摘要：論述了地理信息系統(tǒng)（GIS）科技在優(yōu)化電力線路設(shè)計(jì)領(lǐng)域的運(yùn)用與實(shí)施方式。通過將地理信息資料與電力系統(tǒng)數(shù)據(jù)相融合，GIS科技為電力線路的設(shè)計(jì)工作帶來了精確且高效的策略。首先總結(jié)了GIS技術(shù)的基本原理以及其在電力線路設(shè)計(jì)中的核心價(jià)值，接著深入闡述了GIS在路徑規(guī)劃、線路選型優(yōu)化及輸電走廊優(yōu)化設(shè)計(jì)的具體應(yīng)用，并借助實(shí)例研究驗(yàn)證了GIS技術(shù)在提升電力線路設(shè)計(jì)效率與效果方面的實(shí)際貢獻(xiàn)。

關(guān)鍵詞：GIS；電力線路設(shè)計(jì)；線路優(yōu)化

一、前言

電力行業(yè)迅速發(fā)展背景下，電力線路規(guī)劃與設(shè)計(jì)面臨著復(fù)雜度日益增加的問題。過往依賴人工經(jīng)驗(yàn)與實(shí)地考察的傳統(tǒng)設(shè)計(jì)手段，不僅效率低落，還易于出現(xiàn)錯(cuò)誤。此時(shí)，地理信息系統(tǒng)（GIS）技術(shù)的引入為電力線路設(shè)計(jì)領(lǐng)域帶來了一場革新[1]。GIS技術(shù)的優(yōu)勢(shì)在于能夠深度融合地理信息與電力網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)，利用其空間分析及模擬功能，為設(shè)計(jì)者提供精細(xì)的地理信息參照，極大地提升了設(shè)計(jì)作業(yè)的精確度與效率，同時(shí)削減成本。此技術(shù)進(jìn)步推動(dòng)了電力線路設(shè)計(jì)向更高層次的智能化與精準(zhǔn)化邁進(jìn)。

二、GIS技術(shù)及其在電力線路設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

（一）線路走線規(guī)劃

電力線路設(shè)計(jì)的核心步驟之一是線路路徑規(guī)劃，此環(huán)節(jié)直接關(guān)乎整個(gè)項(xiàng)目的布局與性能表現(xiàn)。在此過程中，GIS技術(shù)扮演了不可或缺的角色，顯著增強(qiáng)了規(guī)劃的效能。GIS平臺(tái)使設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)能夠迅速收集并解析多樣化的地理信息，涵蓋地形特征、地貌類型、水文狀況及植被覆蓋等，既加速了設(shè)計(jì)流程，也大幅度減輕了野外考察的負(fù)擔(dān)[2]。

以某220kV高壓輸電線路設(shè)計(jì)案例為例，項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)借助GIS迅速獲得了沿線路的海拔信息、地表坡度圖像與水體分布圖，此過程僅耗時(shí)數(shù)小時(shí)，遠(yuǎn)快于傳統(tǒng)方式所需的數(shù)周時(shí)間?；谠攲?shí)的數(shù)據(jù)分析，團(tuán)隊(duì)初步規(guī)劃出多條可行的線路走廊并進(jìn)行了基礎(chǔ)走線布局。隨后，利用GIS的空間分析能力，設(shè)計(jì)者全面考量了地形起伏、水域分布及植被情況，甄選出最優(yōu)線路路徑，此過程顯著提升了工作效率，同時(shí)有效規(guī)避了由地形復(fù)雜性或水系分布不均可能引發(fā)的設(shè)計(jì)缺陷[3]。

