湖北華中電力科技開發(fā)有限責任公司 徐桂彬 黃文杰

電網(wǎng)建設過程中不可避免對生態(tài)環(huán)境有影響，有時這種影響是不可逆的，導致生態(tài)環(huán)境嚴重破壞。2003年9月1日起實施的《中國人民共和國環(huán)境影響評價法》要求國務院有關部門、設區(qū)的市級以上地方政府及其有關部門要對其組織編制的專項規(guī)劃進行環(huán)境影響評價。電網(wǎng)規(guī)劃是電力行業(yè)發(fā)展與建設的首要環(huán)節(jié)，傳統(tǒng)的電網(wǎng)規(guī)劃依靠單項確定性的規(guī)劃方法，對于跨部門跨行業(yè)的數(shù)據(jù)信息利用率低下，通常需耗費大量人力物力，且電網(wǎng)是一個網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，涉及的生態(tài)環(huán)境問題也復雜多樣，制約電網(wǎng)建設的條件較多，很難短時間內(nèi)準確掌握清楚。

大數(shù)據(jù)被稱為是繼云計算、物聯(lián)網(wǎng)之后信息技術產(chǎn)業(yè)的又一次顛覆性革命，隨著計算機和信息技術的發(fā)展，社會正在全面數(shù)字化，進而引發(fā)了行業(yè)數(shù)據(jù)的爆炸性增長，促進了大數(shù)據(jù)的迅猛發(fā)展。在此大環(huán)境下，生態(tài)環(huán)境大數(shù)據(jù)為電網(wǎng)規(guī)劃科學性和合理性提供了技術平臺和方法支撐。

1 生態(tài)環(huán)境大數(shù)據(jù)

隨著社會的發(fā)展及科學技術的不斷進步，人類在掠奪自然資源的同時對生態(tài)環(huán)境造成了巨大的破壞為強化生態(tài)保護，2011年《國務院關于加強環(huán)境保護重點工作的意見》明確提出在重要生態(tài)功能區(qū)、陸地和海洋生態(tài)環(huán)境敏感區(qū)、脆弱區(qū)等區(qū)域劃定生態(tài)紅線，這是我國生態(tài)環(huán)境保護進程中的重大突破，是實施綜合生態(tài)系統(tǒng)管理，加強我國生態(tài)環(huán)境保護和管理的重要舉措，將對維護國家和區(qū)域生態(tài)安全，保障我國可持續(xù)發(fā)展能力產(chǎn)生十分明顯的作用[1]。而生態(tài)環(huán)境大數(shù)據(jù)的建立，恰恰能為解決生態(tài)環(huán)境問題提供新的方向。

第一，生態(tài)環(huán)境大數(shù)據(jù)擁有龐大的多源數(shù)據(jù)庫，可利用傳感器技術和無線通信技術系統(tǒng)的收集、整理和存儲各種生態(tài)環(huán)境相關的數(shù)據(jù)，不僅有地面監(jiān)測數(shù)據(jù)、遙感影像數(shù)據(jù)和社會經(jīng)濟數(shù)據(jù)，在互聯(lián)網(wǎng)如此發(fā)達的今天，網(wǎng)絡上小小的文字、圖片、視頻等都可能包含了與生態(tài)環(huán)境相關的信息，從而實現(xiàn)數(shù)據(jù)的整合與利用。

第二，隨著云計算、機器學習和人工智能等技術的發(fā)展，可從大量低信息量數(shù)據(jù)挖掘出高信息量數(shù)據(jù)，并通過各種模型庫、算法庫和學習庫對這些不同來源、不同結(jié)構(gòu)的數(shù)據(jù)進行分析，實現(xiàn)數(shù)據(jù)與模型的結(jié)合，為決策者提供全方位的信息，并利用可視化技術，不再是傳統(tǒng)文本顯示而是更為直觀、清晰的可視化分析。

