利用卫星遥感技术进行电力线路设计

利用卫星遥感技术进行电力线路设计

付延明

烟台东源电力设计有限公司山东蓬莱265600

摘要：伴随现代测绘技术的飞速发展，利用RS遥感技术、GNSS定位技术等现代测量手段，开展电力线路设计，有助于提升电力线路设计、施工与运营维护的科学性、经济性与时效性。本文拟在阐述遥感技术与传统电力线路设计概念的基础上，重点对遥感技术在现代电力线路设计中的应用流程进行深入剖析，并对其所展现出的优势进行对比分析。

关键词：卫星遥感，电力线路设计，影像地图制作

作为线路建设的初始环节，电力线路设计的质量与工程造价是否经济、工程建设能否如期开展密切相关，也与后期施工建设、杆塔放样、运营维护相互衔接。利用现代测绘手段将遥感技术应用于传统输电线路设计，有助于缩短输电线路设计工程周期、提升数据采集的经济性，优化线路路径；后期输电线路巡查时，可利用无人机航测遥感自动巡检系统，简化人工重复劳动，提升电力行业建设的数字化水平。

1遥感技术的含义

遥感是在非直接接触的情况下，利用装载在飞行物上的仪器收集地面上目标区域或自然现象数据资料的一种技术。目前，遥感技术系统由地基、空基和研究技术三大系统组成，三者相互协调、分工明确，首先由传感器采集目标区域相关信息，系统对收集到的信息进行有关整合、记录、分析，对目标的具体情况进行提取、判读，再对数据精度进行检测，从而得到所需信息，实现整个系统的操作过程，提高了遥感技术在各领域方面的应用效率。

2遥感技术的优点分析

遥感技术具有诸多的优点：第一，遥感技术具有较强的信息综合性。遥感技术可从时间段、波段以及多维度等方面对地球进行观察，进而构建成一个综合的勘测。第二，遥感技术具有较快的获取信息速度。卫星遥感调查可以利用陆地卫星及气象卫星这两方面来获取大范围的资料，陆地卫星每18天就可以对地球影响进行一次测量，而气象卫星每天可以对地球进行两次遥感摄影。第三，遥感技术可以勘测较广的范围。利用航拍照片可以拍摄到1700km2的面积，而卫星图像可以拍摄到航拍照片双倍的面积，由此可见，卫星遥感技术可以勘测到较广的范围。第四，遥感技术的抗干扰性非常强，极少会因人为因素而受到影响。

3传统的电力线路设计方法

高压电力线路的设计是由专业的设计人员根据一定原则选择一条最佳路径，其主要原则如下：

（1）要求线路尽可能地短、直，降低工程成本。

（2）线路走向一定范围内不能有村庄和建筑物，尽量避开建筑物，减少拆迁成本；

（3）线路与其他地物进行交叉跨越时需要考虑走向和跨度，减少架设成本和施工难度；

（4）塔杆架设要避开一些重要的地物，如输油管道等；

（5）塔杆架设处的地质条件要符合要求等。

传统的设计流程如下：

（1）设计人员在1：5万的旧地形图上粗选；

（2）根据粗选的路径到实地踏勘，如不符合要求，修改设计；

（3）沿粗选的路径进行航空摄影；

（4）进行航测外控测量、内业加密、选线、测量平断面、对房屋和交叉跨越进行统计等大量工作；

（5）设计排定杆位；

（6）现场定位、复核，然后转入设计提供施工图的内业阶段。

从上面的流程可以看出，线路设计是以空间地理信息为基础的，在传统的设计方法中是以中、小比例尺地形图为基础进行粗选，在粗选的基础上利用现势的航空像片进行摄影测量处理来达到细化、优化方案的目的。但成图时间较早的地形图缺乏现势性，不能反映设计时的地面现状，而且不直观，幅图的大小有限，使得设计人员只能在沿线路约30km宽的范围内寻找最优线路。如果先对影像进行处理，用遥感影像代替地形图则可以克服地形图的不足。遥感影像比地形图更现势、直观，同时具备地形的量测能力；遥感影像幅面宽，如一景SPOT图像能够覆盖60×60km的范围，而一景TM图像能覆盖185×185km的范围，这样设计人员的视野更开阔，设计更合理；采用融合等特殊技术对现代高分辨率遥感影像进行处理，在地物判断能力上比航空影像更强。因此，采用遥感影像进行电力线路粗选可以达到粗选和细化相结合的目的，如果确实需要，再采用其他方式对某些专题进行细化设计，这样可以减少设计工作量和成本。