（二）選線優(yōu)化

在電力線路設(shè)計(jì)的框架內(nèi)，選線優(yōu)化是確保線路長期穩(wěn)定運(yùn)行及經(jīng)濟(jì)效益的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。GIS技術(shù)再次彰顯其在此階段的突出價(jià)值，通過集成分析地形學(xué)、地質(zhì)構(gòu)造及氣候模式等多元要素，助力定位最適宜的線路軌跡與塔基點(diǎn)位。舉例來說，某500kV高壓輸電線路設(shè)計(jì)項(xiàng)目中，設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)依托GIS工具，細(xì)致探究了沿線的地形坡度、地質(zhì)構(gòu)成與氣候模式。GIS數(shù)據(jù)分析揭示了該地段顯著的地形起伏，伴有連綿的山嶺與丘陵地帶。利用GIS的空間分析優(yōu)勢(shì)，團(tuán)隊(duì)對(duì)這些復(fù)雜地形進(jìn)行了深度剖析與對(duì)比，篩選出坡度平緩、地質(zhì)穩(wěn)固的候選路徑。同時(shí)，鑒于GIS數(shù)據(jù)指出該地區(qū)夏季雷暴和強(qiáng)風(fēng)頻發(fā)，團(tuán)隊(duì)在塔位布置上刻意避開了易受風(fēng)災(zāi)和雷擊的位置，以此強(qiáng)化線路的運(yùn)行穩(wěn)定性。

（三）通道優(yōu)化設(shè)計(jì)

通道優(yōu)化設(shè)計(jì)是維護(hù)電力線路安全高效運(yùn)轉(zhuǎn)的關(guān)鍵步驟，而GIS技術(shù)正是實(shí)現(xiàn)此目標(biāo)的強(qiáng)大工具，憑借其空間分析與模擬能力，為設(shè)計(jì)者提供了堅(jiān)實(shí)的數(shù)據(jù)支撐與優(yōu)化策略。以某110kV輸電線路通道優(yōu)化項(xiàng)目為例，設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)首先進(jìn)一步利用GIS系統(tǒng)執(zhí)行詳盡的空間分析，綜合考量地形特點(diǎn)、地貌類型、植被覆蓋及建筑布局，從而初步擬定了幾條通道設(shè)計(jì)方案。接下來，借力GIS的空間模擬特性，團(tuán)隊(duì)針對(duì)每條通道的通行便利性與潛在風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行了模擬預(yù)測，比如辨識(shí)出某條通道穿越的茂密林區(qū)，GIS數(shù)據(jù)揭示該區(qū)域山火風(fēng)險(xiǎn)較高，促使團(tuán)隊(duì)對(duì)該通道方案做出調(diào)整，避開此高危地帶。GIS技術(shù)還助力評(píng)估通道施工的難易程度與成本預(yù)算，通過細(xì)致分析地形起伏與地質(zhì)構(gòu)成，設(shè)計(jì)者能預(yù)先識(shí)別施工挑戰(zhàn)，比如在某段斜坡區(qū)域，GIS揭示土壤疏松易致滑坡，團(tuán)隊(duì)因此在施工規(guī)劃中加入了特別的防護(hù)措施與難度評(píng)估，確保工程推進(jìn)無礙[4]。

三、GIS技術(shù)在電力線路優(yōu)化設(shè)計(jì)中的實(shí)現(xiàn)

（一）建立GIS數(shù)據(jù)庫

在依托GIS技術(shù)開展電力線路的優(yōu)化設(shè)計(jì)實(shí)踐中，首要任務(wù)是構(gòu)建詳實(shí)且精準(zhǔn)的GIS數(shù)據(jù)庫，囊括廣泛地理信息，諸如地形地貌特征、水文條件、氣候模式及植被覆蓋狀況等，同時(shí)整合電力設(shè)施的現(xiàn)狀信息，包括現(xiàn)役線路布局、變電站部署位置及電力負(fù)荷集中區(qū)等。數(shù)據(jù)來源多元化，涵蓋遙感衛(wèi)星圖像、空中攝影、實(shí)地測繪成果，以及既有地理信息資源的整合利用。上述原始數(shù)據(jù)經(jīng)初步篩選與處理后，統(tǒng)一導(dǎo)入GIS數(shù)據(jù)庫，并經(jīng)歷了嚴(yán)格的格式轉(zhuǎn)換與坐標(biāo)系統(tǒng)匹配，以保證數(shù)據(jù)間的一致性和準(zhǔn)確性。此系列數(shù)據(jù)預(yù)處理與質(zhì)量把控措施，成功構(gòu)筑了信息豐富的GIS數(shù)據(jù)庫，集地理信息與電力系統(tǒng)詳情于一體，為后續(xù)線路設(shè)計(jì)的精細(xì)化優(yōu)化奠定了堅(jiān)實(shí)的數(shù)據(jù)根基。表1為用于220kV高壓輸電線路設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)。

