GoodyGIS在电力工程测绘中的应用

常红斌，张 辉

(新疆电力设计院，新疆 乌鲁木齐 830002)

GoodyGIS在电力工程测绘中的应用

常红斌，张 辉

(新疆电力设计院，新疆 乌鲁木齐 830002)

在电厂和输电线路的可研和初设阶段中，需要测绘人员向设计专业人员快速地提供小比例尺地形图和线路平(断)面图作为设计依据和参考，而传统的作业模式无法满足上述要求。为此提出运用GoodyGIS软件提供的免费卫星航空影像资源数据来快速获取地形图、平(断)面图的方法和线路路径优化方法以满足设计的需求。结合具体工程实例进行数据比较分析，确认方法在电力工程应用中的可行性和实用性。

GoodyGIS;厂区选址;输电线路;地形图;平断面图

GoodyGIS(谷地地理信息系统)是一款基于Google Earth API二次开发的免费资源地理信息系统软件，除具有Google Earth所具有的功能外，又增加了谷歌高程数据提取、SRTM高程数据下载、等高线绘制、地形图和断面图生成、AutoCAD、KML、GPS、Shape和Excel文件导入/导出地球、坐标纠正、地图叠加等功能。免费影像资源一般公布的是1～3年前的卫星和航空影像照片，并和真实的地球物理信息做了匹配，其地形、海拔、经纬度信息和GPS输出的经纬度信息完全重合，具有很高的民用价值。卫星和航空数据来源丰富，全球地貌影像有效分辨率通常为30 m，针对大城市和建筑物区域能提供分辨率为1 m和0.6 m左右的高精度影像，视角高度约为500 m和350 m[1-2]。

1 选址地形图、输电线路平(断)面图生成和线路路径优化

近年来，随着社会经济的快速发展，电力负荷不断增大，大型火电厂、水电站、风电场和太阳能等新兴能源项目迅速崛起。通常情况下上述项目在报审前都要做可行性研究和厂址、线路的选择等前期工作，但收集的地形图往往现时性较差，不能满足现有工程的需要，而GoodyGIS软件所提供的影像一般都比较新，能弥补以上不足，可为电力工程的前期工作或精度要求不高的可研和初设阶段提供很好的服务。

1.1 GoodyGIS软件在电力行业应用中的优势体现[3]

1)节省购买地形图和航测的费用，能够提供免费且现时性好的影像数据，能真实、准确反映实际的地形地貌；

2)影像分辨率高，部分地方能达到1 m以内，为平面测图提供保障；

3)绝对高程精度较差，平地误差约为2 m，平丘误差约为10 m，山区误差约为30 m，但相对精度较好[4]；

4)可以提取片区所需坐标和高程并生成地形图，转换成CAD下的DWG格式；

5)增加了输电线路选线工具，可以沿线路走向提取高程并生成平(断)面图；

6)影像图下载拼接并导出。

1.2 利用GoodyGIS软件制作地形图

电厂、灰场、水电站、风电场等选址时一般由测绘人员向设计方提供小比例尺地形图，供设计方对环评、土方、汇水面积等因素进行综合性考虑并做出决策，在此阶段对地形图的精度要求一般较低，通常1∶1万～1∶10万比例尺地形图即可满足设计要求，此时可直接利用GoodyGIS软件中的快速生成功能直接生成地形图[5]。具体步骤见图1。

图1 利用GoodyGIS软件制作地形图流程

龚明劼等人研究得出的影像空间分辨率R与地图比例尺(1/M)的关系，可用式(1)表示[6]。

(1)

式中:L为人眼视觉分辨率，其值可取0.1～0.4 mm。确定不同成图比例尺的地图对遥感影像的空间分辨率的要求，见表1。目前电力项目的可研阶段所需的比例尺为1∶1万～1∶10万，其对应的影像空间分辨率为0.5～20 m,故目前GoodyGIS软件提供的影像地图完全满足要求。

表1 比例尺对应的影像空间分辨率范围

卫星影像截取时，按影像分辨率的大小分为1～19级，假设影像质量级别为M，根据PSG：3785投影下的分辨率计算为

(2)

式中：当M=16时，16级别的影像分辨率=2.4 m；当M=18时，18级别的影像分辨率=0.6 m；当成图精度要求为1∶1万时，将M设置为16；当成图精度要求为1∶5000时，将M设置为17；当成图精度要求为1∶2000时，将M设置为18[7]。

1.3 利用GoodyGIS软件进行输电线路选线和高程数据自动提取生成平(断)面图[8-9]

