數(shù)字?jǐn)z影立體平臺(tái)在電力線路選線中的應(yīng)用

[摘要]結(jié)合溝里-湯道河110KV送電線路工程，闡述了在三維立體設(shè)計(jì)平臺(tái)3Dmp上開(kāi)發(fā)的電力線路選線、測(cè)量軟件使用方法和作業(yè)流程，并對(duì)結(jié)果進(jìn)行分析和評(píng)述。

[關(guān)鍵詞]數(shù)字?jǐn)z影；立體配對(duì)片；正射影像；線路勘測(cè)

[中圖分類號(hào)]P231.5[文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼]A

0引言

高壓電力線路設(shè)計(jì)就是按照一定的原則規(guī)劃一條兩個(gè)變壓站之間最優(yōu)的輸送線路。按照相關(guān)設(shè)計(jì)規(guī)程，設(shè)計(jì)一條優(yōu)化的線路必須基于線路跨區(qū)內(nèi)的地貌、地物和地質(zhì)情況的平斷面圖和勘測(cè)數(shù)據(jù)，傳統(tǒng)的方法要實(shí)現(xiàn)這點(diǎn)是非常困難的，尤其是在山區(qū)，工作量大、工期較長(zhǎng)、工作效率低下。

數(shù)據(jù)遙感圖像是地表的直接反應(yīng)，具有數(shù)據(jù)現(xiàn)勢(shì)性強(qiáng)和信息直觀的特點(diǎn)，其信息可以反映地貌特征，為形成現(xiàn)勢(shì)性好的地形圖提供了可靠的數(shù)據(jù)源。利用高分辨率數(shù)字航測(cè)影像進(jìn)行線路設(shè)計(jì)能夠提高線路設(shè)計(jì)效率和質(zhì)量。在高壓輸電線路設(shè)計(jì)過(guò)程中，地形變化相對(duì)緩慢，利用已有的DEM（數(shù)字高程模型）數(shù)據(jù)建立平斷面模型，進(jìn)行通視性分析、弧垂分析以及受力分析，則可以大大減少成本和提高工作效率。

數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量基于三維可視化設(shè)計(jì)平臺(tái)建設(shè)而成，其工作原理為以立體配對(duì)片為基礎(chǔ)，建立三維立體模型，立體配對(duì)片的生成原理是將DEM轉(zhuǎn)化為視差值，從而產(chǎn)生立體效果。

1線路勘測(cè)設(shè)計(jì)的三維系統(tǒng)

適普公司在基于以上原理的基礎(chǔ)上開(kāi)發(fā)出了《架空輸電線路優(yōu)化選線設(shè)計(jì)與平斷面量測(cè)軟件VirtuoZo ELE》。該軟件針對(duì)電力設(shè)計(jì)的軟件作業(yè)流程，從空三引入開(kāi)始，到數(shù)據(jù)處理模塊，生成大場(chǎng)景模型，立體模型選線，平斷面排位及聯(lián)機(jī)，專題出圖成果輸出。該流程貫穿整個(gè)電力設(shè)計(jì)作業(yè)過(guò)程。以立體配對(duì)片為基礎(chǔ)，拼接整個(gè)區(qū)域的三維模型連續(xù)立體影像，實(shí)現(xiàn)了真正的“所見(jiàn)即所得”。在選取架空送電線路時(shí)，特別是山區(qū)線路，從整體上進(jìn)行選擇和優(yōu)化提供了方便。

2主要功能介紹

2.1創(chuàng)建模型：可以引入AAT空三成果文件生成STE模型；也可以引入海拉瓦空三成果文件生成STE模型；利用STE模型生成核線影像；核線匹配。

2.2數(shù)據(jù)處理：通過(guò)對(duì)VirtuoZo測(cè)區(qū)數(shù)據(jù)的恢復(fù)，可以快速建立工程，從對(duì)全測(cè)區(qū)模型進(jìn)行批處理，經(jīng)影像匹配和生成DEM步驟，可以快速生成DEM，并可全自動(dòng)拼接DEM，使之生成大條帶DEM；根據(jù)空三成果生成DOM，可進(jìn)行正射影像的無(wú)縫鑲嵌；生成STE模型的核線；自動(dòng)根據(jù)范圍拼接DOM模型，生成大場(chǎng)景DOM模型。

