劉 琪

(四川省電力設(shè)計(jì)院，四川 成都 610072)

目前國(guó)內(nèi)電網(wǎng)市場(chǎng)建設(shè)趨于飽和，越來(lái)越多的勘測(cè)設(shè)計(jì)單位積極開拓海外市場(chǎng)，在當(dāng)前背景下，我院與中國(guó)核工業(yè)第二二建設(shè)有限公司簽訂了合同，由我院承擔(dān)東帝汶海拉～帝力150kV雙回路送電線路工程施工圖設(shè)計(jì)階段的勘測(cè)設(shè)計(jì)任務(wù)。該工程位于東帝汶首都帝力附近，同國(guó)內(nèi)工程不同的是，我們對(duì)該地域了解很少，且東帝汶又是剛剛獨(dú)立的國(guó)家，百?gòu)U待興，很難獲得相關(guān)的線路資料，幾乎收集不到任何地形圖等具體資料，且該項(xiàng)目工期要求緊，最后我們決定應(yīng)用Google earth提供的高清三維遙感影像進(jìn)行該線路的勘測(cè)設(shè)計(jì)工作。但是，電力線路勘測(cè)和一般的線路勘測(cè)相比，有其自身的特點(diǎn)，線路窄而長(zhǎng)，電力線走廊通視條件一般較差，尤其是在山區(qū)，且對(duì)平面和高程精度要求不一致，依據(jù)《220kV及以下架空送電線路勘測(cè)技術(shù)規(guī)程 DL/T5076－2008》之規(guī)定，距離較差不大于1/1000，高差較差不大于0.4S(S為測(cè)距邊長(zhǎng)，以km為單位，小于0.1km時(shí)按0.1km計(jì)，計(jì)算結(jié)果單位m)。同時(shí)還規(guī)定“以相鄰兩直線樁中心為基準(zhǔn)線延伸直線，其偏離直線方向的水平角值不應(yīng)大于1′”即每公里的相對(duì)偏差不應(yīng)大于0.28m，即不應(yīng)大于1/2700。

1 Google Earth遙感影像地圖

Google Earth(簡(jiǎn)稱GE) 在全球免費(fèi)提供了大量的高分辨率影像，在東帝汶境內(nèi)，GE提供的影像照片分辨率一般都是優(yōu)于15m，大部分地區(qū)可以達(dá)到1m左右，視角高度(Eye alt)約為500m，成圖比例尺接近800:1，這樣的高分辨率影像完全滿足線路勘測(cè)設(shè)計(jì)的要求。

2 GE在東帝汶電網(wǎng)工程中的應(yīng)用

2.1 GE 地圖上選線

GE是以WGS84坐標(biāo)系統(tǒng)作為框架，投影采用的是墨卡托投影方式，這與我們使用的GPS儀器采用的坐標(biāo)系統(tǒng)是一致的。首先我們?cè)贕E地圖上大概選出整個(gè)線路的路徑走向，并利用GE的添加地標(biāo)功能，在路徑圖上把每個(gè)轉(zhuǎn)角塔位標(biāo)注出來(lái)，這樣就在GE上形成一個(gè)完整的路徑圖。然后在GE圖上進(jìn)行影像的判別，調(diào)整路徑，讓線路避開公路，村莊，教堂，學(xué)校等對(duì)路徑有影響的地物。由于東帝汶是個(gè)土地私有制國(guó)家，根據(jù)東帝汶政府的要求，要盡量避開一些人工的建筑物，私有的莊園領(lǐng)地等，見圖1 。

圖1 GE路徑圖

最后是進(jìn)行整體路徑的優(yōu)化，提取路徑圖上各個(gè)轉(zhuǎn)角的WGS84坐標(biāo)，作為現(xiàn)場(chǎng)實(shí)地踏勘的初選位置，同時(shí)依據(jù)設(shè)計(jì)好的路徑圖對(duì)每天的基準(zhǔn)站位置和工作量進(jìn)行優(yōu)化安排，這樣既保證了工程精度，又提高了工作的效率。

