙感數據在電力行業輸電線路設計中的應用方式，提出了應用面向對象思路對高分遙感數據進行地理信息提取技術，也討論了廣域高分遙感技術與三維GIS技術相結合構建數字地球的基本方法，為電網建設信息化提供參考。

【關鍵詞】高分辨率遙感技術輸電線路設計電網建設三維GIS技術

一、引言

隨著三維GIS技術、遙感（RS）技術和數據庫（DB）技術的蓬勃發展，基于多源、海量遙感數據的三維大規模地形顯示、空間數據管理和空間數據分析等方面的理論和技術都取得了突破性的進展。遙感技術，特別是中高分辨率遙感技術為實現數據化電力信息系統的建設提供了高分辨率的影像數據和地形數據，基于三維GIS平臺設計的三維可視化系統為電力行業進行輸電線路設計提供了基本的空間環境，使得以往需要人工判別的地形數據、地理要素、人文條件等線路設計和施工中需要考慮的因素轉為計算機自動判別，通過計算機軟件進行空間分析，提取空間地理信息，進而判定工程量，實現輸電線路設計和建設全過程的可視化展示。

二、廣域高分遙感技術在電力領域的應用現狀

建立一個具有地理信息的數字化電網，為電網運行管理提供一種基于空間信息的計算機管理的現代化手段，可以便捷地了解電網分布、相關屬性及實時信息，并支持業擴報裝、事故搶修、可靠性分析等管理流程過程，以提高效益、降低成本、提升電網運行管理水平，為企業進一步適應市場化經營和提供高品質服務奠定基礎。

在廣域高分辨率遙感技術及其影像在各行業GIS系統中應用的初期階段，影像數據主要以文件方式來管理，影像數據的安全得不到保障，數據容易丟失或者損壞，且不能輕易發覺。同時，隨著數據量的增大，數據文件的增多，數據管理會越來越困難。查找一個影像文件，有時候需要翻遍整個磁盤空間，耗費人的時間和精力，之后研究人員開始思考如何用數據庫來管理影像數據。關于海量影像數據庫的研究從20世紀80年代末就初見端倪，到20世紀90年代末，在海量影像數據庫系統的研究和實現方面，國內外都已經做了大量的工作，也推出了一些海量影像數據庫管理系統和建庫工具，如國外的ERDAS公司的ImageCatalog、ESRI公司的ARCSDE柵格數據模塊、Oracle公司的GeoRaster模塊等，國內國遙新天地的EV-Globe Creator，武大吉奧的GeoImageDB、北京超圖的SuperMap SDX +等。

三、基于數字地球的廣域高分遙感數據應用技術路線

廣域高分遙感技術是目前發展得很快的測繪技術手段，其測繪成果應用到數字地球上時，首先要進行各種校正和圖形圖像處理操作，否則在海量高分辨率遙感數據的集成過程中容易出現越積越大的數據誤差和數據不協調的情況出現。具體過程如下：

（1）數據準備。根據電路線路設計工程師在可研階段確定的路徑方案的要求，確定遙感影像數據在路線兩側的控制范圍。根據可研路徑坐標計算受控制的若干個轉角的經緯度坐標，作為收集衛星影像的范圍依據。（2）利用全數字攝影測量系統處理影像。用于糾正影像的參考數據源為地形圖、DEM數據，在軟件下尋找同名點糾正，再進行銳化、融合、增強等處理生成了真彩色遙感正射影像，提供了優化路徑的準確參考數據源。

四、對遙感影像進行銳化、融合、增強以及成品輸出處理

銳化處理能使地物邊緣特征更明顯，對全色片進行銳化后，有利于我們判斷居民區，在輸電線路設計過程中有效避開這些區域。將全色和多光譜兩種影像按照一定特征值融合后，能生成自然色彩的影像，使得遙感影像數據與現場情況看起來更接近。融合后的影像顏色可以根據個人的要求去進行增強處理，增強處理后的影像目標特征更明顯，更有利于選線設計。

五、制作三維實景漫游圖

根據輸電線路設計結果，以數字高程模型為支持，基于三維GIS平臺構建三維仿真場景，制作三維實景漫游圖，實現數字地球瀏覽。

六、廣域高分遙感影像在輸電線路設計中的應用

廣域高分遙感影像數據是實現數字地球仿真模擬的基礎，在電力行業應用中為輸電線路設計提供基本的空間場景和基本的空間地理要素基礎。通過對高分遙感影像進行圖像要素分析，可以建立起輸電選線設計的基礎仿真環境，實現快速選線操作。

基于廣域高分辨率遙感影像數據的圖像分析結果，有助于建立起目標區域內地理地形分類范式，在數字地球上提供基于要素分析和空間分析的選線評價和選線優化功能，使得選線設計整體工作更加科學和快速，線路建設設計成本降低，線路建設工程量減少，并使得最終的數字化選線設計工作成果能夠快速進行數字化移交。

傳統作業初步設計中的重要環節就是現場踏勘，用來彌補地圖已經太陳舊的現象，不過現場踏勘只能看到局部的地物，而不能全局的看整個線路路徑，而高分辨率遙感影像則可以站在全局看問題，使初步設計精度大大提高。

七、廣域高分遙感地形數據的輸電線路設計中的應用

廣域高分辨率遙感地形數據在輸電線路設計過程中的應用主要有兩點，一個是使用現有的遙感地形數據來約束遙感影像，對影像進行圖形圖像校正和匹配，達到廣域高分辨率遙感影像、傳統的地形圖（矢量化成果）和廣域高分辨率遙感地形數據的整合，為電力輸電線路設計提供精準的空間位置信息；二是在基于三維GIS平臺進行三維仿真環境建設中提供地形起伏變化和空間地理特征信息的高程數據，為電力輸電線路設計和數字選線、工程建設等活動提供空間模擬環境。

八、基于高分影像的設計相關地理信息提取

在廣域高分辨率遙感技術應用的實踐中，通過遙感影像判讀、識別各種目標是非常重要的環節，無論是專業信息提取、動態變化監測，還是專題地圖制作和遙感數據庫的建立等都離不開分類技術。應用面向對象的分類方法，結合野外驗證，得到的分類圖詳細而又符合實際情況，分類后處理也簡便易行。由于面向對象不僅利用光譜特征，還利用其它如空間特征、形狀特征、紋理特征等參與分類，提高了分類精度，并且與其它數據源的融合、與GIS的連接也更簡便容易，所以面向對象的遙感分類方法具有良好的應用前景。

九、結語

隨著廣域高分辨率遙感技術以及國民經濟的快速發展，高空間分辨率的彩色影像和數字地形數據逐漸成為大比例尺制圖、規劃設計和電力行業業務運行和管理等領域的重要數據源，對于超高壓送電線路來說，采用高分辨率遙感數據選線，產生了較大的經濟效益和社會效益。但使用高分辨率遙感數據進行輸電選線設計只是其在電力行業應用的一部分，對高分辨率遙感技術成果的開發應用還遠遠不夠。我們應該著眼于以下三個方面來改善和改進遙感數據的電力行業應用思路和技術手段：一是糾正參考數據源方法及其算法需要改進；二是遙感影像生成線路設計平斷面圖方面值得探討和研究；三是拓展高分辨率遙感影像在電力設計其它專業的應用。

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