4遥感技术在电力线路设计中的应用探究

将高分辨率遥感影像，应用于现代输电线路设计中时，需经原始遥感数据预处理、影像校正、镶嵌、接边与融合等流程，生成供线路设计的基础影像数据资料，再经内业设计后进行野外踏勘后完成线路优化方案，相对于传统输电线路设计，摆脱了纸质地图或中小比例尺地图的限制，降低了传统基础地理信息资料缺失所引发的风险，更加直观全面的展示输电线路周边的地形地貌信息，其详细应用流程如下：

（1）资料准备与校核预处理。获取原始数字遥感影像基础数据的同时，对影像质量、完整性等进行校核检查，排除云层遮盖对成像质量的影响，并根据影像模型特征初步选择相应的几何校正方法与模型。

（2）色彩处理与影像融合。受影像获取时段、外部光线条件等因素共同作用，影像色彩存在一定程度差异，需通过匀光处理环节平衡色彩差异，消除色差影响；同时因单幅与多幅影像间色彩不平衡同时存在，需进行影像匀色处理；因影像存在几何畸变，根据小波变换、主分量变换与边缘增强等特性，可采用多光谱与全色影像融合形成真彩色、特征点数据采集等方法，对图像进行影像融合处理。

（3）影像镶嵌处理。由于输电线路工程为跨区域带状线路，因此需将多幅影像按照统一基准与规则进行接边与镶嵌处理，并统一进行区域影像色调匹配，以满足区域整体色调一致性要求。

（4）输电线路设计。利用几何纠正与影像融合的基础遥感数据，可直观清晰的查阅区域地形地貌特征信息，相对于色彩与形式单一的纸质地图或线划图，更有利于增强对地物周边的辨识度，经地物判读与相关条件分析后，即可以矢量线形的样式在遥感底图上进行线路转角设计与杆塔定位设计，针对部分难以判读或遮蔽的地物，可采取踏勘修正形式进行微观调整与线路优化。

下面以某500KV高压输电选线设计工程为例进行探究分析，该项目起讫点东西跨度约为85km，因该地区地形复杂、测绘资料不健全，仅有1:10000纸质地形图作为交通参考，难以满足快速选线的条件。为节约输电线路设计工期，工程实施中选择美国IKONOSBlock商用卫星数据作为选线底图（成果分辨率1m），采用VirtuoZo数字摄影测量系统完成卫星TIF影像拼接、融合与镶嵌，再由地面控制点实现几何纠正，并叠加生成彩色正射影象图及录入矿区、规划区等限制范围作为路径优化设计的底图，共计完成2条线路方案的优化设计，北线方案为设计转角点47个，南线方案为设计转角点52个，最终经野外踏勘以北线为基础最终确定线路设计方案，然后融合区域1:1万DEM模型，构建起线路三维仿真模拟系统，直观表现出输电线路沿线地物分布特征。

综上，使用遥感技术进行电力线路设计只是其在电力行业应用的一部分，对遥感技术成果的开发应用还远远不够。我们应该着眼于以下两个方面来改善和改进遥感数据的电力行业应用思路和技术手段：一是纠正参考数据源方法及其算法需要改进；二是遥感影像生成线路设计平断面图方面值得探讨和研究；三是拓展高分辨率遥感影像在电力设计其它专业的应用。

参考文献：

[1]袁华旭.遥感技术在输电线路设计中的应用探究[J].信息化建设，2016(10).

[2]韦宁.输电线路工程建设中遥感技术的应用研究[J].通讯世界，2015(05).