GoodyGIS在電力工程測繪中的應用

常紅斌，張 輝

(新疆電力設計院，新疆 烏魯木齊 830002)

GoodyGIS在電力工程測繪中的應用

常紅斌，張 輝

(新疆電力設計院，新疆 烏魯木齊 830002)

在電廠和輸電線路的可研和初設階段中，需要測繪人員向設計專業人員快速地提供小比例尺地形圖和線路平(斷)面圖作為設計依據和參考，而傳統的作業模式無法滿足上述要求。為此提出運用GoodyGIS軟件提供的免費衛星航空影像資源數據來快速獲取地形圖、平(斷)面圖的方法和線路路徑優化方法以滿足設計的需求。結合具體工程實例進行數據比較分析，確認方法在電力工程應用中的可行性和實用性。

GoodyGIS;廠區選址;輸電線路;地形圖;平斷面圖

GoodyGIS(谷地地理信息系統)是一款基于Google Earth API二次開發的免費資源地理信息系統軟件，除具有Google Earth所具有的功能外，又增加了谷歌高程數據提取、SRTM高程數據下載、等高線繪制、地形圖和斷面圖生成、AutoCAD、KML、GPS、Shape和Excel文件導入/導出地球、坐標糾正、地圖疊加等功能。免費影像資源一般公布的是1～3年前的衛星和航空影像照片，并和真實的地球物理信息做了匹配，其地形、海拔、經緯度信息和GPS輸出的經緯度信息完全重合，具有很高的民用價值。衛星和航空數據來源豐富，全球地貌影像有效分辨率通常為30 m，針對大城市和建筑物區域能提供分辨率為1 m和0.6 m左右的高精度影像，視角高度約為500 m和350 m[1-2]。

1 選址地形圖、輸電線路平(斷)面圖生成和線路路徑優化

近年來，隨著社會經濟的快速發展，電力負荷不斷增大，大型火電廠、水電站、風電場和太陽能等新興能源項目迅速崛起。通常情況下上述項目在報審前都要做可行性研究和廠址、線路的選擇等前期工作，但收集的地形圖往往現時性較差，不能滿足現有工程的需要，而GoodyGIS軟件所提供的影像一般都比較新，能彌補以上不足，可為電力工程的前期工作或精度要求不高的可研和初設階段提供很好的服務。

1.1 GoodyGIS軟件在電力行業應用中的優勢體現[3]

1)節省購買地形圖和航測的費用，能夠提供免費且現時性好的影像數據，能真實、準確反映實際的地形地貌；

2)影像分辨率高，部分地方能達到1 m以內，為平面測圖提供保障；

3)絕對高程精度較差，平地誤差約為2 m，平丘誤差約為10 m，山區誤差約為30 m，但相對精度較好[4]；

4)可以提取片區所需坐標和高程并生成地形圖，轉換成CAD下的DWG格式；

5)增加了輸電線路選線工具，可以沿線路走向提取高程并生成平(斷)面圖；

6)影像圖下載拼接并導出。

1.2 利用GoodyGIS軟件制作地形圖

電廠、灰場、水電站、風電場等選址時一般由測繪人員向設計方提供小比例尺地形圖，供設計方對環評、土方、匯水面積等因素進行綜合性考慮并做出決策，在此階段對地形圖的精度要求一般較低，通常1∶1萬～1∶10萬比例尺地形圖即可滿足設計要求，此時可直接利用GoodyGIS軟件中的快速生成功能直接生成地形圖[5]。具體步驟見圖1。

圖1 利用GoodyGIS軟件制作地形圖流程

龔明劼等人研究得出的影像空間分辨率R與地圖比例尺(1/M)的關系，可用式(1)表示[6]。

(1)

式中:L為人眼視覺分辨率，其值可取0.1～0.4 mm。確定不同成圖比例尺的地圖對遙感影像的空間分辨率的要求，見表1。目前電力項目的可研階段所需的比例尺為1∶1萬～1∶10萬，其對應的影像空間分辨率為0.5～20 m,故目前GoodyGIS軟件提供的影像地圖完全滿足要求。

表1 比例尺對應的影像空間分辨率范圍

衛星影像截取時，按影像分辨率的大小分為1～19級，假設影像質量級別為M，根據PSG：3785投影下的分辨率計算為

(2)

