特高压工程中环评水保信息化研究

钱卫兵，单鹏飞

(1. 华东电力设计院，上海 203311；

2. 北京洛斯达数字遥感技术有限公司，北京 100011)

特高压工程中环评水保信息化研究

钱卫兵1，单鹏飞2

(1. 华东电力设计院，上海 203311；

2. 北京洛斯达数字遥感技术有限公司，北京 100011)

为了提升特高压电网工程规划及设计阶段的效率，提高线路设计环评水保工作的的准确性，减少工程环评水保资料收集的“单兵作战、一事一议”的现状，本文研究通过建设全国环保数据库，并在此数据库的基础上建设基于GIS的包括二维和三维的环评水保信息平台，从而利用测量、遥感及信息化技术的最新成果，从本质上提高工作效率和质量。

特高压；环评；水保；环保数据库。

1 概述

近年来，随着国民经济的快速发展，国家对环境保护越来越重视，民众的环保、物权意识也不断增强，输电工程的环保问题已成为影响电网建设和发展的重要因素之一。

针对目前电网建设所面临的突出环保技术难点，包括自然保护区等环境敏感点难以辨别与避让，民房环保拆迁范围难以精确划定，社会公众对工程景观影响日益关注等关键问题，结合智能选线技术和数据库技术，实现具有环保效益的智能化选线系统，解决电网建设中的环保水保问题，显得十分必要。

2 研究现状及内容简介

2.1 现状

2.1.1 环评水保相关数据库的研究现状

全国各地广泛分布的自然保护区、风景名胜区等环境敏感点，其行政主管部门各不相同，但都受国家法律严格保护，未经行政许可不得违法穿越，工程设计时易发生误穿越问题，而严重影响工程环评、核准及验收，目前国内尚未建立统一的数据收集规范，无环评水保数据库。

2.1.2 环评水保应用平台研究现状

由于环评水保中各敏感点信息的多样性和复杂性，包括线路走廊地形的多样性、地质气候等多种因素的综合影响，导致了传统工作方式下的一些指标与实际相差甚远，有些自然保护区、风景名胜区等敏感点不能准确考虑。近年来虽发展起来一些计算机辅助设计软件，仍停留在模仿或借鉴人工方法，无实质性的突破，没有真正减少野外工作量，仍然可能会遗漏隐蔽的环境敏感点，或者是多个敏感点进行重复勘察，导致工作周期长、深度不够，缺乏统一共享的信息平台。

2.2 研究难点

目前国内外输电线路工程环评水保工作面临以下一些技术难点：

(1) 线路走廊内敏感点分析与评价

基于各类环保专题信息对特高压工程走廊进行环境敏感点分析与评价，研究如何针对不同的专题信息采取特定算法和统计方式自动生成环境影响评价概况。

(2) 特高压工程沿线高清晰、大数据量影像的存储和管理

用于特高压工程环保评价的卫星影像和航空影像具有分辨率高、数据量大(多为百GB或TB级)的特点，如何针对大数据量的影像实现集中存储和分布式应用是技术难点之一。

(3) 描述工程现场环境的三维可视平台的建立

三维可视平台用于描述工程现场环境，需要高分辨率、大数据量的卫星影像和航空影像、多尺度的基础数据和环保专题数据，如何对大数据量、各种类型的数据进行集中存储和快速发布，以实现平台的分布应用，需要加强研究。

2.3 研究目的和意义

开展电网工程环保相关技术研究主要目的和意义在于：

(1) 形成初步的全国环境敏感点信息数据库，实现环评水保数据共享，提高环评水保工作效率，体现出较好的管理效益。

(2) 建立环评水保信息平台，为环评水保工作提供信息支撑，适应大规划、大建设的管理体系要求。

(3) 建立二维、三维可视化的展现平台，直观、形象再现各种影响因素和采取的措施，使环评报告展现方式更加丰富与直观。使规划设计人员可以在可研阶段详细了解沿线自然保护区、风景区规划、林木分布、环境敏感点等情况，从多角度为电网工程环评水保工作提供依据，结合各种辅助功能，使电力工程环评水保工作更加人性化、互动化。

