蔡 颖，王红亮

(东北电力大学建筑工程学院，吉林吉林132012)

输电线路的设计是电力网络建设的前提，其质量关系着线路的投资运行费用与运行的可靠性，线路的路径选择在线路设计中起着举足轻重的作用。

1 输电线路选线的传统方法及其存在的问题

传统的选线方法是:首先搜集有关设计线路所需的技术资料，其次在已掌握的1 10000或1 50000小比例尺地形图上选出几个可行的线路方案，经过全面的分析比较后确定一个较为经济、合理的路线方案［1］。可以看出，这种选线的方法存在的问题主要表现在:

(1)我国现用的1 10000和1 50000地形图大都是80年代或更早测绘的，在经济建设高速发展的今天，这些地图显然过于陈旧，无法反映现状。

(2)输电线路的设计很大程度上取决于勘测设计人员的实际经验和技术水平，加之勘测设计人员在现场受到“视野局限性”的客观限制，很难选出理想的路径方案。

(3)设计文件不能以数字的信息形式表达和汇总，不利于计算机建库管理

2 3S技术简介及其在输电线路选线中的应用

3S技术是GIS、RS、GPS的简称，即地理信息系统、遥感及全球定位系统的总称。作为空间信息处理的这3个技术系统，在空间信息管理中各具特色，均可独立完成自身的功能。同时，它们所能解决的问题之间又有很多关联性，在功能上又各自存在着自己独有的特性［4］。如果能够将三者有机结合在一起共同应用于输电线路选线，就能解决输电线路选线中遇到的空间数据现势性差的问题，并能提高输电线路设计的效率和质量。

2.1 卫星遥感技术(简称RS)

遥感技术通过探测地表物体对电磁波的反射和其发射的电磁波，从而获取这些物体的信息，完成远距离识别物体。通过对影像纹理和颜色处理，可有效地识别地表岩石、土壤，植被，水体等地物［3］。遥感技术与摄影测量技术的结合不仅可以通过对遥感相片的分析直接制作普通的1 1万至1 25万比例尺地形图，而且能够制作数字地面模型(DEM)及正射影像图，还能够将正射影像图叠加到DEM透视图上，制作真实三维景观图。

由此可见摄影测量和遥感技术不仅可以大大缩短地形图的更新周期，高效地获取大面积的区域信息，而且能够使获得的信息更加直观。摄影测量和遥感技术的结合很好的解决了输电线路选线中地形图现势性差的问题。

遥感影像数据处理的主要工作包括影像的订购、几何纠正、影像融合、生成正射影像图和三维漫游场景等。由于遥感影像图本身并没有坐标信息，并且影像在拍摄的过程中存在着各种几何畸变，因此几何纠正就成为影像处理中最重要的环节之一。所谓的几何纠正就是首先在影像上找出和地形图上地物相匹配的明显地物作为地面控制点，然后利用地面控制点GCP(Ground Control Point)和数字高程模型DEM(Digital Elevation Mode1)对各种因素引起的图像几何畸变进行纠正，并将影像纳入用户所需的坐标系统。根据有关的数学模型对原始影像进行纠正，使其转换为正射影像。地面控制点应分布均匀，影像的边缘部分要有控制点分布，同时在不同的高程范围最好都有控制点。地面控制点的数量因地形地貌的复杂程度而定，如一幅Spot5影像一般需要15～20个地面控制点［2］。

由此可见，地面控制点的获取方法直接影响着遥感影像数据处理的精度及速度。使用校正好的1 50000或1 10000地形图作为地面控制点的来源，中误差RMSE(RootMean Squareof Error)值一般可达到5～10 m。如果精度要求比较高就需要通过实地测量的方法获取地面控制点。采用传统的测量方法，不仅速度慢，而且要求各地面控制点之间以及地面控制点和国家高级控制点之间必须通视，在输电线路经过的山区这个条件一般不太容易满足。如果采用全球定位系统GPS(Global Posi～tioning System)实测地面控制点，不仅精度高，观测速度快，而且不要求控制点之间通视［2］。

2.2 全球卫星定位系统(简称GPS)

