利用第二次土地调查DOM和DEM数据进行送电工程勘测设计

常增亮，张 云

(1.山东电力工程咨询院，山东 济南 250013； 2.山东省沂水县国土资源局，山东 沂水 262400)

1 可行性分析

2008年初，为配合山东省第二次土地调查工作的进行，由中国测绘科学研究院和山东省国土测绘院联合进行了山东省1∶2000比例尺的数字航飞工作，可以提供1∶1000～1∶10000各种精度的用图作为山东省第二次土地调查工作的底图。其成品包括数字线划图、正射影像图、数字高程模型、数字栅格地图等4D产品。

第二次全国土地调查所采用的航测数据分辨率达到0.3 m，远高于我们平常航飞的1/10000的1 m分辨率的常规送电工程航测数据精度，且航飞时间为2008年1月份，因我们送电工程所经地区一般均处于远离城镇、工矿区，地物地貌在一段时间内变化不大，这样从原始数据及时效性上是能达到线路数字化作业标准要求的。

第二次土地调查航测数据的空三处理，采用的起算数据是1980年西安坐标系下，依据山东省新做GPS C级网基本数据，高程系统为1985国家高程基准系统，外业查找基准点比较方便简捷且能与规划报批数据格式要求完全保持一致。所形成的4D产品格式均为国家标准格式，可以便于我们作业系统读取。但高程数字模型由于山东省1/1万地形图更新尚未全部完成，其DEM分辨率仍为10 m间隔的，精度偏低一些。

我院于2008年开发完成了应用激光雷达和卫星遥感影像勘测设计系统(LISAS V1.0)，其中的关键技术应用(激光雷达或卫星遥感影像)DEM及DOM数据生成大场景三维立体模型技术主要是依据共线方程原理，将激光雷达或卫星遥感影像的DOM和DEM数据处理成左片及右片的数字影像模型，进而处理成三维大场景立体模型，以进行输电线路的路径优化、平断面数据自动半自动采集、塔基断面图自动生成、塔基位置合理性的比较选择等。而第二次全国土地调查航测数据所形成的DEM和DOM数据只要转换为标准格式数据，即可导入该系统中进行送电线路路径的优化选择和采集平断面地形图。

综合上述分析可知，从原始数据的时效性、数据精度及应用格式、我院技术支持方面分析，应用该技术进行架空送电线路勘测设计是可行的。

2 工作流程图

3 工程实验

2009年9月，收集了约0.5 km2的位于济南奥体中心附近包含丘陵、平地及山地的DEM和DOM影像。数据处理过程严格按照技术路线进行作业，各项精度指标均按相应操作要求进行设定。具体作业过程如下：

①收集选定区域的DEM和DOM影像，严格按坐标进行裁剪，确保二者严格对应。

②应用激光雷达和卫星遥感影像勘测设计系统(LISAS V1.0)将DEM和DOM影像生成OPD大场景立体模型。

③应用激光雷达和卫星遥感影像勘测设计系统(LISAS V1.0)下优化选线工程，选择2～3条线路路径，线路路径途径包含丘陵、平地及山地等地形，输出相应转角坐标和正射影像路径图。

④应用激光雷达和卫星遥感影像勘测设计系统(LISAS V1.0)下大场景测图模块按选定路径测量平断面图，提交设计专业排位。

⑤收集到附近区域GPS C级测量控制点2个，具体测区约5 km，应用GPS-RTK将测量坐标点引测至测区。

⑥按照转角及塔位坐标值进行现场放样，拟测量实地坐标值和高程值，以判定实际测量值和应用DEM和DOM影像所采集的坐标及高程值差异情况。

在该过程作业中，发现了按坐标放样转角处与正射影像图完全不相符，经现场反复对照，最终得出结论DOM影像存在镜像问题，即所有地物均进行了180度映射问题。

经反复研读收集数据，判定他们的DEM数据结构输出格式是不规范的，且DOM存储格式相对DEM为镜像格式。针对此问题，我们修改完善了应用激光雷达和卫星遥感影像勘测设计系统(LISAS V1.0)，增添了纠正DOM镜像格式转换为标准模式模块和DEM转换格式模块。

针对修改后生成的线路数据又进行了现场测试，本次测试过程比较顺利，现场放样转角坐标6处，测量房屋、山坡、道路、平地及山头地形点30处。经比对，平面坐标与实地相符情况较好，均小于20 cm；高程差值分布情况如下表：

得出结论如下：

平面位置符合较好，高程差值在平原地区尚能满足规程限差要求，在丘陵及山地部分差值较大，房屋部分无法判读高度。经分析及咨询国土测绘院专业人员，主要原因是：采用DEM精度较低，现在使用仍是10 m分辨率的DEM，决定了有时点位高程值差异较大；房屋部分在应用时按照作业要求将其DEM落在了地面因此无法判读房屋高程。

按照以上实验结论，我们认为，应用该方法进行送电线路优化设计在平原地区可以大力推广应用；在山地及丘陵区可应用该方法选择路径、采集平面图，而断面数据最好还是现场实际采集。

4 实际工程应用

2009年10月，根据工程要求，在500 kV青岛换流站配套线路工程全面应用了二调DOM及DEM数据对线路路径的优选和采集断面图工作。

作业方式为：

内业选线→外业踏勘路径→沿线调绘及交叉跨越测量、断面测量→内业落实路径→测量平面图→生成平断面图→优化排位→现场定位作业模式进行作业。

经工程全面应用，得出结论如下：

①采用该技术进行送电工程优化设计是可行的，作业效率得到提高，其中选定线阶段提高效率5倍以上。

②减轻了外业劳动强度，平断面测量仅关注断面测量和交叉跨越测量。其他工作可以内业完成。

③以正射影像路径图作为调绘依据方便直观而且不易漏测地物要素，提高了工程质量。

④内业需要改进的地方：

不规则区域DEM和DOM匹配解算较慢，严重制约了内业作业进度。

DOM影像分辨率为0.3 m；较大区域数据量太大，不易后续计算及作业。

改进方法：第一步化成小区域作业，先完成了匹配计算；改进程序优化算法，经过改进原先需1天的计算现在10多分钟即可完成。

经使用采用PHOTOSHOP软件将收集的DOM影像分辨率处理为0.6 m，数据量减少了2/3，作业精度无明显变化。

⑤外业需要改进的地方

现场调绘区应关注大片林地时，中间可能包括不同类型的经济林木，标住不清会影响到后续作业塔位的调整。

5 经验与总结

⑴ 应用二调已有DOM及DEM数据，通过共线方程原理恢复生成大场景三维立体模型，从而进行架空送电线路路径优选、测量平断面图及三维漫游等并通过外业终勘定位进行线性拟合是一种勘测设计新作业模式，可以加大地提高工作效率和技术水平。而且工程造价远低于常规航测作业技术手段，具有很高地应用和推广价值，现在已在大量工程中的到了推广应用，都取得了较好地效果。

⑵ 注意事项

① 在设计DOM和DEM收集范围时应注意接头部分应包括一定重合区域且线路路径离范围边缘距离应大于500 m；裁剪时严格按坐标进行并确保二者严格对应。

② 收集沿线两侧GPS C级网点应保证每10 km左右1点且距离线路路径小于5 km。

③ 沿线调绘时应注意将变化信息标注于正射影像路径图中、测量断面点间距应控制在100 m、所有交叉跨越应实际测量。

[1]常增亮，余敦棠.遥感影像技术在电力勘测与选线中的应用[J].地理信息世界，2009，(2).

[2]适普软件有限公司.全数字摄影测量系统 VirtuoZo3.3使用手册[K].2003.