李希鵬　劉巖

摘 要：文章主要針對(duì)空間地理信息技術(shù)的相關(guān)內(nèi)容展開(kāi)了探討，著重分析了其概念以及原理，并對(duì)GIS系統(tǒng)的組成以及系統(tǒng)中子系統(tǒng)的特點(diǎn)以及功能進(jìn)行了論述，從而分析了該項(xiàng)技術(shù)在輸電線路的路徑設(shè)計(jì)中的實(shí)際應(yīng)用狀況。

關(guān)鍵詞：輸電路徑測(cè)量；空間地理信息；GPS；GIS；RS；應(yīng)用

引言

近年來(lái)，我們國(guó)家在全球定位技術(shù)（GPS）、遙感（RS）、地理信息技術(shù)（GIS）等領(lǐng)域取得了巨大成就，特別是隨著全球范圍內(nèi)對(duì)地觀測(cè)系統(tǒng)（EOS）、國(guó)家信息高速公路（NII）、國(guó)家空間數(shù)據(jù)基礎(chǔ)設(shè)施（NSDI）等重大計(jì)劃的實(shí)施，人類對(duì)地球不同層面、不同現(xiàn)象的綜合觀測(cè)能力以及信息的處理、傳輸和應(yīng)用能力達(dá)到了空前的水平。地理空間信息技術(shù)已在國(guó)民經(jīng)濟(jì)建設(shè)中的各個(gè)領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。目前，電力系統(tǒng)已將該技術(shù)應(yīng)用到輸電線路路徑設(shè)計(jì)的生產(chǎn)實(shí)踐中，并取得了可觀的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

1 技術(shù)簡(jiǎn)介

1.1 全球定位系統(tǒng)即GPS系統(tǒng)，主要指通過(guò)24顆衛(wèi)星在地球上空的六個(gè)軌道面進(jìn)行環(huán)繞，從而對(duì)需要確定的方位進(jìn)行精確定位。其進(jìn)行定位的基本原理主要是通過(guò)衛(wèi)星不斷的對(duì)自身時(shí)間信息以及星歷參數(shù)進(jìn)行發(fā)送，地面用戶在接收到該類信息后經(jīng)計(jì)算機(jī)處理，得到接收機(jī)相關(guān)信息，即三維方向、位置以及時(shí)間和速度信息。通過(guò)該系統(tǒng)能夠在任何地點(diǎn)、時(shí)間對(duì)地面點(diǎn)進(jìn)行位置確定。

1.2 遙感技術(shù)也是近兩年新型的技術(shù)，即RS技術(shù)，主要指從傳感系統(tǒng)或者影像系統(tǒng)中獲取可靠的地質(zhì)遺跡環(huán)境信息，并通過(guò)科學(xué)的手段進(jìn)行測(cè)量分析，并對(duì)結(jié)果進(jìn)行表達(dá)。通過(guò)大量的試驗(yàn)，人們發(fā)現(xiàn)，所有的物體都會(huì)吸收和發(fā)射或者反射電磁波，并且依據(jù)物體的不同，其對(duì)電磁波的作用也不同，這是物體的特性決定的。而RS技術(shù)便依照這一原理，通過(guò)對(duì)物體表面所發(fā)射或者反射的電磁波對(duì)物體信息進(jìn)行獲取，從而達(dá)到遠(yuǎn)距離對(duì)物體進(jìn)行識(shí)別的目的。依照波段范圍的差異，通過(guò)可監(jiān)管、紅外線湖綜合微波對(duì)物體進(jìn)行探測(cè)，從而通過(guò)航空航天設(shè)備對(duì)影響予以獲取。并且能夠提取非語(yǔ)意信息，對(duì)目標(biāo)點(diǎn)予以精確的判定，掌握其屬性以及位置。

