基于Global Mapper利用ASTER GDEM提取输电线路断面的应用研究

贾永基

摘 要：本文首先介绍了开放DEM数据ASTER GDEM，然后阐述了使用Global Mapper软件和ASTER GDEM数据提取输电线路断面的技术方法，并以实际工程为例，分析ASTER GDEM数据提取输电线路的精度及其在输电线路设计初期的适用性，以期为相关研究者提供借鉴。

关键词：ASTER GDEM；输电线路；断面提取

中图分类号：TM75；P23 文献标识码：A 文章编号：1003-5168（2018）02-0019-02

Study on the Application of Extraction for Transmission Lines Section

Based on Global Mappper and ASTER GDEM Data

JIA Yongji

（Zhengzhou Electric Power Design Institute， China Electric Power Equipment and Technology Co.， Ltd.，Zhengzhou Henan 450016）

Abstract： In this paper， free Dem ASTER GDEM first was introduced， also the technical method of extraction for transmission lines section based on Global Mapper and ASTER GDEM data were studied. Finally， extract values were compared to predicted ones， and explored applicability of this technical method in transmission lines early design stage. The author hopes that this paper can provide reference for the relevant scholars.

Keywords： ASTER GDEM；transmission lines；section extracting

1 研究背景

随着3S技术的发展，数字摄影测量技术日趋成熟，在电力工程勘测领域得到了广泛应用，为电力勘测设计提供了高精度的正射影像和数字高程模型。然而，无论是传统航空摄影还是新近发展的无人机摄影测量，其测量资料获取的成本一般都比较高，难以适用于中小规模输电线路设计的初期。Google Earth网络卫星影像及各种DEM数据资源的开放，使我们通过寻求一种简单、低成本的前期勘测手段成为可能，相对于摄影测量作业模式，Google Earth网络影像及DEM数据的使用，使前期勘测周期更短、成本降低[1]。

Global Mapper软件具备三维地形可视化的优势，不仅可以大范围、多视角地显示出线路方案所在区域内的三维地形，还可以对DEM数据进行剖面分析，因此，针对预选路径，我们可以利用开放免费的DEM数据资源提取高程数据，生成线路路径的断面图，实现杆塔初步排位，为杆塔规划和塔材估算提供基础数据支持，为线路设计规划提供较为准确的预算，提高设计方案的经济性，尤其在输电线路设计的可行性研究和初步设计阶段，能大大降低外业勘测作业量，降低输电线路的规划设计成本。

2 ASTER GDEM和Global Mapper简介

2.1 ASTER GDEM数据

ASTER GDEM数据是美国NASA和日本METI共同推出的全球数字高程模型，由Terra对地观测卫星观测并制作完成。数据覆盖范围为北纬83°到南纬83°之间的所有陆地区域，达到了地球陆地表面的99%。其空间分辨率约为30m，垂直分辨率为20m，空间参考为WGS84/EGM96[2]，并于2009年6月29日对外发布。由于V1版本的原始数据在局部地区存在异常，NASA和METI采用了一种先进的算法对V1版GDEM影像进行了改进处理，并加入新采集的影像，提高了数据的空间分辨率精度和高程精度，于2011年10月对外开放。通过2011年的修正，最新ASTER GDEM V2版本是迄今为止为用户免费提供的最完整、最可靠的全球数字高程数据，本文研究采用数据源为V2版本，来源于中科院地理空间云数据中心。

2.2 Global Mapper软件

Global Mapper是Global Mapper软件公司推出的一款小型化多功能图形管理和操作軟件，该软件集成了多种GIS制图、空间分析功能[3]。Global Mapper软件能浏览、编辑显示多种栅格图形和矢量数据，支持不同格式数据的叠加分析、剖面分析等功能。此外，软件提供了高斯-克吕格、墨卡托、UTM等多种投影方法，并内置了WGS84、北京54坐标系等多种大地坐标系参数，为不同数据间基准的统一和叠加分析操作提供了支撑。

3 输电线路路径高程提取方法

在线路设计初期，通常在Google Earth中预选走径方案，形成线路路径。首先将Google Earth软件中预选的路径存储为通用的KML交换格式文件。Google Earth平台采用WGS-84参考系，因此导出的KML数据文件包含了路径转角的WGS-84坐标。GDEM数据同样采用WGS-84参考系，保证了导出的线路KML路径与DEM数据参考基准一致。在Global Mapper软件中打开输电线路方案区域的GDEM数据和线路路径的KML文件，进行叠加显示。

利用Global Mapper的3D剖面线功能，沿输电线路路径转角进行结点捕捉，将路径设置为剖面线，纵切DEM数据，获取线路路径的剖面图。同时，该功能可以指定采样的间距，考虑到GDEM数据的平面精度，一般间隔10～15m提取一个高程点，将提取的数据保存为UTM投影（X，Y，Z）数据格式。

4 工程应用案例

4.1 内蒙古兴安盟110kV工程

内蒙古兴安盟110kV工程是位于内蒙古兴安盟突泉县内，沿线地形地貌以平原、丘陵为主，地形较为单一，海拔为265～370m。笔者选取其中J1-J7共计12.804km作为实验测试路径，探讨采用ASTER GDEM提取断面的可行性和精度。

4.2 ASTER GDEM提取断面精度分析

笔者在Global Mapper软件中提取线路路径高程点，间隔10m为一个采样点，并在AutoCAD中生成断面图，同时将GDEM数据提取的断面与后期工测断面进行叠加对比，如图1所示。通过对比可以看出，GDEM提取断面能较好地和工测断面吻合，部分区段存在一定误差。

以J1为基准点，对比GDEM数据提取断面和工测断面的相对误差，共计采集177个工测点。通过分析图2发现，80%点位相对误差在5m以内，满足输电线路设计前期的排杆定位工作需求。

5 結语

本文通过Global Mapper软件平台利用GDEM数据提取输电线路断面，探讨分析了免费的GDEM数字高程模型资源在输电线路设计初期的应用。通过分析实际工程案例可知，GDEM提取线路路径的断面虽然存在一定误差，但可以满足输电线路规划设计初期排杆定位的需求。一方面，国内输电线路工程建设周期要求越来越短；另一方面，随着国内输电线路设计行业竞争加剧，国外市场开发力度加大，但一些国外项目存在前期资料匮乏的问题，在这种情况下，ASTER GDEM数据的优势得以显现。

参考文献：

[1]刘琪.SRTM数据在电力勘测领域的应用研究[D].成都：西南交通大学，2016.

[2]Shafaroudi A M，Karimpour M H. Hydrothermal alteration Mapping in northern khur， Iran， Using ASTER image processing： a new insight to the Type of copper mineralization[J].Acta Geologica Sinica（English Edition），2013（3）：830-842.

[3]刘方兰，肖波.Global Mapper系统在海洋调查中的应用[J].海洋地质动态，2011（1）：24-26.