全球卫星定位系统(GPS)是一种空间卫星导航定位系统。其原理是利用卫星发射的无线电波，进行距离测量，观测时进行几个站的同步观测或准同步观测，用几何方法推求相互间的关系位置，从而进行定轨或定位。其代表有美国的全球定位系统(GPS)、俄罗斯的全球导航卫星系统(GLONASS)、欧洲的伽利略定位系统和我国的双星定位系统。全球定位系统GPS能快速地给出目标的位置，对空间数据的确定具有特殊意义，目前在车辆导航、工程测量、地壳运动监测、船只实时调度与导航、飞机导航、航空遥感姿态控制等方面得到了广泛的应用［3］。

GPS较为常用的作业模式有静态相对定位、快速静态相对定位、准动态相对定位、和动态相对定位等。

静态相对定位:采用两台或两台以上接收设备，分别安置在一条或数条基线的两个端点，同步观测4颗以上卫星，每时段45 min至2 h或更多。静态相对定位精度可达到5 mm+1 ppm·D，(D为基线长度，单位km。1 ppm·D是指当距离为1 km的时候，比例误差为1 mm)。作业布置见图3。

快速静态:相对定位在测区中部选择一个基准站，并安置一台接收设备连续跟踪所有可见卫星;另一台接收机依次到各点流动设站，每点观测数分钟。快速静态相对定位流动站相对于基准站的基线中误差为5 mm±1 ppm·D。作业布置见图4。

准动态相对定位:在测区选择一个基准点，安置接收机工连续跟踪所有可见卫星;将另一台流动接收机先置于1号站(如图5)观测;在保持对所测卫星连续跟踪而不失锁的情况下，将流动接收机分别在2，3，4……各点观测数秒钟。准动态相对定位基线的中误差约为1～2 cm。

动态定位:建立一个基准点安置接收机连续跟踪所有可见卫星;流动接收机先在出发点上静态观测数分钟;然后流动接收机从出发点开始连续运动;按指定的时间间隔自动运动载体的实时位置。动态相对定位相对于基准点的瞬时点位精度1～2 cm。

2.3 地理信息系统(简称GIS)

地理信息系统是在计算机软硬件支持下，对地理环境诸要素进行采集、存储、管理、分析、显示与应用地理信息的计算机系统。地理信息系统是以数字地图作为主要的平台，在数字地图中包含了丰富的基础地理信息，空间分析能力是GIS的主要功能，也是GIS与计算机制图软件相区别的主要特征。高效的空间数据管理和灵活的空间数据综合分析能力使GIS在环境监测、资源管理、城市区域规划设计等各个行业中得到了广泛的应用。受传统测图方法的限制，地形图的获取成为GIS发展的瓶颈。如果能将摄影测量和遥感技术与GIS结合展现在用户眼前的就是一个既具有丰富基础地理信息，又能够体现最新的地物地貌的设计平台。

确定输电线路路径的工作主要包括进行GIS数据库建立、地形DEM建立，DEM坡度分析、地表形态分类、确定线路走向等;以起始点开始，在线杆的档距范围内，搜寻地形符合要求的区域;与GIS数据库信息对比，排除因已有建筑或地质条件不符合等情况的备选位置区域;分析剩余区域在输电线路规程或施工方便性的可行性水平，得到最佳点;依次对其他点进行分析，得最优路径。确定最佳路径位置的过程见图6［5］。

图6 确定最佳路径位置的过程

3 结束语

输电线路路径选择是一项复杂的工作，社会的、经济的、环境的以及自然的因素等都对其有重要影响。采用传统的方法进行选线往往花费大量的时间、人力、物力，效果还不理想。应用3S技术结合不仅可以提高工作效率而且由于利用了现势性较强的遥感影像作为空间数据源，还可以大大提高选线的质量。由此可见利用3S技术结合进行选线是输电线路设计的发展方向。

［1］高首都，李珂.遥感三维可视化技术在输电线路选线中的应用［J］.地理空间信息，2010，8(5):19-20，23.

［2］李少龙.高分辨率遥感影像在输电线路选线中的应用［J］.山西电力，2009(增1):91-93.

［3］罗相涛.3S技术新发展及其在输电线路选线工程中的应用［J］.科技咨询导报，2007(7):34-36.

［4］曹军，覃杰，万芳，马卫方.基于3S技术的贵州电网输电网信息管理系统［J］.启明星辰，2008，6(8):83-86.

［5］黄维，杨武年.空间分析在电力GIS中的应用［J］.科技咨询，2010(11):143-144.