輸電線路勘測(cè)設(shè)計(jì)與三維地理信息系統(tǒng)的結(jié)合

程曉前

【摘 要】本文主要論述了輸電線路勘測(cè)設(shè)計(jì)與三維地理信息系統(tǒng)的結(jié)合的方式及效果，系統(tǒng)集成了勘測(cè)、設(shè)計(jì)、管理三大功能，使傳統(tǒng)分散、繁瑣的工作統(tǒng)一起來，并在各個(gè)模塊之間有效的進(jìn)行了數(shù)據(jù)的交互管理，實(shí)現(xiàn)繼承了傳統(tǒng)二維地理信息系統(tǒng)的分析、處理、儲(chǔ)存電網(wǎng)數(shù)據(jù)以及高效運(yùn)行管理電網(wǎng)系統(tǒng)的特點(diǎn)，同時(shí)它能描述線路與周圍環(huán)境的空間關(guān)系。

【關(guān)鍵詞】輸電線路勘測(cè)設(shè)計(jì)；三維地理信息系統(tǒng)；結(jié)合

一、前言

隨著“數(shù)字電力”的不斷發(fā)展和完善，地理信息系統(tǒng)、三維技術(shù)和衛(wèi)星遙感技術(shù)在電力系統(tǒng)中越來越起到不可估量的作用。傳統(tǒng)工作模式手段落后，野外工作勞動(dòng)量大，作業(yè)效率低，已不能適應(yīng)“數(shù)字電力”的需要。建立“輸電線路勘測(cè)設(shè)計(jì)地理信息系統(tǒng)”，是當(dāng)前一個(gè)極為緊迫的任務(wù)。

二、輸電線路勘測(cè)設(shè)計(jì)與三維地理信息系統(tǒng)問題的提出

傳輸線是位于地理空間中的人造結(jié)構(gòu)。他們路途遙遠(yuǎn)，地理?xiàng)l件較為復(fù)雜，跨越多條輸電線路和通信線路，往往穿越居民區(qū)，工廠等特殊區(qū)域。輸電線路及其塔的位置與地理空間的位置密切相關(guān)，尤其是垂直方向的水平信息尤為重要，這使得二維地理信息系統(tǒng)無法滿足精細(xì)化管理的要求。輸電線路的勘測(cè)設(shè)計(jì)是電力工程建設(shè)的重要組成部分。傳統(tǒng)輸電線路勘察設(shè)計(jì)工作在可行性研究和初步設(shè)計(jì)階段的主要模式是：室內(nèi)人工地圖上的路徑追蹤-人員現(xiàn)場(chǎng)勘察-回到地圖中的室內(nèi)路徑校正-設(shè)計(jì)該行的詳細(xì)計(jì)劃---手動(dòng)進(jìn)行預(yù)算估算。在這個(gè)工作流程的中間，顯示的落后的手段是：1979年發(fā)布的舊的和不完整的1/50000地形圖，陳舊和顯示不良，在平坦的土地和實(shí)際地形之間有較大的差別，特別是在土地特征的方面。該領(lǐng)域的工作量大，勞動(dòng)效率低；設(shè)計(jì)文件不能以數(shù)字信息的形式表達(dá)和概括，不利于計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)庫管理。使用三維地理信息系統(tǒng)和衛(wèi)星遙感影像來正確解決上述問題的能力已成為設(shè)計(jì)機(jī)構(gòu)提高設(shè)計(jì)質(zhì)量，確保整體項(xiàng)目進(jìn)度以及滿足設(shè)計(jì)師和用戶要求的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。

三、勘測(cè)設(shè)計(jì)與三維地理信息系統(tǒng)的結(jié)合

（一）數(shù)字地圖和衛(wèi)星遙感影像疊加

地理信息系統(tǒng)是以數(shù)字地圖為主要平臺(tái)。它包含數(shù)字地圖中豐富的基本地理信息。采用先進(jìn)的DEM（數(shù)字高程模型）技術(shù)后，它具有傳統(tǒng)地形圖中不可用的詳細(xì)X和Y.，Z三維坐標(biāo)，缺點(diǎn)是不能反映地貌的具體特征；通過衛(wèi)星遙感影像形成的衛(wèi)星影像，可以反映地貌的最新特征，缺點(diǎn)是不具備X，Y，Z三維坐標(biāo)。因此，為使這兩者在勘察設(shè)計(jì)中具有實(shí)用價(jià)值，必須無縫堆疊，形成具有豐富基礎(chǔ)地理信息的設(shè)計(jì)平臺(tái)，能夠反映地貌的最新特征。

（二）在系統(tǒng)中進(jìn)行輸電線路勘測(cè)設(shè)計(jì)

1.選線：在路線選擇過程中，河流，居民區(qū)和建筑物以及其他設(shè)施被標(biāo)記為限制點(diǎn)，以便在選定的通道附近實(shí)時(shí)顯示與線路的垂直距離。周圍地貌和地貌的安全距離使得設(shè)計(jì)者有了一個(gè)好主意，并且可以利用GIS自身的功能來計(jì)算距離和面積。

2.生成縱、橫斷面圖：在選定的直線后，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)生成所選直線的水平和垂直剖面，反映真實(shí)的地貌特征，距離該線的中心線米。（包含在數(shù)字地圖中的地理要素）可以自動(dòng)執(zhí)行判斷和識(shí)別，包括自動(dòng)計(jì)算某些屬性（如旋轉(zhuǎn)角度）。