2.3創(chuàng)建大場(chǎng)景：根據(jù)航帶上的STE模型生成MST模型；根據(jù)大場(chǎng)景的DOM和DEM生成VST模型。

2.4選線量測(cè)：能在立體場(chǎng)景中設(shè)計(jì)電力線路，并采集相關(guān)的地物地貌信息，以及線路的中心線、左右邊線、風(fēng)偏線的斷面線，記錄在矢量文件中。能將電力設(shè)計(jì)線路和調(diào)繪數(shù)據(jù)已文本的形式導(dǎo)出；能真實(shí)、準(zhǔn)確的反映采集的地物地貌信息，線路中心線，左右邊線等斷面信息。并在平面部分反映各個(gè)桿塔的累距，擋距等信息；能根據(jù)弧垂，呼高，塔形等信息實(shí)現(xiàn)塔位的添加、刪除、修改塔位、修改塔屬性等操作；能將平斷面信息導(dǎo)出成DXF、DWG、MAP、ORG等多種其他平斷面編輯軟件文件。

2.5聯(lián)機(jī)測(cè)圖：TL聯(lián)機(jī)，實(shí)現(xiàn)與TL軟件的實(shí)時(shí)聯(lián)機(jī)，實(shí)時(shí)采集平斷面信息；道亨聯(lián)機(jī)，實(shí)現(xiàn)與道亨軟件的實(shí)時(shí)聯(lián)機(jī)，實(shí)時(shí)采集平斷面信息。

2.6專題出圖：能夠?qū)⒔⒌娜S模型按照范圍需求生成帶有等高線、帶有整飾信息的航帶圖、正射影像圖。對(duì)于斜飛的航帶，程序要支持對(duì)DOM進(jìn)行旋轉(zhuǎn)成東西向后再整式出圖，出圖時(shí)將正射影像進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，減少白邊，正南正北的公里格網(wǎng)線變傾斜。

2.7三維漫游：利用正射影像和DEM數(shù)據(jù)創(chuàng)建三維場(chǎng)景，實(shí)現(xiàn)三維場(chǎng)景中自由漫游和沿選線成果飛行。

3工程應(yīng)用實(shí)踐

我們選取了河北承德溝里-湯道河項(xiàng)目送電線路與傳統(tǒng)的作業(yè)模式進(jìn)行比較。

3.1平斷面測(cè)量

溝里-湯道河送電線路項(xiàng)目全長(zhǎng)35 km，均為山地。設(shè)計(jì)方2012年3月開(kāi)始選線，采用傳統(tǒng)測(cè)量方式。進(jìn)行了控制點(diǎn)布設(shè)，帶狀圖測(cè)繪，初選中線斷面測(cè)量，塔位設(shè)計(jì)工作，在道亨環(huán)境下完成。歷時(shí)一年時(shí)間。由于隨著季節(jié)的變化，植被遮擋嚴(yán)重，仍不能最終確定最終的塔位設(shè)計(jì)工作，所以采用架空輸電線路優(yōu)化選線系統(tǒng)對(duì)其進(jìn)行驗(yàn)證。

我們采用2010年數(shù)字航空攝影資料，通過(guò)VirtuoZo測(cè)區(qū)數(shù)據(jù)的恢復(fù)，快速建立工程。在三維模型下初選線路，避開(kāi)建筑物、礦區(qū)等與公路、河流的跨越角度等，設(shè)定初選中線，制作沿中線兩側(cè)各100米（1∶2 000）正射影像圖。以上工作4小時(shí)完成。

為了保證地形圖的現(xiàn)勢(shì)性，對(duì)制作沿中線兩側(cè)各100米范圍到實(shí)地進(jìn)行調(diào)繪，調(diào)繪的內(nèi)容包括：道路、河流、建筑物構(gòu)筑物、已有電力設(shè)施及其屬性、跨越高度、植被的范圍種類高度、礦產(chǎn)范圍及種類等。兩人，三天完成。