(4) 提高决策准确度，缩短决策时间，宏观实现对输电工程环评水保工作的策划；

(5) 提升工作方式，从传统经验工作方式转变为量化数据比较，使报告编写更有依据；提升预可研工作方式，工作人员可以在预可研阶段就能清晰地看到线路走廊内的沿线途自然保护区情况、风景区规划情况、冰区和污区情况等，从而对线路路径的可行性及环保水平有直观的映像和更深的了解。

3 环保数据库建设

3.1 环保数据库的内容及收集

电环评水保信息数据库的数据按照其形态可分为属性数据和空间数据；按照数据的时间分为现势数据和历史数据；按照数据的内容分为基础地理信息数据、专题数据、工程数据、文档资料数据和三维模型数据。

建立全国环评水保信息数据库，涉及到的数据内容主要包括以下几类：

(1) 基础地理信息数据：基础影像数据、高程数据和省市县界、铁路、公路等基础矢量要素数据。

(2) 专题数据：包括自然保护区、旅游风景、水库、全国污区图、全国冰区图等十多类专题数据

(3) 工程数据：敏感点信息、环境监测数据、环评报告书、线路数据等与工程相关的资料

(4) 文档资料数据：工程设计资料、初步协议等以文档形式存在的资料

(5) 三维模型数据：三维杆塔、三维变电站等三维模型数据

3.2 全国环保数据库设计

3.2.1 数据库框架设计

(1) 设计原则

电网工程环评水保信息平台的建设涉及各类环境专题数据整合、空间数据资源管理、GIS技术、数据库技术、网络技术等多种技术，为实现系统的设计目标，在整个数据库设计中除遵循软件工程的相关规范外，在数据库的建设中还应以“高效、实用”为基本准则。具体而言，为确保总目标和建设任务的顺利实现，在数据库设计中应遵循如下设计准则：实用性、稳定高效性、安全性、一致性、冗余小、可扩展性、标准化、并发性、先进性等原则。

(2) 数据库组成

环评水保所涉及的数据种类繁多、形式多样。按照数据的属性和在数据存储方式可以分为三大类：空间数据、属性数据和规划文档资料，系统数据划分及其关联关系见图1。

图1 系统数据划分及其关联关系

空间数据是指具有地理信息的点、线、面等相关数据的集合，这也是环评水保地理信息数据库的主要内容，这些数据包括三类，一类是基础地理要素，包括行政区域、道路、河流等矢量数据；另一类环评水保专题数据，包括保护区、污区和冰区等；第三类是特高压工程数据包括路径、杆塔和工程周围环境敏感点等。

属性数据用于描述基础数据和环境专题数据的统计信息和相关的参数信息，例如道路、河流名称，保护区、冰区、污区的级别，以及噪声、电磁等监测数据值。

文档资料是指与环评工作有关的不同行政区域和不同类型的协议和文件资料等。

根据数据特点和功能应用需求从逻辑上可以将数据划分基础数据、环保专题数据和工程数据三部分。其中，基础数据包括全国卫星影像、DEM数据和基础矢量数据；环保专题数据包括11类环境专题矢量数据；工程数据包括与工程相关的高精度的路径和沿线环境敏感点数据等。

数据库的具体内容见表1。

表1 各类型数据主要内容

(3) 基础数据逻辑设计

基础数据主要由三部分组成：基础影像数据、高程数据和基础矢量要素数据。基础影像数据指包括全国ETM卫星影像；高程数据指全国30mDEM数据和全国20m等高线数据。基础矢量要素数据包括省市县界、海湖河、铁路、公路、机关单位等数据。

(4) 环境专题数据逻辑设计

环境专题数据共包括十一类对输变电工程有影响的专题数据，包括：自然保护区：包括保护区名称、行政区域、面积、主要保护对象、类型、级别、始建时间、主管部门；旅游风景：包括名称、地址等；水库：包括名称、位置、面积等；全国污区图；全国冰区图；全国地震烈度区划图；全国土地利用图；植被区划图；全国冻土；全国土壤侵蚀图；全国水土流失图。

