RS和GIS在高压输电线选线中的应用

杨泰平，唐 川，段永坤，梁京涛，李为乐

（成都理工大学 地质灾害防治与地质环境保护国家重点实验室，四川成都610059）

RS和GIS在高压输电线选线中的应用

杨泰平，唐 川，段永坤，梁京涛，李为乐

（成都理工大学 地质灾害防治与地质环境保护国家重点实验室，四川成都610059）

应用卫星遥感图像对研究区500 KV输电线沿线地质灾害和地质构造进行解译，查明了沿线不良地质体；同时利用GIS空间分析功能和虚拟现实技术对线路进行可行性分析，并提出修改建议，为线路选线和塔位选址提供了技术支持。

高压输电选线；RS；GIS

如何高效快速地优化选择架设路线，对线路建设成本、工期以及线路的后期维护和安全输送起着重要的作用。一般来说，线路选择主要经过室内图纸拟定和野外踏勘两步。图纸拟定线路由于受地形测绘时间限制，建设与发展也不可能及时反映到地图上来，所反映的地形、地貌也不可能十分详尽，甚至与实际的地形、地貌、地物条件出入很大[1]。遥感作为一门对地观测综合技术，具有快速采集地理数据和信息变化的特点[2]。可以快速获取沿线涉及的不同地貌单元和地质单元的工程地质、水文地质等特征，为线路的优化选择提供了依据[3]。同时，GIS强大的数据管理和空间分析功能，可以方便地对线路选线所需的各种数据资料进行管理，对线路拐点塔位合理布置提供支持。

本文通过该区SPOT和ETM+卫星影像处理，提取了走廊带内地质构造、地层岩性及不良地质信息；并利用GIS和虚拟现实技术对拟设线路塔位布置情况进行分析，为该线路的优化选线提供了技术支持。

1 研究区概况

研究区某500千伏双回送电线路位于四川西部高山峡谷区，甘孜藏族自治州东部，大渡河上游，东经101°50′-102°14′，北纬30°02′-30°57′。地处四川盆地与青藏高原的两大地貌单元过渡的盆缘山区，地貌分区属龙门山深切高中山区。地势西高东低、北高南低。区内海拔高程在1 380～4 440 m之间，平均高程2 910 m，相对高差3 060 m。

走廊带内日气温差较大，年变幅小，年平均气温10.1℃；光照充足，日照时一般在2106.9-2318.5h/年；雨热同季，干湿分明，年降水主要集中在6-9月，一般为500-1 000 mm。

走廊带线路走向与大渡河流向基本一致，沿大渡河绵延 118.6 km，带内水系和沟壑较发育，主要由降雨、融雪和地下水补给，范围内包括金汤河、热溪河、冬谷河、格石扎河、大金川河、小金川河等河流，其中东谷河、格石扎河、大金川河、小金川河流经丹巴县，汇入大渡河。

2 遥感信息提取

不同类型遥感信息融合是现代遥感技术研究的前沿之一；SPOT5图像空间分辨率较高，但由于SPOT5全色波段图像，缺乏近红外波段，对某些地物的区分能力不如 TM 图像[4]，二者融合可以充分发挥各自优势，丰富影像信息。研究区选取陆地资源卫星L and sat-7的 ETM+多光谱遥感数据1景，SPOT5卫星全色波段数据3景，工作中将两种传感器的遥感数据进行分辨率融合，既保留SPOT5数据高的空间分布率又可获得ETM+多光谱数据丰富的色调纹理信息，以便获取更多有用信息。

图1 ETM+与SPOT5融合前后对比图

2.1 走廊带地质灾害遥感解译

走廊带内东西和垂直气候差异，日照充足，岩石的物理和化学风化作用显著；地形地貌上大部分地区属于构造侵蚀地形，沟壑较为发育，山势陡峻、谷深峰高，相对高差几百到上千m，一些地段特别是大渡河沿岸植被破坏，水土流失严重，边坡开挖较陡，致使带内滑坡、崩塌、泥石流等地质灾害发育。通过遥感影像判读和野外验证，共确定不良地质体44处，其中滑坡点19个，泥石流13个，崩塌 (危岩)7处，不稳定斜坡5个，取得了较好的效果。

2.2 走廊带构造地质遥感解译

走廊带处于大的构造带结合部，是造山带与前陆盆地结合带，地壳活动性大，褶皱断裂十分发育。研究区经向构造体系属川滇经向构造带北段，主要构造形迹为一系列近南北向断裂、褶皱和岩浆岩体，在本区主要为巴躲断裂及其附属小的断裂。走廊带上端金汤弧形构造；主要表现为格宗复背斜，为古生代地层内作北西向展布的压扭性断裂。ETM+影像具有较高的光谱分辨率和几何分辨率，其第 3、4、7波段对地层及线性构造有较好的识别效果。通过间接解译标志，如水系改向、色调差异、出露断层崖、断层三角面、断层沟谷等，结合1:500 000综合水文地质图，对走廊带内断裂构造进行解译，为线路可行性分析提供支持。