式中：當M=16時，16級別的影像分辨率=2.4 m；當M=18時，18級別的影像分辨率=0.6 m；當成圖精度要求為1∶1萬時，將M設置為16；當成圖精度要求為1∶5000時，將M設置為17；當成圖精度要求為1∶2000時，將M設置為18[7]。

1.3 利用GoodyGIS軟件進行輸電線路選線和高程數據自動提取生成平(斷)面圖[8-9]

1)GoodyGIS是以WGS84坐標系統為框架，投影采用墨卡托投影，與GPS基本一致。

首先將設計方提供的大致轉角坐標制作成KML文件，導入到軟件中并用地標進行標注，生成大概路徑，然后在GoodyGIS圖上進行影像判別，對沿線的村莊、林帶、道路、建筑、河流湖泊、具有地質災害的區域和具有規劃區、軍事區等特殊點位進行避讓，并充分考慮已有線路的走向和分布、電廠位置等因素進行線路優化的逐段調整，對影像不清楚的地方或有疑問的地方可以到實地進行踏勘比較，直到方案確定。

2)將最終確定的路徑連接成整條線段，利用GoodyGIS軟件里的輸電線路選線功能進行線段選取，設置采樣間隔，提取高程數據并生成平(斷)面圖，輸出所需坐標系統的坐標成果信息。

3)將生成的平(斷)面圖利用相關軟件轉換成ORG文件，再導入到道亨SLW軟件中生成平(斷)面圖進行預排桿塔位，設計方根據排位成果可以進行各種材料的統計和計算，與傳統的作業方法相比，測量和設計人員可以通過GoodyGIS軟件將線路沿線的大致地形地貌很形象、直觀地反映在大腦里，可以進行快速的查詢瀏覽和調整路徑，提高選線工作效率，減輕外業人員的勞動強度，縮短工期。

2 工程應用

2.1 地形圖生成應用

2.1.1 風電場測區概況

地形圖生成應用以新疆木壘風電場為例，測區為丘陵地帶，以戈壁為主，中間部分有山體，高差總體起伏不大，測區面積約為16 km2，施工圖階段要求測圖比例為1∶2000，為說明GoodyGIS軟件的實用性，筆者用該軟件制作了1∶2000的地形圖，并對兩者進行比較。

2.1.2 地形圖制作

將測區的4個角點WGS84坐標制作成KML文件，按多邊形形式導入到GoodyGIS軟件中，在軟件中應用等高線繪制功能，對各種參數進行設置(等高距、采樣間隔、線寬、注記等)，本測區共在三維顯示界面中提取6865個點的高程，所需時間約為10 s，生成的地形圖可以在GoodyGIS軟件中直觀地感受到，還可以旋轉地圖將等高線套合在地面上，形象逼真，最后將生成的帶有等高線的地形圖輸出到CAD格式下，生成的地形圖效果見圖2。

圖2 GoodyGIS軟件自動成圖

2.1.3 地形圖數據比較分析

將轉換到CAD下的圖與實測地形圖進行比較，其結果顯示雖然生成的地圖成果高程絕對值存在6 m左右的差異，但其屬于系統差值，用軟件提取高程生成的地形變化大體趨勢與實測地形趨勢基本一致，而且兩圖內的地形相對高差也基本一致，如果將GoodyGIS軟件自動生成的地形圖高程整體提高6 m,則兩圖內的同一山頭、谷地等有代表性的地形高程值基本一致，誤差約1 m左右,這是以施工圖階段地形圖做的實驗比較結果。在可研和初設階段用此軟件生成的地形圖對各種場址選址、方案比較、大致估算各種工作量等是完全可以滿足可研和初設階段設計精度要求的。GoodyGIS軟件生成的地形圖見圖3，實測地形圖見圖4。

圖3 GoodyGIS軟件生成的地形圖

圖4 實測地形圖

2.2 輸電線路選線和平斷面圖生成應用

2.2.1 輸電線路沿線概況

工程實例以新疆伊犁220 kV輸電線路為例，線路全長約120 km，地形以山區和丘陵為主，高差總體起伏較大，按常規工測的方式選線和定線難度都非常大。所以工程從可研開始利用GoodyGIS軟件進行總體規劃選線，初設階段又利用GoodyGIS軟件對路線進行優化設計，并在現場進行實地踏勘比較，總體感覺對工程幫助非常大，目前階段,220 kV以下的輸電線路工程都以此方法為主。