1.3 地理信息系統(tǒng)即平常所說(shuō)的GIS系統(tǒng)，主要用于對(duì)地理信息相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析、查詢以及綜合處理，并對(duì)其結(jié)果進(jìn)行儲(chǔ)存，從而顯示出地理空間信息同其他先骨干信息之間的關(guān)系。GIS是一種計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，而起主要依賴于計(jì)算機(jī)CAD軟件，從而能夠?qū)τ行У膶?duì)圖形數(shù)據(jù)進(jìn)行處理。圖形數(shù)據(jù)具有的位置坐標(biāo)是圖形數(shù)據(jù)的重要標(biāo)志，由于圖形之間具有差異，拓?fù)潢P(guān)系也根據(jù)圖形的不同而不同，無(wú)論在連接關(guān)系上還是空間位置上?？傊?，對(duì)空間地理信息進(jìn)行管理分析以及組織顯示的系統(tǒng)即地理信息系統(tǒng)。其組成主要包括了系統(tǒng)軟件、計(jì)算機(jī)設(shè)備、數(shù)據(jù)庫(kù)和分析應(yīng)用模型，此外包括人機(jī)交互界面和管理人員。

2 地理空間信息技術(shù)應(yīng)用

2.1 GPS的應(yīng)用

在進(jìn)行輸電線路設(shè)計(jì)的每一個(gè)環(huán)節(jié)都能夠應(yīng)用到GPS系統(tǒng)，并且其功能能夠滿足大部分工作，從而降低了工作人員的勘測(cè)工作強(qiáng)度，并將勘測(cè)工期有效縮短，降低了勘測(cè)成本。正因?yàn)镚PS系統(tǒng)在測(cè)量工作中具有的巨大優(yōu)勢(shì)，使得該項(xiàng)技術(shù)的應(yīng)用范圍更加廣泛。

2.1.1 進(jìn)行外控測(cè)量過(guò)程中，通過(guò)GPS在路徑設(shè)計(jì)的外控測(cè)量階段，可以通過(guò)靜態(tài)測(cè)量模式進(jìn)行操作，對(duì)沿線交叉跨越以及沿線的不良地貌信息進(jìn)行采集，同事針對(duì)走廊內(nèi)礦、廠以及其他的建筑物信息進(jìn)行掌握，從而避免了由于地形問(wèn)題或者交通問(wèn)題對(duì)測(cè)量工作效率以及準(zhǔn)確度等方面的影響。

2.1.2 在進(jìn)行線路設(shè)計(jì)定位中，首先設(shè)計(jì)人員需要將塔位坐標(biāo)提供給勘測(cè)人員，通過(guò)定位使用RTK對(duì)塔位坐標(biāo)進(jìn)行輸入，利用GPS系統(tǒng)對(duì)塔位實(shí)際位置進(jìn)行確定。當(dāng)前所使用的RTK儀器中對(duì)整周模糊度的計(jì)算大部分都采用了OTF算法，該方式結(jié)算時(shí)間較短，并且通過(guò)該種方式進(jìn)行測(cè)量，能夠?qū)Χㄎ贿M(jìn)行精確，通過(guò)觀測(cè)手簿對(duì)放樣點(diǎn)進(jìn)行精確定位，以收斂值確定定位精度。觀測(cè)可以在點(diǎn)位達(dá)到要求精度后予以停止，并將點(diǎn)位坐標(biāo)進(jìn)行存儲(chǔ)。

2.1.3 在定線階段，通過(guò)RTK功能，勘測(cè)人員能夠進(jìn)行準(zhǔn)確的定線，通過(guò)將轉(zhuǎn)角塔位的數(shù)據(jù)輸入，在GPS手簿中進(jìn)行基準(zhǔn)線的建立，通過(guò)相鄰塔位坐標(biāo)數(shù)據(jù)，系統(tǒng)能夠?qū)⒅骶€確定下來(lái)并顯示出單位圓，并計(jì)算出流動(dòng)站同主線之間的實(shí)際偏離角度和距離，顯示出其實(shí)際位置，以此將流動(dòng)站向主線上引導(dǎo)，知道其能夠同主線重合。從而對(duì)現(xiàn)場(chǎng)兩個(gè)轉(zhuǎn)角塔之間依照實(shí)際狀況確定直線塔位置，并進(jìn)行數(shù)據(jù)貯存。

