输电线路设计中利用谷歌地图进行辅助选线

摘要：简单阐述利用谷歌地图在输电线路辅助选线中的应用，以达到提高选线效率，优化线路路径，减低工程造价。

关键词：谷歌地图；输电线路；辅助；选线

中图分类号： U212.3文献标识码：A

1．引言

随着我国社会经济的快速发展，电网建设加快，输电线路的发展也日益剧增。这就要求输电线路在勘察设计阶段优化线路路径，提高选线效率。传统的选线方式已经不能满足设计的需要，而地理信息系统（GIS）、遥感（RS）、全球定位系统（GPS）、卫星地图和三维技术的快速发展，为输电线路设计提供很好的选线辅助手段，大大提高了选线效率。

2．传统的选线方法

传统的选线方法：在地图上人工进行线路路径描绘(室内)—设计人员现场探勘(室外)—在地图上进行修正(室内)—选出线路路径方案。而选用的多为1:5万或者1:1万的地形图，由于这些地形图大多为八九十年代的，时间久远更新缓慢，现场变化很大，室内选好的路径到现场往往发现不理想调、这就需要设计人员对线路全线进行踏勘，用来弥补地图已经太陈旧的情况，而且现场踏勘只能看到局部的地物，会出现顾此失彼的情况，无法从全局上统一优化，常常需要反复多次才能得出较优的方案。

3．现代化技术手段

地理信息系统（GIS）是一种特定的十分重要的空间信息系统。它是在计算机硬、软件系统支持下，对整个或部分地球表层（包括大气层）空间中的有关地理分布数据进行采集、储存、管理、运算、分析、显示和描述的技术系统。

遥感（RS）是指从高空或外层空间接收来自地球表层各类地物的电磁波信息，并通过对这些信息进行扫描、摄影、传输和处理，从而对地表各类地物和现象进行远距离控测和识别的现代综合技术。

全球定位系统（GPS）是一种结合卫星及通讯发展的技术，利用导航卫星进行测时和测距。

以上技术统称为3S(GIS+RS+GPS=3S)技术，是现代化测量技术的核心。

4．谷歌地球(goolge earth)软件及其数据简析

无论是遥感（RS）还是航测都存在获取周期长，代价高的特点，但由于其精度高较高，特别适用于大中型工程勘察设计使用。

以google公司为代表的免费地图服务，为我们提供了非常实用卫星影像资料，为输电线路选线提供了极大的方便，提高了线路选线的效率。

谷歌地图的卫星影像数据的来源，主要是卫星影像与航拍的数据整合。其卫星影像分别来自于美国Digital Globe公司的QuickBird卫星、美国Earth Sat公司的Land-Sat-7卫星、法国Spot公司；航拍数据主要来源英国Blue Sky公司、美国Sanborn公司等。

谷歌地图的数据已经基本覆盖全球区域，而且全球基本达到30米左右的分辨率 高分辨率区域能达0.5米左右。谷歌地球与2009年再次更新了我国大部分地区的数据，使我国大部分区域的数据精度都有了很大的提高，包括偏远的山区数据都已经更新。

虽然谷歌地图中各各区域提供的卫星影像数据精度有所不同，但其三维地形模型的基础数据是相同的，也就是说谷歌地图中地形模型的精度并不因卫星影像数据的精度高低而受到影响，高清卫星影像有助于地貌目标的识别。

5．谷歌地图在线路设计中的应用

在输电线路设计中，在传统线路设计方法的基础上，可以利用谷歌地图辅助进行高压输电线路的路径优化选择、复杂区域线路分析、危险点模拟仿真(结合Google Sketchup三维软件)、线路定位优化设计、线路沿线模拟飞行等。

5.1 辅助选线设计总体流程

辅助选线主要是借助谷歌地图提供的卫星影像资料，对输电线路设计中选线工作进行比较优化，从整体角度出发，提出优化建议。辅助设计总体流程详见流程图。

辅助选线总体流程图

5.2 坐标系统一问题

目前谷歌地图主要采用WGS84大地坐标，与我国目前采用的国家坐标系统之间还有很大差异，特别是目前各各地方都有当地自己的坐标系统，差异较大，我们在工程设计应用中，首先需要对不同的坐标系统进行统一。常用的方法有如下几种形式：

