GoodyGIS在输电线路数字化中的应用

GoodyGIS在输电线路数字化中的应用

□□ 柳艳1，祁晓明2(1.山西职业技术学院，山西 太原030006；2.中国能源建设集团 山西省电力勘测设计院，山西 太原030001)

摘要：简要介绍了GoodyGIS和GoodyGIS在输电线路数字化中的优势。重点讨论了GoodyGIS中数字化选线的关键环节，以长治欣隆电厂至大堡头220 kV变电站220 kV线路工程为例进行了试验。

关键词：GoodyGIS；投影参数设置；地形图绘制；优化选线；三维漫游

文章编号：1009-9441(2015)01-0016-03

中图分类号：P 228.4；TM 752

文献标识码：A

Abstract：The author introduces the advantage of GoodyGIS and that of transmission line in digitization.This paper mainly discusses the key step of digital line selection.Besides，taking the 220 kV line project of 220 kV transformer substation from XinLong，Changzhi to Dabutou，Changzhi as an instance，the author conducts an experiment.

作者简介：柳艳(1984-)，女，山东泰安人，助讲，主要从事地质灾害研究。

收稿日期：2014-12-24

引言

GoodyGIS(谷地)是一款基于Google Earth(谷歌地球)API开发的应用软件。Google Earth将卫星数据、航拍数据与地理信息系统相结合后布置在地表的三维模型上，该软件是由Google公司开发的一种相当于虚拟的地球仪的软件，它提供了全球高分辨率的地理数据影像。而GoodyGIS软件扩展了Google Earth的应用，GoodyGIS不仅具有Google Earth的功能，而且开发了地形图生成、高程数据提取、多种格式坐标导入导出以及地图叠加等多种功能，可应用于科研、工程、规划、设计等工作，在测绘、地质、交通、电力、水利、农业、林业、能源和旅游等领域应用广泛。

1输电线路数字化

随着信息化浪潮的日益高涨，以数字地球作为支撑的数字电网将纵横千里的电网浓缩于电脑屏幕上，可以随时查看输电线路经过的路径、地形地貌、山川河流、铁路公路等。而GoodyGIS平台则综合利用遥感、定位、可视化和信息化技术，支撑输电线路设计和管理等多项工作，是输电线路数字化的基础。

输电线路建设的龙头是设计，通过数字化设计，可以实现数字化移交，将工程数据信息详实地提供给电网企业，服务于各电网企业的运行维护。本文重点介绍GoodyGIS在数字化设计中的应用。与传统的设计方法比较，GoodyGIS的优势如下：

(1)GoodyGIS中提供了为电路选线的免费的相关影像数据，从而可以根据输电线路的起始点确定范围，为实时开展工作提供了有利条件。

(2)由于影像数据在不断更新中，所提供的数据具有很强的现势性，而且由于资源来源于卫星数据、航拍数据，所以影像数据的分辨率也较高，可以清晰地分辨出河流、道路和村庄等地物。

(3)该软件避免了传统工作中比较常见的地形图的扫描误差和拼接误差，所以精度较高。

(4)三维立体模型加载，GoodyGIS建立了全线杆塔位立体漫游，输电线路可沿线虚拟三维现实显示，为勘测设计成果的展示提供了一个直观的平台。

2工作流程

GoodyGIS中数字化设计的工作流程包括：确定设计范围、地形图的生成、选线及多路径比选、平断面图生成和三维展示等。这里重点讨论数字化选线的几个关键步骤：投影参数设置、专题数据叠加、地形图绘制、优化选线、平断面图提取和三维漫游。

2.1　投影参数设置

目前，GoodyGIS平台中采用的是世界WGS-84坐标系，WGS-84坐标系的参考椭球体是WGS-84椭球体，坐标原点位于地球的质心，坐标表示方法为经纬度和高程。而通常工程建设中广泛采用的大地测量坐标系是北京-54坐标系或西安-80坐标系，坐标表示方法为平面坐标和高程。椭球参数体表见表1。

表1　椭球参数体表

由于椭球参数不同，坐标系不重合，因此需要进行坐标转换。坐标系的转换是一个复杂的计算过程，通常采用复杂严密的七参数法，根据一个地区3个以上已知点坐标计算该区域的7个参数(X平移，Y平移，Z平移，X旋转，Y旋转，Z旋转，尺度变化K)，然后再进行坐标的转换。

在进行坐标转换过程中，首先需计算坐标转换的7个参数值，然后再根据这7个坐标转换参数来实现坐标的转换，具体的实现步骤包括以下4步：

(1)将西安-80坐标系或北京-54坐标系通过高斯反算转成空间大地坐标系统。

(2)将已有的控制点的坐标转换到空间直角坐标系下。

(3)利用布尔莎模型和最小二乘法计算坐标转换的7个参数值。

(4)根据布尔莎模型和Ozone算法，将WGS-84坐标系的坐标数据转换到西安-80坐标系和北京-54坐标系下。

通常可以通过COORD等软件求得7个参数，输入到GoodyGIS平台中的坐标参数设置。可将导入的平面坐标自动转为经纬度，并自动生成Google Earth中标准的KML文件。