2.2 近似斷面數(shù)據(jù)的采集

由于GE還沒有開放它的高程數(shù)據(jù)，GE的立體影像模型是用美國(guó)太空總署(NASA)和美國(guó)防部國(guó)家圖像測(cè)繪局(NIMA)聯(lián)合測(cè)量的全球SRTM的數(shù)據(jù)建立的，其中的SRTM3是迄今為止現(xiàn)勢(shì)性最好，分辨率最高，精度最好的全球性數(shù)字地形數(shù)據(jù)，而GE的影像就是疊加在SRTM3數(shù)據(jù)之上的，SRTM3的標(biāo)稱絕對(duì)高程精度+16m，標(biāo)稱絕對(duì)平面精度20m，以EGM96的大地水準(zhǔn)面為高程基準(zhǔn)，WGS84橢球?yàn)槠矫婊鶞?zhǔn)，GE用來(lái)構(gòu)建三維地面模型的DEM數(shù)據(jù)相同，所以GE中地面高程的精度并不因影像清晰與否而有所不同，高清影像只是有助于目標(biāo)的識(shí)別，而對(duì)高程精度并無(wú)影響。這樣就為我們從圖面提起GE的高程信息提供了可能。近似斷面數(shù)據(jù)采集工作流程見圖2。

圖2 數(shù)據(jù)采集工作流程

利用Google Earth 開放的API，我們用VB語(yǔ)言開發(fā)了從GE三維圖面上直接提取坐標(biāo)經(jīng)緯度和高程的程序，主要用到了GE里面ApplicationGE類中的GetPointOnTerrainFromSc reenCoords函數(shù)，提取GE視圖中屏幕經(jīng)緯度坐標(biāo)和高程信息，見圖3。

通過近似斷面提取程序，首先在打開的GE影像視圖中，確定每個(gè)線路路徑轉(zhuǎn)角坐標(biāo)，并把選擇好的轉(zhuǎn)角坐標(biāo)連線，生成KML文件，然后將KML導(dǎo)入近似斷面數(shù)據(jù)采集軟件，識(shí)別線路路徑圖，從中提取出線路各個(gè)轉(zhuǎn)角樁位置的坐標(biāo)和高程信息，然后以轉(zhuǎn)角樁位置為起始點(diǎn)沿線路方向，自定義采集步長(zhǎng)，從GE影像上沿路徑方向提取斷面點(diǎn)坐標(biāo)高程信息，同時(shí)根據(jù)設(shè)計(jì)要求，還需采集左右邊線和部分危險(xiǎn)斷面點(diǎn)，生成文本文件，最后用這些提取的坐標(biāo)和高程信息，用自開發(fā)的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換軟件，生成道亨的斷面圖，并在其上排干定位，然后用這些數(shù)據(jù)在現(xiàn)場(chǎng)實(shí)地放樣和校測(cè)，相對(duì)與實(shí)地的工測(cè)數(shù)據(jù)，見圖4。

圖3 GE三維數(shù)據(jù)采集

從圖4分析，在地形起伏不大，植被比較稀疏的地區(qū)地形趨勢(shì)和實(shí)際的比較符合，有較高的可信度，如在圖上A點(diǎn)到B點(diǎn)之間，附近地勢(shì)平坦，B、C點(diǎn)之間，E點(diǎn)零度方向側(cè)區(qū)域植被稀少，GE采集斷面和實(shí)測(cè)斷面擬合較好，高程點(diǎn)較差均在3m以內(nèi)，部分地形起伏變化較大，植被密，覆蓋厚的山坡，且山脊上有凹陷區(qū)域的地方，如圖上B點(diǎn)處林木比較茂盛，有高大樹木高程較差達(dá)到15m，D點(diǎn)前面山坳，E點(diǎn)前進(jìn)方向處山坳區(qū)域，提取的高程數(shù)據(jù)就有很大的誤差，這應(yīng)該和GE的DEM數(shù)據(jù)有關(guān)系，GE影像和DEM數(shù)據(jù)有時(shí)會(huì)有系統(tǒng)偏差，需要應(yīng)用相關(guān)的數(shù)學(xué)函數(shù)擬合處理高程點(diǎn)，消除系統(tǒng)誤差。最后GE生成的斷面圖基本可以滿足現(xiàn)場(chǎng)定位的要求。這樣的工作流程和航測(cè)線路工作基本是一致的，減少了大量的線路外業(yè)測(cè)量的工作，提高了工作效率。