(1) RTK点校正：在实际工程中，我们可以借助RTK进行坐标点的校正统一，将谷歌地图中的WGS坐标与工程选用坐标系进行校正统一。

(2)借助坐标转换软件：转换原理同RTK点校正是相同的，通过一些已知点，借助计算机软件的强大计算功能，计算出不同坐标系之间的转换关系(四参数或者七参数)，再转换计算未知点的坐标。

坐标软件转换流程

(3) 利用cad和谷歌地图自身的功能，手工进行较对。由于受到卫星影像分辨率的限制，该方法转换的精度相对较低，但基本能够满足选线工作的需要。

通过上述方法对谷歌地球与工程实际选用的坐标相同进行转换后，虽然在转换精度上存在一些偏差，但对于输电线路设计选线工作来说已经基本满足要求。

5.3 线路平断面及危险点纵断面

在选择线路路径时，特别是山区线路的选择应当尽量合理大档距、大高差的情况出现，同时初步考虑杆塔塔位位置，这就需要我们对线路路径沿线断面图有一个初步的分析，而传统的地形图上的等高线不能很直观的表示出来。谷歌地图提供了很好的三维地形模型，我们可以通过多种方法进行三维选线工作，主要介绍几种方式：

(1) 直接在谷歌地图的三维表面上进行线路的选择。我们可以利用谷歌地图提供了三维地形模式，直接在软件上进行选线工作，非常方便直观。

(2) 借助Google Sketchup直接截取生成断面图。由于Google Sketchup与Goolge Earth能够实现无缝对接，我们可以直接借助Google Sketchup导入数据并生成断面图。

(3) 通过辅助软件提取线路路径高程数据，并绘制断面图，应用线路设计专业软件，初步进行排杆定位，提高选线工作的设计深度，优化线路路径。

5.4 利用全球数字高程数据对谷歌地图进行补充

谷歌地图的高程数据精度还是相对不高，特别是在丘陵山地和高山地区，在山坳、山脚等低洼地带的精度较差。这是我们可以利用公开的DEM数据SRTM 30数据 (SRTM数据主要是由美国太空总署(NASA)和国防部国家测绘局(NIMA)联合测量的，通过航天飞机雷达地形测绘手段，获取的雷达影像数据，经过处理制成了数字地形高程模型，该测量数据覆盖中国全境)和ASTER GDEM 30米高程数据进行高程核对补充。这些数据目前是全球免费共享。

对于需要更高精度数据的工程，可以借助GlobalMapper等软件对DEM数据进行处理，弥补谷歌地球高程数据精度较低的问题。

6．三维实景仿真

谷歌地图的开放性、兼容性较好，可以借助三维软件进行建模实景仿真。这里主要介绍利用Google Sketchup软件进行三维实景仿真。不仅可以提高设计人员对线路设计整体的把握，优化线路设计；还可以通过三维实景仿真，将勘察设计成果很好的展示给业主，使得业主对工程整体概况的了解更清晰、更直观；也可以通过三维实景仿真将工程设计中的一些危险点及需要特别交代给施工单位的一些设计意图更直观、更清晰的表现出来，较少因施工单位对设计图纸的理解偏差而产生一些不必要的错误，提高施工质量。

线路设计三维实景仿真效果图

7．结论

在输电线路设计中，特别是可研阶段通过使用谷歌地图进行辅助选线设计，可以优化输电线路路径，提高输电线路设计精细化水平，降低线路工程造价，具有很好的社会效益和经济效益，可以大力推广。

参考文献

[1] 潭光朝 张 辉．浅谈Google Earth在送电线路勘测设计中的应用[J] ．黑龙江科技信息，2010，(31)：44

作者简介：郭超腾(1982-) ，男，福建龙岩。助理工程师，工学学士，主要从事高压输电线路设计工作