第三，生態(tài)環(huán)境大數(shù)據(jù)的長期定位觀測服務，可最大限度的摒棄傳統(tǒng)的采樣和人為誤差，使結(jié)果更加可靠。能夠提供全面覆蓋的觀測數(shù)據(jù)且數(shù)據(jù)實時有效、自動傳輸，并包含各個時間尺度、空間尺度以及各個生物學層次的數(shù)據(jù)。

2 電網(wǎng)工程對環(huán)境的影響

電網(wǎng)工程對環(huán)境的影響主要分為兩個階段，工程建設期和工程運營期。在工程建設期過程中主要行為有爆破、土石挖方、堆放、回填以及構(gòu)筑新建筑，這些行為都將直接作用于地表地貌、徑流、土壤、植被等，使其發(fā)生形態(tài)甚至固有性質(zhì)的變化[2]。如在障礙物爆破過程中、尤其在地形地貌復雜環(huán)境下，往往對地形穩(wěn)定性和地表粗糙度有著直接的改變。在道路鋪設過程中，通常挖方量超過填方量，其動土量所占比例基本與占地面積一致，因此造成土地侵蝕量相對較大、同時影響降水水下滲強度。在組塔過程中，常在塔基周圍有臨時施工占地，架線過程中有牽張場占地，而整個施工走廊往往需要削減樹梢，以上施工過程均會使植被覆蓋度降低[3]并對景觀穩(wěn)定度造成干擾。當這些問題達到一定臨界值后將引發(fā)地質(zhì)災害、水土流失、植被退化等生態(tài)環(huán)境問題，導致生態(tài)環(huán)境惡化甚至發(fā)生無法挽回的生態(tài)系統(tǒng)退化。

工程建設完成進入運營期后也將對生態(tài)環(huán)境有一定的影響。工程的永久占地主要是線路沿線塔基的建設，永久占地不可避免的要砍伐一些喬灌木和灌草叢，且在工程運行期間也會對導線下方高度較高的森林群落進行定期的砍伐，將對其生長產(chǎn)生一定影響，造成植物資源的破壞，嚴重的將會導致附近生物多樣性發(fā)生變化。工程運營期間將產(chǎn)生工頻電磁影響及噪聲干擾，還可能存在鳥類遷徙途中撞到高壓線的可能。如果區(qū)域內(nèi)有大、中型動物，則可能改變了生物環(huán)境的區(qū)位關系，影響其生物生態(tài)結(jié)構(gòu)及功能，甚至導致動物遷移產(chǎn)生阻隔效應，后果嚴重。

3 生態(tài)環(huán)境大數(shù)據(jù)在電網(wǎng)規(guī)劃建設中的應用

電網(wǎng)工程對環(huán)境的影響來自多個方面，傳統(tǒng)的完全人工測量方法既難以在宏觀上把握大范圍區(qū)域的生態(tài)環(huán)境概況，同時也無法在微觀上對每塊區(qū)域現(xiàn)狀的變化有準確的認知。針對這些問題，利用生態(tài)環(huán)境大數(shù)據(jù)先進技術和思路，本文從數(shù)據(jù)獲取、數(shù)據(jù)處理以及數(shù)據(jù)應用三個方面闡述生態(tài)環(huán)境大數(shù)據(jù)在電網(wǎng)規(guī)劃建設中的應用。

圖1 生態(tài)環(huán)境大數(shù)據(jù)在電網(wǎng)規(guī)劃建設中的應用數(shù)據(jù)圖

3.1 為電網(wǎng)規(guī)劃設計提供直觀的基礎數(shù)據(jù)