圖4 GE和工測(cè)斷面比較圖

2.3 精度分析

線路勘測(cè)完成后，對(duì)了平面位置，我們將GE影像中提取的50多個(gè)地物特征點(diǎn)，如公路邊界點(diǎn)、教堂、學(xué)校等建筑物邊緣點(diǎn)，與實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，80%的特征點(diǎn)GE平面坐標(biāo)點(diǎn)位較差均小于3m，15%的小于5m，5%的數(shù)據(jù)由于是在茂密的林區(qū)采集的，植被覆蓋較厚，誤差超限，在不影響電氣專業(yè)排干定位的情況下，忽略了該部分?jǐn)?shù)據(jù)。高程方面，我們把以特定步長(zhǎng)提取的斷面數(shù)據(jù)和實(shí)際測(cè)量的高程點(diǎn)位數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，地形起伏比較小、地表植被稀疏的地區(qū)和實(shí)際測(cè)量的數(shù)據(jù)基本吻合，我們主要比較了29km，共78個(gè)塔位實(shí)測(cè)高程和GE采集高程較差，60%在3m以內(nèi)，30%在3m～10m之間，10%的10m～15m之間，由于GE的影像存在系統(tǒng)變形，我們沒有用專業(yè)糾偏軟件處理圖像，某些凹陷的山坡處圖像解析的不好，所以GE采集的高程和實(shí)際的相差較大，所以在選線時(shí)應(yīng)盡量避開這些地區(qū)。

2.4 利用Path Editor形成效果圖

Path Editor(以下簡(jiǎn)稱為PE) 是為GE開發(fā)的KML批量制作工具。用于大量坐標(biāo)數(shù)據(jù)文件與KML文件的雙向交流。可以實(shí)現(xiàn)坐標(biāo)數(shù)據(jù)到KML文件的制作；由KML文件提取坐標(biāo)數(shù)據(jù)并生成文本文件；坐標(biāo)數(shù)據(jù)的中間處理等功能，可用來(lái)制作電力、通訊、煤氣、自來(lái)水路徑及地名標(biāo)注等。這里我們?cè)诼窂浇K勘結(jié)束后用來(lái)制作線路路徑圖并在GE上顯示出來(lái)，首先，我們將全線桿塔位的WGS84坐標(biāo)輸入到Path Editor軟件中，再生成GE的KML地標(biāo)文件，然后把KML的地標(biāo)文件導(dǎo)入GE，同時(shí)修改距離地表的高程，便形成了全面的路徑圖，見圖5。

3 結(jié)論

總之，在國(guó)外地圖資料匱乏，又不能收集到資料的情況下，利用GE提供的高清地圖影像進(jìn)行線路勘測(cè)設(shè)計(jì)是完全可行的，不但能更好從全局對(duì)線路路徑進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，而且還有效的降低了勘測(cè)強(qiáng)度，節(jié)約成本。

圖5 GE桿位路徑圖

可以看到，GE提供的全球開放的平臺(tái)，為我們以后無(wú)論是從事國(guó)內(nèi)還是國(guó)外的電力勘測(cè)項(xiàng)目，都提供了一種全新的便利的勘測(cè)模式。分辨率更高的地圖影像提供了更好的平面精度，只是由于GE的高程信息沒有開放，地形高程數(shù)據(jù)的精度較低，在某些區(qū)域存在較大的系統(tǒng)偏差，目前只能通過從平面影像提取高程信息，且有一定程度的高程系統(tǒng)誤差。但是隨著google 不斷的更新更多區(qū)域的影像圖和以后高程信息的開放，將改變我們傳統(tǒng)的電力勘測(cè)模式。線路設(shè)計(jì)中使用GE，能完全滿足設(shè)計(jì)要求，可大大的節(jié)約設(shè)計(jì)成本，縮短設(shè)計(jì)時(shí)間，體現(xiàn)較強(qiáng)的實(shí)用價(jià)值，對(duì)于國(guó)內(nèi)外的電力勘測(cè)項(xiàng)目都值得推廣研究。

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