采用电网地理信息系统从事勘测设计成为发展趋势

电力18讯：    
　　如今，送电线路路径室内选线、变电站站址室内选择，普遍采用小比例尺地形图。虽然地形图使用方便简单，但信息量也比较小，无法详细表现作业地域的地物和地貌。根据电力规划院的要求，500千伏以上电压等级线路应采用海拉瓦优化选线技术，但由于申请飞行空域、调动航空摄影飞机需要的周期较长，海拉瓦优化选线技术对设计工期有一定的滞后。因此，采用电网地理信息系统进行勘测设计已经成为必然趋势。

　　从2006年起，很多单位开始电网地理信息系统的研制开发。早期的系统采用数字化地形图作为基础信息平台，但信息量不够丰富。近年来开发的系统普遍采用卫星遥感数据作为基础影像信息，虽然信息量极为丰富，但空间影像分辨率普遍在2.5~5米左右，仍无法清晰地分辨较小的地物地貌。

　　辽宁电网地理信息系统建立了全省高清晰度三维数字地理信息平台，已经为勘测设计在该系统中的应用建立了强大的物质基础。该系统如果能应用于勘测设计领域，将对送电线路选线、变电站选址、风力发电场设计水平起到巨大的推动作用。

　　根据国家电网公司建设“一强三优”智能电网的总体要求，辽宁省电力有限公司从2009年起着手开发辽宁电力三维数字地理信息系统。辽宁电力勘测设计院在该项目的开发中担任了三维地理信息系统在电网设计中的应用研究。

　　技术创新
　　系统无障碍浏览主要依托PMSI技术（PublicMapServiceInfrestructure）。该技术的理论基础是公众地图服务框架理论，利用瓦片金字塔模型的数据管理模式，采用瓦片数据的请求预测机制提高可视化的交互效率。金字塔是一种多分辨率层次模型，场景绘制时在保证显示精度的前提下为提高显示速度，不同区域通常需要不同分辨率的影像数据，影像金字塔可以直接提供这些影像数据而无需进行实时重采样。　　按勘测设计要求应能够进行影像切割。其核心是影像拷贝和数据格式转换的问题，实现将送电线路沿线按照路径走向切割三维和二维影像。三维影像输入笔记本电脑供现场作业，二维影像作为设计文件的组成部分。变电、风电、火电专业生成场区JPG遥感影像图，供CAD设计读取。

　　将断面数据转换成送电专业排塔软件需要的数据格式，自动转换成架空送电线路平断面图，送电专业利用其数据进行排塔设计，生成排塔后的平断面图和明细表。系统自动读取平断面图和明细表，将塔位显示在影像信息上，并以三维影像形式供设计人员浏览。

　　以往设计中采用的杆塔设计图纸均为二维显示，要将二维平面数据转换为三维立体模型主要需要进行杆塔规划、三维建模等过程。对500千伏、220千伏、66千伏的各种塔型进行规划，最终实现在辽宁省全境内66千伏以上送电线路的三维立体显示。

　　在区域影像切割功能实现的前提下，要生成变电所所区、风电场场区、火电厂厂区地形图主要利用系统内的DEM数据模型生成地形等高线。在确定所（场）区平面位置后，系统能自动生成所（场）区平面图，根据系统DEM数据自动生成等高线，比例尺和等高距由专门设置的对话框通过人机对话完成。

　　实用效果
　　首先我们用一个已完工的500千伏线路进行试验。用开发的系统功能自动生成线路平断面图，用道亨排塔软件进行自动排位，定位后自动反馈到系统中进行三维立体显示。我们将系统功能自动生成的线路平断面图与实测的平断面图进行比较，高程误差为1~3米，最大可以达到7~8米。原因分析如下：第一，电网地理信息系统平台原始精度。地理信息系统平台原始遥感数据来源于国土资源部第二次全国土地资源普查的摄影测量结果。航空摄影于2007~2008年完成，采用德国Z/I公司DMC数字航空摄影机，镜头焦距f=120毫米系列，飞行高度6000米，摄影比例尺1：5万，摄影中附加IMU惯性制导系统进行空间摄站定位。野外GPS控制点布设密度航向30条基线，旁向2条基线。成图精度按1：1万地形图精度控制，高程中误差3米左右。

　　第二，三维数字影象模型的生成。系统功能自动生成线路平断面图来源于地理信息系统平台的DEM数字模型。DEM数字模型是根据航空摄影成果、IMU惯性制导系统定位数据、野外GPS控制成果、内业摄影测量工作站解析空中三角测量数据建立的数字模型运用数字相关理论自动生成的。数字相

　  关理论是根据同名影像积分运算值最大化来实现的，也就是“看到哪里，测到哪里”，如果地面有树木植被，无法直接观测到地面，那么DEM的点阵就是树顶的高程。在植被密集的地方，通常树木高度可达到8~10米，所以断面误差达到8米就不足为奇了。　　综上所述，由于地理信息系统平台原始精度和三维数字影像模型的生成机制的共同影响，系统自动生成线路平断面图的高程误差在3~8米之间，无法满足线路施工图设计的精度需要。故本系统在电网设计中的应用可以用于可研和初步设计阶段，进行线路优化选线和工程量估算。同样，在变电站设计方面，本系统可以用于变电站选址，站址地形评估。

　　推广价值　　从2010年2月18日起该院正式在送电线路前期可研中应用该系统。截止目前，我院采用该系统进行线路优化选线的工程已有14大项，34小项，线路长度680公里，其中500千伏线路77千米，220千伏线路603千米，并在13个变电站设计中进行辅助选址。　　这是大尺度、高精度虚拟三维技术在电网建设方面的首次应用，大幅度的提高了工程设计的深度和精度，为工程清单报价提供了重要的依据，使选所、选线更加科学合理，从而节省了工程投资。同时，还减少了大量野外踏勘工作，缩短了设计周期，提高了设计质量，起到了更好地助力辽宁智能电网建设服务的作用。