生態(tài)環(huán)境大數(shù)據(jù)來源多樣，數(shù)據(jù)量巨大。通過無人機航測、衛(wèi)星遙感以及電子地圖等空天地一體化信息采集技術，可獲取到大量生態(tài)環(huán)境地理信息數(shù)據(jù)，特別是生態(tài)敏感區(qū)域，需更加細致精確的數(shù)據(jù)，相較于傳統(tǒng)的人工測繪方法可大幅提高數(shù)據(jù)的準確性和實時性，同時節(jié)省大量人力物力。生態(tài)環(huán)境大數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)庫針對信息分散問題，可將各部門提供的海量紙質(zhì)圖表、圖像視頻數(shù)據(jù)和用戶交互數(shù)據(jù)等非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)整合、抽取和集成，采用統(tǒng)一的結(jié)構(gòu)存儲這些數(shù)據(jù)，保證數(shù)據(jù)質(zhì)量。并為電網(wǎng)規(guī)劃設計提供數(shù)據(jù)展示服務，不僅局限于文本和圖形，將引入標簽云、三維立體建模等可視化技術，友好直觀的展現(xiàn)基礎數(shù)據(jù)。

3.2 提供對時空數(shù)據(jù)的分析和預測

傳統(tǒng)的統(tǒng)計分析主要是根據(jù)小樣本的精確數(shù)據(jù)對全局進行分析和預測，重點在與數(shù)據(jù)的因果關系分析。而在生態(tài)環(huán)境大數(shù)據(jù)的支持下，可將氣象、土壤、植被、大氣化學、水體等全集數(shù)據(jù)同時納入分析范圍，不再追求傳統(tǒng)的對因果關系的檢測，更加側(cè)重于多樣性和敏感性，綜合考慮各種情況，從而解決某些特定的、傳統(tǒng)分析難以解決的問題。除了數(shù)據(jù)分析，生態(tài)環(huán)境大數(shù)據(jù)更重要的幫助在于根據(jù)建立模型預測未來。傳統(tǒng)的對生態(tài)環(huán)境的研究往往有一定的滯后性，特別是環(huán)境污染方面較難感知和預料，影響一旦產(chǎn)生往往就已發(fā)展到相當嚴重的程度[4]。

隨著云計算、機器學習和人工智能等技術的不斷發(fā)展，基于生態(tài)環(huán)境大數(shù)據(jù)可建立認知計算模型，利用海量數(shù)據(jù)的交叉驗證結(jié)合專家經(jīng)驗進行自動訓練、自我學習，從而做到高精準預報預測。而在生態(tài)系統(tǒng)變化方面，通過縱向比較區(qū)域歷史數(shù)據(jù)和橫向比較相似區(qū)域數(shù)據(jù)，結(jié)合多種生態(tài)模型對海量數(shù)據(jù)進行深度挖掘和關聯(lián)分析，尋找各個要素之間的相關性，通過他們之間的聯(lián)系進行預測分析。

圖2 電網(wǎng)選線選址的輔助決策方案圖

3.3 為電網(wǎng)選線選址提供輔助決策

電力設施建成后，一旦需要遷改則會付出巨大的經(jīng)濟代價，因此電網(wǎng)設計之初選線選址尤為重要。在生態(tài)紅線區(qū)劃定后使得電網(wǎng)規(guī)劃更加復雜，但在生態(tài)環(huán)境大數(shù)據(jù)背景下，利用GIS 技術可很好解決選線選址問題，因為考慮到電網(wǎng)路徑是位于地理空間中的人工構(gòu)建物，其線路距離較長，通過的地區(qū)的地理條件十分復雜，且與眾多電力線路和通訊線路交叉跨越，送電線路和其桿塔位置均與地理空間位置關系密切，垂直方向的層次信息亦十分重要，因此三維可視化地理信息模型可以更高效、簡便、直觀地對工程中的空間位置和地理環(huán)境信息進行管理及分析處理，并且在大量基礎數(shù)據(jù)和大數(shù)據(jù)強大預測能力的支持下，通過人機交互的方式模擬真實場景，將所有方案一一實現(xiàn)，進而選取更優(yōu)化的方案，有效地為設計、施工管理和決策人員服務。

