徐世泽，应明春，叶 林，张建波

（1.台州宏远电力设计院，浙江 临海 317000；2.台州电业局，浙江 临海 317000）

输电网是电力系统的重要组成部分，目前有多种软件用于电力线路设计，但与输电网实际需求相比，依然存在不少差距，主要有以下几方面：

（1）各种应用软件缺乏统一规范，对数据共享造成了很大的阻碍，成为信息技术综合化应用最大的限制。

（2）功能设计时未能充分考虑电网建设需求，造成系统软件重查询而轻分析，没有充分挖掘属性数据、环境数据的应用潜力。

（3）由于电网系统各单位的职能区别，各地在将3S技术（遥感RS、全球定位系统GPS、地理信息系统GIS）应用到电网建设、运行管理时，片面强调基建或运行，使得3S技术分散为2个应用在不同层面上的系统，增加了各系统数据录入的重复性，违背了3S技术提出的初衷。

本文寻求在运用当前开放且规范的数据结构的基础上，建立具有统一标准的信息数据录用流程，为电力线路设计提供决策支撑。

1 海拉瓦技术的构成及其对电网建设的作用

海拉瓦技术是基于海拉瓦全数字摄影测量系统，由洛斯达公司二次开发，满足电网工程勘测、辅助设计的系统总称，是由高精度扫描仪、计算机硬件和专用软件组成的一个影像信息处理系统，能够将各种影像资料（如航片、遥感片等）处理后生成各种数字产品。

1.1 正射影像地形图（DOM）

正射影像地形图是纠正了各种航空像片的误差并符合一定比例尺的影像图，集成了航空像片和地形图的全部优点：地形、地貌等地面信息丰富、完整。拥挤的居民区、变电所等重要地段可以输出大比例尺正射影像地图，最大可到1/500。图1为某220 kV变电所出线正射影像图。

1.2 数字地面模型（DTM）

数字地面模型是将线路走廊内的地形信息数字化的重要数据资源，可以根据需要随时提取路径附近的平断面图、塔基地形图等，并可计算特定区域内的土石方量。

1.3 立体影像

戴上特殊的眼镜，可以在海拉瓦的屏幕上看出立体效果。立体影像模型可以按需要放大观察，使细微地形地貌得以充分显现，更可以实时、迅速地进行三维坐标和其他数据量取，从而使电力线交叉跨越、风偏验算、塔基地形等得以精确落实。

海拉瓦—洛斯达技术利用卫星、航测技术获取以上资料后进行全数字化信息处理，使线路实现数字化、三维可视化。应用于路径及排杆优化后，设计人员在室内即可根据立体模型选线和方案比较。运用海拉瓦技术，电网规划设计将产生跳跃式的发展，通过优化对比，预计可以缩短路径1%～2%，设计工效也能得到有效提高。

2 GPS-RTK对电网勘测及数据更新的作用

GPS（Global Positioning System）即全球定位系统，是由美国建立的先进的卫星导航定位系统。GPS作为一种新型测量仪器，给电网传统的测绘作业程序带来了巨大的变化；RTK（Real Time Kinematic实时动态测量）是GPS应用到测绘工作的主要技术手段，是基于载波相位观测值的实时动态定位技术，能实时提供测点在指定坐标系中的三维定位结果，精度达到厘米级。

GPS定位系统对于将测量成果转为运行资料，也有着非常重要的作用。GIS的核心之一是三维电网地理模型，而三维电网地理模型的基础就是GPS测定的三维坐标。如果利用SKI-Pro软件将基于GPS测定的坐标转换成的点位资料，能直接转换为GIS所用的坐标，将极大减少建立GIS数据库时的数据重复录用，GIS系统构建的工作量也会由此大幅减少。

3 先进勘测技术对输电网GIS的优化作用及步骤

图1 某220 kV变电所出线正射影像图

由于目前电网建设与运行部门相对独立，运行部门接受的竣工资料以蓝图为主。新工程GIS数据更新时，往往采用手工录入蓝图数据、委派地理信息部门对新线路重新勘测的办法，工作效率低且容易在二次输入时出错。利用海拉瓦-洛斯达技术并结合GPS-RTK实测得到的基础数据，能使GIS数据录用过程更为便捷。其相关过程如下：

（1）通过卫星照片确定推荐路径并拍摄航片。利用卫星照片进行大方案比选，推荐优选路径后，由航拍得到路径周围的正射影像地形图，然后由勘测小组进行外控测量及线路附近的交叉跨越、不良地质地貌等的调查测绘工作。