在外業(yè)調(diào)繪的基礎(chǔ)上，在本系統(tǒng)內(nèi)直接測(cè)量中心斷面和邊線斷面的采集，房屋、交叉跨越電力線、通信線以及危險(xiǎn)點(diǎn)的量測(cè)、平面數(shù)據(jù)的量測(cè)，并對(duì)量測(cè)結(jié)果進(jìn)行編輯修改、房屋面積和交叉跨越的統(tǒng)計(jì)，4小時(shí)完成，測(cè)圖效率極高。

我們針對(duì)原傳統(tǒng)方式成圖和在本系統(tǒng)成圖的同名點(diǎn)進(jìn)行精度統(tǒng)計(jì)，其中誤差為±0.12米，滿足需要。

3.2電力線路選線設(shè)計(jì)

電力線路選線設(shè)計(jì)提供了對(duì)輸電線路的初選功能。利用系統(tǒng)集成的各種功能，設(shè)計(jì)人員能夠很方便地在三維場(chǎng)景中進(jìn)行線路繪制、桿塔排位、輸入桿塔屬性信息等操作。

系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)塔基斷面圖的自動(dòng)繪制，便于設(shè)計(jì)人員及時(shí)查看點(diǎn)位設(shè)計(jì)的可行性，節(jié)約戶外勘察的時(shí)間和成本。在選線完成后，導(dǎo)入電力線路數(shù)據(jù)到系統(tǒng)的塔基斷面圖模塊，可以批量生成塔基斷面圖，以備存檔備查。

弧垂分析：根據(jù)桿塔之間中間點(diǎn)線路下垂的高度進(jìn)行模擬分析。弧垂分析功能大大減少了野外勘測(cè)的工作量。以上工作1小時(shí)完成。

3.3三維模型自動(dòng)生成

根據(jù)各個(gè)桿塔的位置信息，可實(shí)時(shí)生成桿（塔）三維模型及電力線路模型。設(shè)計(jì)人員可以進(jìn)行電力線三維漫游，可360°查看塔位，可全景查看設(shè)計(jì)好的電力線路情況，還可以實(shí)時(shí)調(diào)整塔位的轉(zhuǎn)向和桿塔類型，而且三維模型漫游可錄制為可播放影像，但在道亨軟件設(shè)計(jì)的塔位不能轉(zhuǎn)入，能輸出.ORG格式數(shù)據(jù)，但不能讀取。

4結(jié)論

通過(guò)上述作業(yè)模式的比較結(jié)果可以看出，使用《架空輸電線路優(yōu)化選線設(shè)計(jì)與平斷面量測(cè)軟件VirtuoZo ELE》生成整個(gè)區(qū)域的立體配對(duì)片，然后在立體影像中選擇路徑并進(jìn)行線路設(shè)計(jì)，比傳統(tǒng)的方式更直觀、方便、快捷、高效率，使用自動(dòng)采集斷面功能和手工采集平面數(shù)據(jù)能及時(shí)提供線路平斷面資料和沿線交叉跨越成果、房屋統(tǒng)計(jì)等資料，線路設(shè)計(jì)人員可以盡快確定路徑，提高工作效率。

該系統(tǒng)還有不完善的地方，特別是電力勘測(cè)設(shè)計(jì)廣泛應(yīng)用的道亨數(shù)據(jù)不能實(shí)現(xiàn)共享和塔位設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)入，有待改進(jìn)。

參考文獻(xiàn)：

[1]查燕萍，張華平.數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢(shì)初探[M].國(guó)土資源遙感，2009.

[2]鄭小梅，鄧小軍.基于數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量的城市三維仿真模型的建設(shè)[M].科技資訊，2010.

作者簡(jiǎn)介：鐘雙（1965-），女，工程師，研究方向：測(cè)繪工程。

王平（1973-），男，工程師，研究方向：航空攝影測(cè)量。