3.4 為生態(tài)補償提供技術平臺和方法支撐

生態(tài)補償是指在綜合考慮生態(tài)保護成本、發(fā)展機會成本和生態(tài)服務價值的基礎上，采用行政、市場等方式，由生態(tài)保護受益者或生態(tài)損害加害者通過向生態(tài)保護者或因生態(tài)損害而受損者以支付金錢、物質(zhì)或提供其他非物質(zhì)利益等方式，彌補其成本支出以及其他相關損失的行為[5]。然而一直以來在理論研究中未形成統(tǒng)一的生態(tài)補償標準確定方法，在我國，區(qū)域所面臨的生態(tài)環(huán)境問題直接決定了其自身所開展生態(tài)補償?shù)膫?cè)重點及差異性。構(gòu)建生態(tài)環(huán)境大數(shù)據(jù)平臺，可結(jié)合GIS遙感等技術，通過對現(xiàn)有敏感區(qū)規(guī)劃圖件智能識別實現(xiàn)敏感區(qū)精準定位。特別是可將劃分區(qū)域與當?shù)貙嶋H情況進行對比，準確的掌握區(qū)域情況，保證其科學性和合理性，為后續(xù)的評價和賠償標準提供基礎和依據(jù)。

3.5 為電網(wǎng)建設后續(xù)工作提供智能監(jiān)測服務

生態(tài)環(huán)境變化是一個長期的階段性的過程，通過生態(tài)環(huán)境大數(shù)據(jù)可獲取預測信息做出合理的方案規(guī)劃。但在電網(wǎng)建設后續(xù)工作中有許多人為因素或其他不可抗逆因素，依然會導致生態(tài)環(huán)境問題的發(fā)生。此時就需要實時數(shù)據(jù)不斷更新，對已有工程追蹤分析評價，監(jiān)測工程后續(xù)進展，及時發(fā)現(xiàn)約束和解決生態(tài)環(huán)境問題，確保電網(wǎng)建設完全安全無害。特別是針對生物多樣性問題尤為關注，如動物遷徙阻隔等，這均需要長時間序列的監(jiān)測。同樣，對于工頻電場、工頻磁場以及產(chǎn)生的噪音問題，也要依據(jù)電網(wǎng)規(guī)劃區(qū)域進行合理的調(diào)整。并且生態(tài)知識只有通過成功的生態(tài)實踐才能轉(zhuǎn)化為生態(tài)實踐智慧，將經(jīng)驗總結(jié)成為新的數(shù)據(jù)，也為其他工程提供一定的參考。

4 生態(tài)環(huán)境大數(shù)據(jù)對電力部門的意義

電力是國民經(jīng)濟的命脈，支撐著國民經(jīng)濟的快速發(fā)展，隨著綠色發(fā)展概念的提出，電力系統(tǒng)的建設已進入嶄新歷史階段。隨著電網(wǎng)規(guī)模的擴大，電網(wǎng)規(guī)劃建設對生態(tài)環(huán)境的影響愈加明顯。大數(shù)據(jù)時代的到來也為電力行業(yè)開辟了新的道路，利用生態(tài)環(huán)境大數(shù)據(jù)，從數(shù)據(jù)獲取、數(shù)據(jù)處理到數(shù)據(jù)應用多個方面，宏觀上快速了解電力設施對生態(tài)環(huán)境的影響，微觀上針對每個區(qū)域的不同問題提出合理的應對方案，建立工程選址規(guī)劃技術平臺、工程監(jiān)測系統(tǒng)，在下一步規(guī)劃施工過程中盡可能避免或減少對生態(tài)環(huán)境的影響。而在之后的研究中，如何將生態(tài)環(huán)境大數(shù)據(jù)同社會經(jīng)濟效益、電力企業(yè)管理、增值服務挖掘等應用價值緊密結(jié)合，成為了新的探索方向。

4 結(jié)語

綜上所述，生態(tài)環(huán)境大數(shù)據(jù)對電力部門平衡規(guī)劃建設與自然生態(tài)環(huán)境保護有一定的參考價值，也為電力行業(yè)的發(fā)展提供了新的思路。