(5) 工程数据逻辑设计

工程数据是指具体开展的特高压输电线路相关的数据，包括工程路径、工程设计资料、沿线航片、环境保护目标、全线附图以及噪声和电磁等监测数据。

其中，工程设计资料：要求工程设计给出的位置准确，航片、DEM等；初步协议，包括现场初步了解到的一些协议资料。

敏感点资料：收集内容包括：沿线居民、工矿企业、各级自然保护区、风景区、水土保持、地形地貌植被、土地分布及利用、地质公园、森林公园、水源地、地灾(如：泥石流区)、文物、压覆矿、古树名录、水体(如：扬子鳄、白鳍豚保护区等)、荒漠化、草原、湿地、矿山、军事设施等。以上资料经常发生变化，需要及时了解变化的内容。

生态评价结果：包括基础生态影响图、植物分布图、水土流失情况图、土地利用情况图；环境监测数据，包括环境监测点、工频电场磁场；环评报告书，电子版。要求，可确定空间数据库选择服务器硬盘作为在线实时运行数据、工作临时数据和近期历史数据的存储设备。

图2 空间数据库存储组织图

3.2.2 物理模型设计

(1) 数据库存储组织

数据库DBMS选用Oracle，空间数据库选用ArcSDE。针对空间数据库所选用的Oracle数据库特征和分级存储介质特点，考虑到磁盘空间的容量限制，结合用户对多源数据的存储管理

(2) 数据库索引结构

建立关系索引是加快属性数据查询的有效手段，对于属性数据索引采用唯一索引、主键索引、聚集索引、表中其它字段索引等方式建立索引。

4 环评水保信息平台建设

4.1 技术框架设计

逻辑上，整个平台可划分为数据层、中间层和应用层。应用层提供数据库管理、辅助选线、智能分析、工作管理、地图制图、三维景观和界面控制功能模块；中间层通过数据传输协议实现服务器和客户端系统之间的数据分发、传输和调度等；数据层通过Oracle10g+ArcSDE10环评水保海量数据的管理和调度。

系统界面设计遵循易用性、规范性、美观与协调性以及独特性原则。

4.2 系统功能设计

电网工程环评水保信息平台分二维和三维两大部分，其中二维部分包括六大功能模块，分别为环评水保数据管理模块、辅助选线模块、智能分析模块、工作管理模块、地图制图模块、界面控制模块；三维部分包括四大模块，分别为视图控制、数据展示、业务管理和空间分析。各个模块的功能概述如下：

图3 系统建设架构图

图4 电网工程环评水保信息平台模块结构图

4.2.1 二维功能模块

环评水保数据管理模块：环评水保数据管理模块用来展现系统所涉及的全部空间数据以及与之相关的属性信息，是进行图形电网方案优化的基础。用户需要通过快捷直观的图形操作来进行工作，包括图层分类与管理、地图缩放漫游、图形属性查询、地图标签定位、图形渲染调整等功能。该模块的开发要求图形界面美观、地图渲染符合标准、缩放快速、标记表示清晰。

辅助选线模块：辅助选线模块是指在综合展现各类基础地理数据、电力电网数据和专题数据的基础上，进行新建、改建。模块主要专注于具体单个或多个工程的线路方案的制定和调整等，包括新建线路、改建线路，以及对各类专题数据、基础地理信息数据新建和修改等等。

智能分析模块：智能分析模块包括敏感点分析和纵断面分析，这些分析对于各种设计方案之间的必选十分重要，而且敏感点分析可以统计出沿线的环评水保信息，该功能对于比较选线方案有重要指导作用。