（二）數(shù)據(jù)處理與分析

構(gòu)建GIS數(shù)據(jù)庫之后，緊隨其后的是對(duì)收錄數(shù)據(jù)的深入加工與解析。GIS技術(shù)平臺(tái)在此環(huán)節(jié)發(fā)揮關(guān)鍵作用，助力設(shè)計(jì)者綜合考量地形起伏、地貌類型、氣候變化等因素，以科學(xué)指導(dǎo)輸電線路路徑規(guī)劃、塔基定位及通道設(shè)計(jì)方案的擬定。以具體實(shí)例—某220千伏高壓輸電項(xiàng)目來闡述，設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)借助GIS工具對(duì)地形數(shù)據(jù)進(jìn)行了精密解析。通過制作數(shù)字高程模型（DEM），直觀展示地形起伏與坡度梯度，為決策提供可視化支持。疊加的水文圖層揭示了水域分布格局，引導(dǎo)設(shè)計(jì)規(guī)避大范圍水域穿越，減少潛在的環(huán)境影響與建設(shè)難度。進(jìn)一步地，氣候變量也被納入GIS分析框架。分析風(fēng)力風(fēng)向模式有助于識(shí)別并避開風(fēng)力強(qiáng)勁地帶，減緩風(fēng)害對(duì)線路穩(wěn)定性的影響；而降水分布信息則用于識(shí)別山洪、滑坡高發(fā)區(qū)，預(yù)先排除安全隱患，確保線路布局的長期安全穩(wěn)定[5]。此系列數(shù)據(jù)分析流程不僅為線路路徑選擇提供了強(qiáng)有力的科學(xué)支撐，還對(duì)塔位部署策略及通道設(shè)計(jì)的細(xì)化具有不可或缺的指導(dǎo)意義。比如，基于坡度分析結(jié)果，工程師能夠甄別適宜塔基建設(shè)的區(qū)域與需加強(qiáng)地基處理的地段，從而精確指導(dǎo)施工計(jì)劃。通過地形與氣候變量的集成分析，最優(yōu)路徑方案躍然紙上，既確保了工程的經(jīng)濟(jì)性，又最大化了安全性。

（三）可視化設(shè)計(jì)與評(píng)估

完成數(shù)據(jù)分析階段后，接下來的步驟是將設(shè)計(jì)概念轉(zhuǎn)化為直觀的視覺展示，便于進(jìn)一步的評(píng)審與調(diào)整。GIS系統(tǒng)在此環(huán)節(jié)展現(xiàn)了其卓越的可視化能力，能將復(fù)雜的地理信息及設(shè)計(jì)藍(lán)圖以清晰明了的方式呈現(xiàn)，為設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)的深度評(píng)估與完善提供強(qiáng)大支持。舉例來說，在一個(gè)500千伏特高壓輸電線項(xiàng)目案例中，設(shè)計(jì)者依托GIS技術(shù)創(chuàng)建了線路布局的三維模擬視圖。此模型不僅精確展示了線路軌跡、海拔變化趨勢(shì)以及塔座布置情況，還通過整合地形圖、植被覆蓋圖和水系分布圖，全方位揭示了沿線生態(tài)環(huán)境的具體狀況，為設(shè)計(jì)微調(diào)提供了詳實(shí)依據(jù)。在此高度可視化的評(píng)估過程中，設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)辨識(shí)到原規(guī)劃中某段線路途徑的山區(qū)植被繁茂，潛在森林火災(zāi)隱患顯著?；诖硕床?，團(tuán)隊(duì)經(jīng)研討后決定調(diào)整個(gè)別線路路徑，主動(dòng)繞開高危區(qū)域，選取更為穩(wěn)妥的路線方案。此外，三維模型還使設(shè)計(jì)人員能夠直觀把握線路的海拔變化趨勢(shì)，從而在塔位選擇上有效避開了地形高差劇烈的地帶，減輕了施工挑戰(zhàn)并控制了成本。此可視化設(shè)計(jì)流程不僅是設(shè)計(jì)優(yōu)化的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，也搭建了溝通的橋梁。它使得設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)能在項(xiàng)目審批和利益相關(guān)方協(xié)調(diào)會(huì)議中，利用GIS生成的視覺模型生動(dòng)展現(xiàn)設(shè)計(jì)細(xì)節(jié)、闡釋設(shè)計(jì)理念及改進(jìn)措施，有效提升了方案的可接受度和認(rèn)可度。線路海拔變化圖如圖1所示。

