基于全数字航拍技术的特高压输电线路APP区域塔型设计选型研究

基于全数字航拍技术的特高压输电线路APP区域塔型设计选型研究

赵勇1鞠涛1陈卫东1宋维庭2

（1.山东电力建设第一工程公司山东省济南市250000；2.国网济宁供电公司山东省济宁市272000）

摘要：以巴西美丽山±800kV特高压直流输电线路项目工程为依托，基于全数字航拍技术对特高压输电线路在巴西亚马逊热带雨林APP区域复杂环境中塔型设计选型成像需求进行分析，创新航摄设备及成像方法，优化塔型设计选型，降低自立塔设置比例，达到绿色施工，节省工程投入的目的；同时为特高压输电线路在巴西亚马逊热带雨林APP区域复杂环境中塔型设计选型提供重要参考。

关键词：全数字；航拍；塔型设计；选型；APP区域

1引言

巴西拥有被誉为“地球之肺”的亚马逊热带雨林，森林茂密，动植物种类繁多、地形复杂多变；巴西国家环保局规定：自河流的边缘起，直至下图的宽度范围内被视为永久性或季节性河流保护区，即APP保护区。国内航拍技术主要采用搭载数码摄影机的固定翼无人机对像点间距、尺寸等的量测及生态环境等的判释摄影测量，航拍涉及领域很广但目前该技术对于复杂的物种、地形、地貌航拍精度低且固定翼无人机各项飞行功能及飞行监测距离受到限制。由于巴西国家环保局对亚马逊热带雨林环境保护严格，APP保护区铁塔设计选型中既要充分考虑满足APP保护区环境保护相关法律法规，又要全面考虑铁塔选型施工对APP保护区环境的破坏程度，还要考虑所选塔型在APP保护区施工的技术可行性，综合来讲APP保护区铁塔设计选型工作极其困难。

依托巴西美丽山±800kV特高压直流输电线路项目工程对“基于全数字航拍技术的特高压输电线路APP区域塔型设计选型研究应用”关键技术展开相关研究。该关键技术具有：

1）针对亚马逊热带雨林区域复杂的物种、地形等条件，创新使用激光扫描仪代替传统的数码航摄仪器进行航拍，极大提高了航片的拍摄精度。

2）线路初始路径使用最新高清卫星图片选择，准确度高；针对这一特点，将航测宽度范围降低四倍（约800m），最大限度的提高航测效率。

3）通过航拍影像利用图像的光谱特性，空间特性、时间特性等进行全线地质解译，对不同物种、河流、沼泽、湿地等的识别、统计，实现塔位进出场道路规划、分析了解地形地貌及地质构造等都起着关键作用。

4）航拍生成的数字高程模型转换为坐标形式的地形文件后，通过计算机信息处理内控系统扫描三线断面和电子模板软件并加入线路跨越信息后可实现铁塔的实时动态排位。

2技术原理

本成果形成了一种全数字航拍技术，其技术原理为采用搭载激光扫描仪的直升飞机对利用高清卫星图像选择的初始路径进行航摄，通过计算机信息处理内控系统建立数字地面模型，生成全线数字化带状地形图，通过带状地形图进行全数字摄影测量优化选线，然后生成断面图进行设计排位。该技术还能够极具特色的对不同物种、河流、地表状况等环境成像，生成能够准确显示对APP保护区划分的全线数字遥感影像。

1）基于全数字航拍技术生成的断面图，结合巴西国家环保局环境技术规范对自立塔、拉线塔选型排位要求，通过铁塔选型排位处理系统自动识别APP保护区及其它物种、地貌等，最终生成全线塔型设置断面图。

2）基于全数字航拍技术，针对APP保护区施工环境，从外部聘请巴西国家环保局专家到达现场指导，由环境工程师开展树种鉴别、保护区鉴别专业人员组成环境专家团队，对现场塔位环境进行全面考察，充分实地了解塔位所处环境，分析自立塔、拉线塔设置对塔位环境的影响，强化现场实际环境的融合。

3施工工艺关键流程

3.1直升机全数字航拍

首先将激光扫描仪等设备安装在直升机上，通过地面基站等设备形成完善的航拍处理系统；然后用GPS导航系统设定利用高清卫星图像选择的初始路径航拍路线及航拍宽度范围进行全线输电线路分段航拍。

3.2现场环境勘查

针对APP区域施工环境，从外部聘请Ibama（巴西国家环保局）专家到达现场指导，由环境工程师带队开展树种鉴别、保护区鉴别专业人员组成环境专家团队对现场塔位环境进行全面考察，充分实地了解塔位所处环境，分析自立塔、拉线塔设置对塔位环境的影响，强化现场实际环境的融合。现场环境勘查中重点根据Ibama（巴西国家环保局）相关规定和所属地环境保护规范分析最适塔型设置，最大程度的减少原生态环境的破坏，遵循绿色施工理念。

3.3现场技术勘查

从公司内部选聘有着APP区域施工经验的技术骨干成员组成技术团队，并派专人负责监督管理全面开展技术现场勘察，针对每基自立塔技术团队从施工机械进出场、材料运输、施工方案等方面进行全面分析，提供现场最优塔型选型施工设计方案，充分考虑各塔型对环境的利弊影响，提前分析、策划，有效避免了后续因塔型设置不当施工对环境造成的更大破坏及工程成本的增加。

3.4塔型选型排位

设计人员根据航拍生成的断面图并结合现场实际环境及施工技术分析通过铁塔选型排位处理系统进行铁塔选型排位。从点到线，由繁至简，力求铁塔选型排位设置能够满足现场实际环境及施工最优技术要求，达到环境保护的同时施工效益最大化。

4节能减排及经济效益

4.1经济效益

本成果已在巴西美丽山±800kV特高压直流输电线路工程中成功应用。由表4-1可以看出，本成果直接降低机械、人工等安装费用约2万元/基（折合成人民币），整体节约机械、人工等安装费用约556万元；该关键技术的研究投入费用约60万元，总计在巴西美丽山±800kV特高压直流输电线路工程中实际节约机械、人工等安装费用约496万元，经济效益显著。

4.2节能减排

（1）首次开创将本成果应用于特高压输电线路工程中，减少了钢材耗用量，极大地减少了二氧化碳、二氧化硫等气体的排放量。

（2）本成果的应用降低了现场大型安装机械、燃油材料等的消耗，优化了资源配置，符合绿色施工理念。

5结束语

本成果已在巴西美丽山±800kV特高压直流输电线路工程（线路全长2077km）、巴西美丽山±800kV特高压直流输电线路二期工程（线路全长2518km）中大规模成功应用，预期每年推广3个输变电工程项目应用，经过2-3年的市场培育后，进行国内外输变电、电源、工民建项目APP区域施工范围内的大力推广，具有很高的推广价值。同时本成果也将形成一整套成熟、完整的特高压输电线路APP区域塔型设计选型关键施工技术，为特高压输变电工程在亚马逊热带雨林复杂环境中创新总结、开拓更加先进的绿色施工工艺起到积极作用。

作者简介：

赵勇1969.11.08，男，汉族，山东济南，山东电力建设第一工程公司，助理工程师，研究方向：高压输电线路施工管理