3.三維地理信息系統(tǒng)的應(yīng)用：在平面上選線，定位不直觀，需要生成與地理信息系統(tǒng)結(jié)合的地形信息系統(tǒng)的三維圖像進(jìn)行模擬，使人們有沉浸感。系統(tǒng)中的三維顯示功能可以將一個(gè)或多個(gè)程序放置在三維地理信息系統(tǒng)中進(jìn)行模擬飛行。設(shè)計(jì)師可以進(jìn)行塔樓選擇和路徑比較。

4.轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)格式傳輸線的設(shè)計(jì)軟件平臺(tái)是AutoCAD。在系統(tǒng)中選擇行路徑后，數(shù)據(jù)格式會(huì)自動(dòng)轉(zhuǎn)換為設(shè)計(jì)軟件接受的格式。設(shè)計(jì)的傳輸線塔架坐標(biāo)也可以直接輸入到GPS中。網(wǎng)站放樣。

5.一步到位預(yù)算在可行性研究和初步設(shè)計(jì)階段，項(xiàng)目是否可以建立，項(xiàng)目是否合理，關(guān)鍵在于預(yù)算控制。該系統(tǒng)可以直接自動(dòng)化設(shè)計(jì)師的多個(gè)計(jì)劃的預(yù)算。預(yù)算調(diào)整和控制可以在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行。

四、輸電線路的信息管理

在設(shè)計(jì)單位中，輸電線路勘測(cè)設(shè)計(jì)圖頻率極高，往往無法集中管理。MIS中的線路和塔架的詳細(xì)信息已得到改進(jìn)，但只需要使用設(shè)計(jì)部門的一小部分。系統(tǒng)中的圖紙管理模塊可以對(duì)每條線的所有圖紙進(jìn)行集中管理，并將用于測(cè)量設(shè)計(jì)工作的MIS部分與該系統(tǒng)相結(jié)合。該模塊嵌套在WORD，EXCEL，CAD等一系列平臺(tái)中，方便設(shè)計(jì)人員閱讀圖紙和查詢信息。

五、結(jié)構(gòu)及流程

在輸電線路勘測(cè)設(shè)計(jì)地理信息系統(tǒng)中，其結(jié)構(gòu)包括二維應(yīng)用組件，三維應(yīng)用組件和數(shù)據(jù)庫組件。用戶界面友好，用戶可以輕松享受，使用方便。該軟件是根據(jù)設(shè)計(jì)者的習(xí)慣建立的。該過程如圖1所示。

在保證體系和諧統(tǒng)一的前提下，每個(gè)過程都有一定的一致性和一定的獨(dú)立性。有利于系統(tǒng)開發(fā)和二次開發(fā)。在電氣化設(shè)計(jì)項(xiàng)目中，應(yīng)用了輸電線路勘測(cè)設(shè)計(jì)地理信息系統(tǒng)，并在系統(tǒng)中直接進(jìn)行了初步設(shè)計(jì)，取得了一定成效。該軟件模擬現(xiàn)場(chǎng)地形的真實(shí)場(chǎng)景，并使用2D，3D和數(shù)據(jù)庫技術(shù)實(shí)現(xiàn)以下功能：

地圖庫管理和地圖索引功能；輸電線路設(shè)計(jì)選線路線功能；剖面分析分為垂直剖面和水平剖面，系統(tǒng)提供生成和分析功能的任意截面（任意位置，任意角度）；并設(shè)計(jì)軟件數(shù)據(jù)自動(dòng)交互功能；自動(dòng)優(yōu)化排條功能；自動(dòng)生成物料表格和預(yù)算；各種統(tǒng)計(jì)功能；收集，編輯，創(chuàng)建數(shù)據(jù)庫，查詢和檢索傳輸線路數(shù)據(jù)；模擬三維飛行演示功能。

輸電線路勘測(cè)設(shè)計(jì)地理信息系統(tǒng)的應(yīng)用具有以下優(yōu)點(diǎn)：在可行性研究和初步設(shè)計(jì)階段，無需離開房屋即可完成，可以了解現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，并快速方便地選擇路線走，現(xiàn)場(chǎng)信息詳細(xì)。使用設(shè)計(jì)軟件的良好數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換功能使設(shè)計(jì)人員可以更輕松，更快地完成設(shè)計(jì)任務(wù)。該系統(tǒng)可以進(jìn)行個(gè)性化設(shè)計(jì)，以幫助設(shè)計(jì)師選擇最佳的解繁瑣的圖紙審查任務(wù)以有組織和強(qiáng)大的方式組織在系統(tǒng)中。強(qiáng)大的數(shù)據(jù)庫功能可統(tǒng)一管理相關(guān)圖紙和傳輸線路信息進(jìn)行管理和查詢。

六、結(jié)束語

輸電線路勘測(cè)設(shè)計(jì)地理信息系統(tǒng)將繁重的勘測(cè)設(shè)計(jì)野外、室內(nèi)工作有效的結(jié)合，使勘測(cè)設(shè)計(jì)工作邁進(jìn)了新的數(shù)字化領(lǐng)域。并在實(shí)際工程中，達(dá)到了提高工效、節(jié)省室內(nèi)外資金開支的預(yù)期目的。

【參考文獻(xiàn)】

[1] 李東亮，周學(xué)文，韓文軍.電網(wǎng)工程設(shè)計(jì)三維地理信息系統(tǒng)應(yīng)用探討[J].能源與電力工程，2016，22（3）：40-44

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