（四）實(shí)施與反饋

優(yōu)化設(shè)計(jì)與評(píng)估完成后，施工執(zhí)行階段對(duì)電力線路項(xiàng)目而言至關(guān)重要，而GIS技術(shù)持續(xù)扮演著核心角色，為施工安全及運(yùn)營效率保駕護(hù)航。它通過集成實(shí)時(shí)監(jiān)控與數(shù)據(jù)分析功能，確保建設(shè)與運(yùn)行過程中的每一步都精準(zhǔn)無誤。具體實(shí)例中，一電力線路建設(shè)項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)運(yùn)用GIS技術(shù)，對(duì)施工現(xiàn)場實(shí)現(xiàn)了動(dòng)態(tài)監(jiān)管。該系統(tǒng)融合衛(wèi)星定位與地理信息系統(tǒng)，賦能施工團(tuán)隊(duì)實(shí)時(shí)追蹤工程進(jìn)展及線路布局，確保施工活動(dòng)與既定設(shè)計(jì)藍(lán)圖絲絲入扣。面對(duì)施工期間偶遇的地質(zhì)突發(fā)變動(dòng)，比如某區(qū)段塔位因地質(zhì)條件變化需調(diào)整，GIS系統(tǒng)即刻啟動(dòng)，收集現(xiàn)場最新數(shù)據(jù)，迅速輔助設(shè)計(jì)人員完成塔位的重新規(guī)劃與部署，保證工程不被延誤。GIS技術(shù)的價(jià)值還體現(xiàn)在對(duì)已建成輸電線路的運(yùn)維監(jiān)控上。系統(tǒng)不間斷地監(jiān)視環(huán)境變量：風(fēng)力強(qiáng)度、降雨量、地質(zhì)活動(dòng)變化等，為運(yùn)維團(tuán)隊(duì)提供即時(shí)的數(shù)據(jù)反饋。例如，在一次面臨臺(tái)風(fēng)侵襲的情形下，GIS系統(tǒng)預(yù)先發(fā)出了線路可能遭受影響的警報(bào)，基于此預(yù)警信息，運(yùn)維團(tuán)隊(duì)迅速采取加固與防護(hù)行動(dòng)，有效地維護(hù)了線路的穩(wěn)定運(yùn)行，避免了可能的損害，這充分彰顯了GIS技術(shù)在預(yù)防性維護(hù)中的關(guān)鍵作用。

四、結(jié)語

地理信息系統(tǒng)（GIS）技術(shù)在優(yōu)化電力線路設(shè)計(jì)領(lǐng)域的應(yīng)用顯得極為關(guān)鍵，通過將地理空間信息與電力網(wǎng)數(shù)據(jù)緊密結(jié)合，為線路設(shè)計(jì)帶來了更高的精確度與效率。展望未來，伴隨GIS技術(shù)的不斷演進(jìn)與成熟，其在電力線路設(shè)計(jì)優(yōu)化中的作用勢(shì)必會(huì)更加普及且深化。此外，持續(xù)探索GIS技術(shù)在該領(lǐng)域的新應(yīng)用途徑與創(chuàng)新技術(shù)，對(duì)于有效應(yīng)對(duì)電力行業(yè)日新月異的需求與挑戰(zhàn)至關(guān)重要。

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作者單位：南京電力設(shè)計(jì)研究院有限公司

■ 責(zé)任編輯：王穎振、楊惠娟