2.2　专题数据叠加

输电线路纵横交错，分布区域广泛。沿线会有煤炭采空区、规划区、保护区、军事区等各种敏感制约点，以及污秽区、覆冰区、雷电活动强烈区和鸟害区等各种专题数据。可将各种数据生成点、线、面形式的KML文件，通过GoodyGIS平台的地图(图层)叠加功能，导入GoodyGIS平台生成专题数据层，作为数字化选线的底层平台。

2.3　地形图绘制

虽然Google Earth中提供高清晰的平面地理影像数据，但无法直观地反映地形的高低起伏状况，并判别各种地物。而GoodyGIS平台可以轻松、方便、高效地解决这个问题，利用美国太空总署(NASA)和国防部国家测绘局(NIMA)联合测量发布的SRTM数据，运用GoodyGIS平台的等值(高)绘制功能，通过采样、内插、平滑生产地形图。

GoodyGIS平台的等值(高)绘制功能，可以设置采样间隔、等高距、注记间隔等，生成不同要求的等高线，并可输出为CAD可以识别的DXF格式文件。

2.4　优化选线

充分利用平台中的影像、高程和各种专题数据，综合考虑所有影响线路走廊的因素。结合采空区、易舞动区等专题数据，进行合理的路径避让；利用GoodyGIS平台的路线缓冲区功能生成电力走廊的宽度，结合高分辨率影像，对森林进行合理避让，以减少砍伐；对村庄合理避让，以减小拆迁。利用优选选线结果并结合现场勘查，对路径进行调整，确定最终的路径方案。

2.5　平断面图提取

电力选线(道亨断面)功能可以自动快速生成全线断面，利用道亨软件进行排位，统计出全线各种材料量。

2.6　三维漫游

GoodyGIS平台的电力路线展示功能将线路路径放在真实的三维场景中，沿线林区、大型厂矿企业都清晰可见。而且设计完成后，可将可视化成果移交给基建施工和运行维护单位，从而实现施工和运行过程的可视化管控。一旦发生自然灾害，通过电脑画面就能及时分析抢修地点的地形地貌和气候条件，据此快速制定抢修方案，节省抢修时间。

3工程实例

长治欣隆电厂至大堡头220 kV变电站220 kV线路工程，线路长度为2×15.8 km，曲折系数为1.173。线路经过地区以平地和丘陵为主，高差起伏不大。但当地经济发展迅速，村矿发达，电力线路密集，并有晋冀鲁豫铁路和长晋高速公路穿境而过。线路的主要障碍物为沿线多处的炸药库和煤矿采空区。由于全线为煤炭采空区，为保证电力线路的运行安全，全线采用两条单回路架设，走廊宽度约60 m。由于拟建线路路径现状与1∶50 000地形图相比差别很大，如按常规的选线方法外业工作量将非常大。因此，该工程利用GoodyGIS平台对输电线路进行设计。

根据长治欣隆电厂和大堡头变电站位置坐标生成矩形KML文件，确定成图范围，应用等值线绘制功能内插生成等高线生产地形图。进行路径方案初选，避让沿线村镇、厂矿、炸药库等，并选择合理的跨越铁路位置。最后通过在现场的实地勘测，影像图与现场的实际地形情况基本相符。

根据最终路径方案自动提取平断面，进行杆塔位预排，并根据排位结果统计工程量。图1为部分平断面塔位图。

图1　部分平断面塔位图

4结语

GoodyGIS平台可以用于输电线路的数字化设计，而且数字化设计成果可以实现施工和运行过程的可视化管控，在实际工程中有着显著的效益和作用。

在经济效益方面，一是能真实反映工程信息，GoodySIS中的影像符合现实情况，选线方法有利于集约化、节省化、最优化使用自然资源。二是提高了路径成立的可信度，全面考虑了错综复杂的问题，减少了不确定性因素的干扰。三是避让了村庄、房屋和林区，有效控制了线路路径走廊范围内的清理费用，控制了工程投资。

在工作质量和效率方面，一是更好地优化了路径，缩短了路径长度，减少了转角数量和房屋拆迁量。二是改善了工作环境，把部分野外工作转移到室内，减少了工作人员进行野外实地勘测的工作量。

参考文献：

[1] 张殿生.电力工程高压送电线路设计手册[K].第2版.北京：中国电力出版社，2002.

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Application of GoodyGIS in the Digital Transmission Line

LIU Yan1，QI Xiao-ming2

(1.Shanxi Ploytechnic College，Taiyuan，Shanxi，030006，China；2.Energy China，Shanxi Electric Power Exploration & Design Institute，Taiyuan，Shanxi，030001，China)

Key words：GoodyGIS；coordinate transformation；geometry registration；selection of transmission line

(编辑盛晋生)

施工技术