2.2.2 輸電線路選線和平斷面圖生成

可研階段選線時一般是將線路兩端點直接連線，然后按大的設計原則在直線上增設轉角，避開城鎮、礦區、湖泊等因素，制定大的線路方案。初設階段選線時，根據可研設計階段擬定的線路方案將轉角數據制作成KML文件，導入到GoodyGIS軟件中，然后在影像圖上按設計原則將影響線路走向的各種地物和不利的地質災害進行避讓，不清楚的地方到實地進行核實，對線路進行整體規劃，局部調整，細節優化，最終選定一條比較理想的線路路徑。利用軟件上自帶的線路斷面提取功能選擇線段，進行參數設置，平地一般步長取30 m，丘陵取10～15 m，山區取5～10 m，截取的數據相對誤差較小，因為線路設計主要考慮的是相臨點間的高差和檔距。生成的平斷面數據和圖形可以經軟件進行自動數據提取和轉換，成為電力之星所用的格式，再轉換成SLW所需的格式并導入道亨軟件后進行自動成圖，最后提交給設計專業人員進行桿塔位預排和各種材料、工作量的統計。

2.2.3 終勘定位數據比較

施工圖階段用工測或航測方法進行平斷面測量成圖，定位后再對平斷面圖進行修正和整理，本文取J8-J10段的數據進行數據比較。GoodyGIS軟件生成的平斷面圖見圖5，施工圖階段實測的平斷面圖見圖6。

圖5 GoodyGIS軟件自動生成平斷面圖

圖6 實測數據生成平斷面圖

兩圖對比可以看出，兩張平斷面圖基本一致，反映了線路走向的實地變化情況，兩山頭間或明顯斷面點間高差基本一致，誤差也均在2 m左右，這是基于地表裸漏無植被遮擋的區域，此方法可以滿足可研和初設階段的設計要求。

3 結 論

根據以往的案例數據對比，可以確定，通過對GoodyGIS軟件提供的免費衛星航空影像資源數據的充分利用，可以提取區域和線路的高程信息，生成設計方所需的地形圖和線路平斷面圖，可以滿足設計人員對電力項目在可研和初設階段的要求[10]。

[1]鈄春紅.Google Earth在水利水電中的應用[J].地理空間信息，2011(5):53-55.

[2]竇友平,楊永平.基于Google Earth的電力GIS應用[J].云南電力技術，2010(1):25-28.

[3]王力.淺談Google Earth軟件在高壓送電線路設計中的應用[J].安徽電力，2009(2):52-55.

[4]張學禮，劉家輝，武學旭.Google Earth在輸電線路選線中的應用[J].電力勘測設計，2008(4):22-26.

[5]李翔，丁嘉鵬，劉鑫夫.基于Google map API 的Mashup專題地圖的技術和制作[J].測繪工程，2012,21(6):63-67.

[6]龔明劼，張鷹，張蕓.衛星遙感制圖最佳影像空間分辨率與地圖比例尺關系探討[J].測繪科學，2009(4):232-234.

[7]劉東，施昆. 利用Google Earth影像輔助大比例尺地形圖測量的方法[J].測繪通報，2013(1):68-69.

[8]劉強. Google Earth在輸電線路設計中的應用[J].紅河水,2011(5):87-89.

[9]王一波，邵偉偉，羅新宇. Google Earth數據精度分析及在鐵路選線設計中的應用[J].鐵道勘察, 2010(5):68-71.

[10]胡明剛，李愛民，張春雨,等.Google Earth三維選線技術在高壓送電線路中的應用[J].電力勘測設計,2010(4):25-28.

[責任編輯：張德福]

Application of GoodyGIS to electric power engineering surveying and mapping

CHANG Hong-bin,ZHANG Hui

(Xinjiang Institute of Electric Power Design, Urumqi 830002，China)

For the transmission line feasibility study and preliminary design stage in the power plant, it often needs that the surveying and mapping personnel quickly and accurately provide the designer with topographic map and circuit of small scale flat section as designing basis and reference, while the traditional operation mode can not meet the above requirements. The rapid acquisition of topographic map, the cross-section diagram and wiring path optimization method are proposed to meet the design need with free satellite aerial image data usin g GoodyGIS software. At the same time, combined the specific project example with the comparative analysis of the data, it confirms the feasibility and practicability of this method in power engineering applications.

GoodyGIS; plant location; high voltage transmission lines; topographic map; cross-section diagram

2014-04-14

常紅斌(1976-),男，工程師.

P208

：A

：1006-7949(2014)08-0073-04