3 遥感图像三维可视化

遥感图像三维可视化的构建是以研究区数字高程模型（DEM）为基础，然后按工作需要在DEM上覆盖遥感图像、地理要素和文字符号标注等多种数据，生成三维地形影像[5]。

首先，将走廊带1：100 000地形图扫描转换成数字图像，直接在计算机上使用 MapGIS软件进行分幅变形校正并进行矢量化，得到的等高线和高程点数据用于DEM制作和后期遥感影像的正射校正。

其次，对遥感影像进行几何精校正、正射校正、图像融合、镶嵌处理。通过Erdas Imaging软件的虚拟模块，将处理好的遥感影像、矢量化的地理信息、解译的地质灾害、地质构造、矿产、旅游景点、拟设线路及拐点图层叠加，最终建立选线虚拟环境（如图 2所示）。

图2 走廊带地质环境（左）及三维虚拟效果图（右）

4 线路分析

4.1 线路可视性分析

利用 ArcGIS软件空间分析模块，分别将研究区DEM作为地形表面，拟设线路拐点作为观察点，在视域分析窗口对拟设线路69个拐点进行可视性分析，对塔位间不通视的区间段提出建议，如 K2→K3、K5→K6等 27个区间段，因不通视需要架设新的塔位。同时，对线路拐点间通视，但由于跨度大，局部高程又较高，拐点间垂直高程差太小的区段提出了建议，建议K4→K5、K9→K10等5个区间段，在中间高程较高处增加新的塔位。

4.2 虚拟环境线路分析

通过模拟走廊带沿线三维虚拟环境并结合地质构造、地质灾害、地形坡度、矿产旅游资源、居民点分布及交通条件对拟设线路进行分析：

根据分析情况，整个线路大杠-姑咱段、广金坝-寸达河坝段、寸达河坝-李家河坝段工程地质条件较好，灾害点离拟设线路较远,受地质灾害的影响小，交通便利，选址塔位距离最近居民点不超过2 km，利于野外作业；姑咱-广金和李家河坝-丹巴段工程地质条件差，受崩塌滑坡灾害点的影响较大，部分灾害点对线路起控制性作用，直接影响线路走向，建议线路局部调整(见表1)。

表1 影响线路走向灾害点统计

5 结 语

1）遥感通过获取不同地物对电磁波波谱吸收、反射程度的差异来获取目标地物信息，它可以将研究区内自然地理、水文地质、交通状况、矿产旅游资源等信息集中在一幅影像上表现出来，具有客观真实、信息丰富的特点。同时，随着卫星数量的增加，不同波段、不同分辨率的卫星影像，可以对同一研究区展开不同尺度的研究，其微观性可以直接按影像勾绘出范围，并确定其类别和性质。其宏观性可以查明一些大型、特大型灾害体，有些滑坡体长近几公里，在野外调查中因视野和交通限制很难查明，而在影像上则很容易识别，既节省了人力、物力和勘察周期，又提高了准确率。本文通过遥感影像判读和野外验证，共确定不良地质体44处，其中滑坡点19个，泥石流13个，崩塌(危岩)7处，不稳定斜坡5个，取得了较好的效果。

2）GIS具有强大的数据管理功能，可以方便地对线路选线所需地质、水文、交通、土地利用、卫星影像等各种数据资料进行管理，研究中利用其空间分析功能对线路拐点进行了可视性分析，对线路间不通视和拐点间垂直高差不能满足架设塔位的区段提出了建议，为下一步塔位合理布置提供支持。

3）三维虚拟现实技术是时空一体化地理信息系统的关键技术，可以集各种信息为一体，直观、逼真、交互地在计算机屏幕上显示出来，增加了勘察设计人员的临场感，设计人员可以从不同角度，不同比例尺状态下对拟设线路进行综合分析；其空间定位功能，可以直接将要修改移位的塔址定位，指导野外作业。

[1] 刘足建，付德安.电力线路设计的相关问题分析[J].广东科技，2008，187:125-126

[2] 梅安新，彭望 ，秦其明，等.遥感导论[M].北京：高等教育出版社，2001

[3] 许军强，邢立新，潘军.遥感技术在高压输电线中的应用[J].遥感技术与应用，2006，21(2):168-172

[4] 王冬梅，陈性义，潘洁晨，等.遥感图像融合技术在土地利用分类中的应用研究[J].工程地球物理学报，2008，5(1):115-118

[5] 侯波.卫星遥感影像三维可视化处理[J].中国体视学与图像分析，2001，6(1):29-32

App lication of RS and GIS to the Route Selection of the High Voltage Transm isson Lines

YANG Taiping,TANG Chuan,DUAN Yongkun,LIANG Jingtao,LI Weile
(State Key Laboratory of Geohazard Prevention and Geoenvironment Protection,Chengdu 610059,China)

This paper applied the remote-sensing images to the interpretation of geohazards and geological stucture along the 500 KV powerline from study area, and detected the unfavorable geological bodies along the line.It also conducted a feasibility analysis of the line by means of GIS spatial analysis and virtual reality technology and put forward suggestions for improvement so as to provide technical support for the selection of powerline and tower location.

route selection of the high voltage transmission lines;RS;GIS

2009-04-28

P237

B

1672-4623(2010)02-0115-03

杨泰平，硕士，研究方向为地质灾害评价与预测、遥感与GIS应用。