2.2 RS的應(yīng)用

在線路段設(shè)計(jì)過(guò)程中，RS幾乎的應(yīng)用主要體現(xiàn)在地面信息的獲取上，例如在220KV至500KV的輸電線路的設(shè)計(jì)中，通過(guò)攝影測(cè)量的方式作為主要的地面信息獲取的海拉瓦測(cè)量系統(tǒng)已經(jīng)得以全面的應(yīng)用。該系統(tǒng)會(huì)生成相應(yīng)的圖形，通過(guò)圖形設(shè)計(jì)人員能夠?qū)崟r(shí)量取三維坐標(biāo)以及相關(guān)數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)快速準(zhǔn)確的位置比較以及選擇，將輸電設(shè)計(jì)過(guò)程中所遇到的障礙以及較為特殊的跨越物進(jìn)行落實(shí)，并準(zhǔn)確的進(jìn)行塔基地形和風(fēng)偏驗(yàn)算。

2.3 GIS在輸電線路路徑中的應(yīng)用

輸電線路路徑設(shè)計(jì)的好壞不僅要考慮技術(shù)、設(shè)備、設(shè)施等因素的影響，還要考慮自然環(huán)境、地方規(guī)劃的影響等，所以在設(shè)計(jì)過(guò)程中總是希望找到合適的位置。為了解決這個(gè)問(wèn)題，由某公司開(kāi)發(fā)的輸電線路計(jì)算機(jī)應(yīng)用設(shè)計(jì)系統(tǒng)在部分電力公司得到應(yīng)用。

2.3.1 系統(tǒng)的特點(diǎn)。該系統(tǒng)使用Arcinfo（GIS底層開(kāi)發(fā)應(yīng)用軟件）、TIN（攝影測(cè)量空三解算軟件）、GRID（柵格數(shù)據(jù)處理技術(shù)）、NETWORK等技術(shù)，應(yīng)用全數(shù)字化信息設(shè)計(jì)輸電線路的路徑。全面實(shí)現(xiàn)線路模擬、顯示、查詢、處理、分析的一體化；可以通過(guò)DEM疊加DOM的方式對(duì)整條輸電線路路徑進(jìn)行三維漫游顯示，直接模擬線路完成后的真實(shí)景觀；還可以通過(guò)數(shù)據(jù)庫(kù)的查詢、管理功能，直接點(diǎn)擊桿塔明細(xì)表、結(jié)構(gòu)圖等信息。應(yīng)用該系統(tǒng)可以全面提高輸電線路數(shù)字化和信息化的管理水平。

2.3.2 系統(tǒng)的現(xiàn)實(shí)性。該系統(tǒng)是根據(jù)輸電線路勘測(cè)設(shè)計(jì)的工作步驟開(kāi)發(fā)出來(lái)的。目前，我國(guó)輸電線路勘測(cè)設(shè)計(jì)一般分為五個(gè)階段：第一，大方案設(shè)計(jì)，在此階段，根據(jù)電力供應(yīng)的長(zhǎng)期規(guī)劃，確定線路的一些基本要素，包括線路大致走向、電壓等級(jí)、單雙回、變電站等。第二，踏勘，在此階段，收集線路經(jīng)過(guò)地區(qū)，關(guān)于自然環(huán)境條件、地形特征、地方要求等方面的信息，依據(jù)環(huán)境、技術(shù)、經(jīng)費(fèi)等因素的影響，給出幾個(gè)比較方案。第三，初步路徑設(shè)計(jì)，在此階段，根據(jù)1：5萬(wàn)地形圖，初步確定被推薦的線路路徑的每一級(jí)桿塔位置。第四，準(zhǔn)確路徑設(shè)計(jì)，在此階段，沿著確定的大致線路路徑進(jìn)行航攝，再根據(jù)攝影測(cè)量結(jié)果，將每一級(jí)桿塔的位置確定到地形圖上。第五，線路勘測(cè)，在此階段進(jìn)行細(xì)致的野外勘測(cè)設(shè)計(jì)，線路、桿塔、基礎(chǔ)都要準(zhǔn)確定位。

3 結(jié)束語(yǔ)

在GIS設(shè)計(jì)系統(tǒng)中充分應(yīng)用地理信息技術(shù)是對(duì)該輸電線路設(shè)計(jì)系統(tǒng)分析以及集成功能的充分利用，從而在設(shè)計(jì)輸電線路中實(shí)現(xiàn)全面的數(shù)字信息化以及規(guī)?；瑥亩鴮⒕€路設(shè)計(jì)工作的科技含量予以提高，從設(shè)計(jì)速度、設(shè)計(jì)精度方面分析，空間地理信息技術(shù)的應(yīng)用能夠有效提高工作效率，同時(shí)還大大降低了資本投入。

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