（2）内业工作。依靠海拉瓦-洛斯达技术对航片、外控资料、调绘资料进行处理，能获得正射影像图、数字地面模型和三维景观图等丰富的信息。根据这些信息，设计人员在显示器上可方便地看到地面模型，在DTM上不但可实时显示地面上任意点的三维坐标及点与点之间的距离等信息，选线人员也可随时调整线路，合理避让房屋，优选杆塔位置。

（3）GPS-RTK后续定位测量。在实际放样过程中，海拉瓦-洛斯达技术获得的线路转角坐标会由于树木等覆盖物影响实际坐标。不同树木高度对高程的影响大概在2～6 m，不能满足工程施工放样精度要求，所以要利用精度为厘米级的GPS-RTK技术现场定位。根据海拉瓦-洛斯达技术获得的初步排杆断面等资料，设计人员可选定适合本工程的地理坐标系统进行现场放样定位。

（4）施工图编制、数据录用。所有能反映现场平断面的点位测定完成后，导入SKI-Pro软件，获得塔位实际坐标。通过这些现场实测的塔位数据进行校核后，即可进行施工图编制。施工图具体资料整理修正后，导入GIS系统数据接口层，初步建立工程的GIS数据。

（5）优化效果。海拉瓦技术与GPS定位系统结合后，GIS系统所需数据可以从施工图设计过程直接导入，GIS系统设计人员只需对其中变动部分略加修改，便可完成系统的基本数据录用。

4 工程实例

根据以上步骤，对110 kV沿赤线施工图制作及数据录入到GIS系统的方式进行研究，取得了一定的成效。

110 kV沿赤线位于台州三门县，线路路径中既有海拔400多米的高山，亦有繁荣兴旺的村落、厂房，地形条件十分复杂。工程初步设计杆塔106基，路径长度约39.2 km。

通过海拉瓦技术优选路径及优化排杆后，施工图路径缩减至37.3 km，合计杆塔96基，相对初步设计路径减少1.9 km，塔位减少10基。由于线路实测时应用了海拉瓦优选的路径断面，避免了路径改动及一些不影响线路运行的断面测量，测量效率也大为提高。表1为传统测量与先进勘测技术的测量效率对比。

表1 山区路径勘测对比

在数据管理方面，工程初期利用海拉瓦技术对选定的初设路径进行优化选择，并为工程获得优化路径工程报告书、转角坐标成果表、定位用线路平断面简图、外业控制与调绘报告书等资料，可用于运行改线、系统分析等后续工作。

因此，海拉瓦技术在勘测定位中的优势是传统测量技术所无法比拟的。

GPS-RTK利用接口程序处理SKI-Pro软件输出的文本格式数据，得到三维坐标和高程的定线成果表，该表导入平断面定位软件能直接得到线路平断面图，导入到GIS系统中能减少现场返测所需的时间。表2为GPS-RTK技术分析后得到的资料分类表。

通过GPS-RTK技术对线路实测定位后进行施工图编制，继而将其中可用于建立GIS数据库的数据进行收集录用，初步建立了新工程GIS数据构架。表3对比了输电GIS系统台帐管理原始数据来源分类及其作用。

表2 GPS-RTK技术资料分类

表3 输电GIS系统台帐管理原始数据分类

在输电系统的管理中，输电线路设计图纸的调阅频率极高，并且无法集中管理。表3所列的线路详细信息及时调阅到GIS系统中后，充实了系统中的图纸管理模块，使管理人员图纸调阅和信息查询更加便捷。

5 结语

本文围绕电网设计、建设过程中三维输电网地理信息系统构建，对其中的关键问题进行了深入的分析和探讨。利用海拉瓦技术结合GPS卫星定位系统，在输电线路建设和运行时使用同一个数据库，有效地保证了数据应用的连续性。由于数据重复利用，大大降低了系统建设的成本。

由于GIS系统的三维飞视功能只能简单描述当地地物对线路的影响，不能作为精确计算结果应用到GIS中，所以如何切入设计软件建立实时地物分析数据，使其能以合理形象的科学数据为规划设计、故障分析提供有价值的决策辅助，将成为GIS系统应用的探索方向。

[1]龚健雅.地理信息系统基础 [M].北京：科学出版社，2001.

[2]TOR BERNHARDSEN.地理信息系统导论[M].王浒译.北京：机械工业出版社，2006.

[3]沈学标，吴向阳.GPS定位技术[M].北京：中国建筑工业出版社，2003.

[4]黄杏元，马劲松，汤勤.地理信息系统概论（修订版）[M].北京：高等教育出版社，2001.