工作管理模块：工作模块主要专注于工程相关信息的管理、查询功能，包括协议管理和查询、敏感点信息查询和附图点图像查询功能。

地图制图模块：地图制图是指系统提供了专题图生成程序模块，为用户提供快速专题图定制、生成和打印接口。可以提供快速、专业的大幅面专题图制图服务。

工程地图的生成，用户只需给定目标出图的范围，程序就可自动加载该区域内所有电网电力数据和基础地理数据，并根据国家地图标准进行图形色彩的渲染；在用户确认添加指北针、比例尺和图例等要素后，就可以生成地图。

界面控制模块：界面控制模块提供界面切换的相关功能，包括数据视图和制图视图间的切换，以及控制鹰眼图的显示与否。

4.2.2 三维功能模块概述

平台三维部分功能模块提供将地形地貌，以及各个输电线路工程的杆塔线路数据，还有各种专题数据，以三维的方式给用户查看，便于用户直观地了解相应的环评水保信息。

针对用户需求，平台三维部分功能模块有视图控制模块、业务管理模块、数据展示模块、空间分析模块。

图 6 三维模块结构图

视图控制模块：视图控制模块是系统的基础功能，主要提供对地图场景以及地图操作的控制，主要功能包括：对地图操作的控制(放大缩小等)、系统复位、经纬线的显隐、坐标信息的显示和转动惯量的控制。

数据展示模块：数据展示模块是系统的最关键模块，用于将多源、多维、多比例尺数据进行综合展现。数据展示模块提供的主要功能有：对工程线路提供多比例尺尺度下的显示、对地形地貌的调度显示、对行政区划道路等基础数据的调度显示、以及环评水保相关的专题数据的显示。

业务管理模块：业务管理模块是系统的核心功能，提供针对环评水保工程数据相关的各种管理查询功能。该模块提供的主要功能有：工程相关专题数据的显示控制和管理、工程相关环评报告的查询、杆塔信息查询等。

空间分析模块：三维中的空间分析模块主要提供基本的空间量算功能和断面分析功能。

5 展望与总结

环评水保信息平台是全国各大设计院最渴望的应用系统，根据业务的发展与数据的积累，配合专业电磁分析软件的结果集成及在本平台的可视化展示，可进一步增加平台的应用价值。

本平台针对各类用户形成多种客户端版本，包括：桌面版本，提供工程前期室内选线规划阶段；B/S版本，不需要安装客户端软件，在有Web浏览器的计算机上通过网络即可使用本系统；移动版本，供野外作业人员在实地勘探过程中使用本系统进行数据验证和矫正工作。

[1]李震宇．交流特高压线路工程建设中的环境保护措施．2010， 31(9)．

[2]刘振亚．特高压交流输电工程电磁环境[J]．北京：中国电力出版社，2008．

[3]梁冬，严福章，史玉柱．加强电网工程环保规划设计的探讨 [J]．电力建设，2011，(2)．

[4]王守礼．高压输电线路的环境保护[J]．云南电力技术[J]．2004，(02)．

[5]王忠亮，王燕杰．输变电项目环境影响评价[J]．中国科技信息，2009，(7)．

[6]陈琳，陈焕．减缓输变电工程的环境影响[J]．中国电力企业管理，2009， (8)．

Research on Informationization of Environment Evaluation Water Conservation in UHV Engineering

QIAN Wei-bing1, SHAN Peng-fei2
(1. East China Electric Power Design Institutu, Shanghai 203311, China；
2. Beijing North-Star Co.,Ltd, Beijing 100011, China)

In order to enhance the ef fi ciency of UHV power grid project planning and design phase, improve circuit design EIA and Water Conservation accuracy, reduce data collection project EIA and Water Conservation “man combat of a proposed” status quo, in this paper, through the construction of a national environmental database,and construction of this database based on the EIA and Water Conservation, including two-dimentional and threedimentional GIS based information platform, to take advantage of the latest achievements of the measurements, remote sensing and information technology, from essentially to improve the ef fi ciency and quality of work.

UHV; environmental impact assessment; water conservation; database of environmental protection.

TM75

B

1671-9913(2013)02-0070-06

2013-01-30

钱卫兵(1969- )，男，江苏张家港人，高级工程师， 从事输变电工程。