1)GoodyGIS是以WGS84坐标系统为框架，投影采用墨卡托投影，与GPS基本一致。

首先将设计方提供的大致转角坐标制作成KML文件，导入到软件中并用地标进行标注，生成大概路径，然后在GoodyGIS图上进行影像判别，对沿线的村庄、林带、道路、建筑、河流湖泊、具有地质灾害的区域和具有规划区、军事区等特殊点位进行避让，并充分考虑已有线路的走向和分布、电厂位置等因素进行线路优化的逐段调整，对影像不清楚的地方或有疑问的地方可以到实地进行踏勘比较，直到方案确定。

2)将最终确定的路径连接成整条线段，利用GoodyGIS软件里的输电线路选线功能进行线段选取，设置采样间隔，提取高程数据并生成平(断)面图，输出所需坐标系统的坐标成果信息。

3)将生成的平(断)面图利用相关软件转换成ORG文件，再导入到道亨SLW软件中生成平(断)面图进行预排杆塔位，设计方根据排位成果可以进行各种材料的统计和计算，与传统的作业方法相比，测量和设计人员可以通过GoodyGIS软件将线路沿线的大致地形地貌很形象、直观地反映在大脑里，可以进行快速的查询浏览和调整路径，提高选线工作效率，减轻外业人员的劳动强度，缩短工期。

2 工程应用

2.1 地形图生成应用

2.1.1 风电场测区概况

地形图生成应用以新疆木垒风电场为例，测区为丘陵地带，以戈壁为主，中间部分有山体，高差总体起伏不大，测区面积约为16 km2，施工图阶段要求测图比例为1∶2000，为说明GoodyGIS软件的实用性，笔者用该软件制作了1∶2000的地形图，并对两者进行比较。

2.1.2 地形图制作

将测区的4个角点WGS84坐标制作成KML文件，按多边形形式导入到GoodyGIS软件中，在软件中应用等高线绘制功能，对各种参数进行设置(等高距、采样间隔、线宽、注记等)，本测区共在三维显示界面中提取6865个点的高程，所需时间约为10 s，生成的地形图可以在GoodyGIS软件中直观地感受到，还可以旋转地图将等高线套合在地面上，形象逼真，最后将生成的带有等高线的地形图输出到CAD格式下，生成的地形图效果见图2。

图2 GoodyGIS软件自动成图

2.1.3 地形图数据比较分析

将转换到CAD下的图与实测地形图进行比较，其结果显示虽然生成的地图成果高程绝对值存在6 m左右的差异，但其属于系统差值，用软件提取高程生成的地形变化大体趋势与实测地形趋势基本一致，而且两图内的地形相对高差也基本一致，如果将GoodyGIS软件自动生成的地形图高程整体提高6 m,则两图内的同一山头、谷地等有代表性的地形高程值基本一致，误差约1 m左右,这是以施工图阶段地形图做的实验比较结果。在可研和初设阶段用此软件生成的地形图对各种场址选址、方案比较、大致估算各种工作量等是完全可以满足可研和初设阶段设计精度要求的。GoodyGIS软件生成的地形图见图3，实测地形图见图4。

图3 GoodyGIS软件生成的地形图

图4 实测地形图

2.2 输电线路选线和平断面图生成应用

2.2.1 输电线路沿线概况

工程实例以新疆伊犁220 kV输电线路为例，线路全长约120 km，地形以山区和丘陵为主，高差总体起伏较大，按常规工测的方式选线和定线难度都非常大。所以工程从可研开始利用GoodyGIS软件进行总体规划选线，初设阶段又利用GoodyGIS软件对路线进行优化设计，并在现场进行实地踏勘比较，总体感觉对工程帮助非常大，目前阶段,220 kV以下的输电线路工程都以此方法为主。

2.2.2 输电线路选线和平断面图生成

可研阶段选线时一般是将线路两端点直接连线，然后按大的设计原则在直线上增设转角，避开城镇、矿区、湖泊等因素，制定大的线路方案。初设阶段选线时，根据可研设计阶段拟定的线路方案将转角数据制作成KML文件，导入到GoodyGIS软件中，然后在影像图上按设计原则将影响线路走向的各种地物和不利的地质灾害进行避让，不清楚的地方到实地进行核实，对线路进行整体规划，局部调整，细节优化，最终选定一条比较理想的线路路径。利用软件上自带的线路断面提取功能选择线段，进行参数设置，平地一般步长取30 m，丘陵取10～15 m，山区取5～10 m，截取的数据相对误差较小，因为线路设计主要考虑的是相临点间的高差和档距。生成的平断面数据和图形可以经软件进行自动数据提取和转换，成为电力之星所用的格式，再转换成SLW所需的格式并导入道亨软件后进行自动成图，最后提交给设计专业人员进行杆塔位预排和各种材料、工作量的统计。

2.2.3 终勘定位数据比较

施工图阶段用工测或航测方法进行平断面测量成图，定位后再对平断面图进行修正和整理，本文取J8-J10段的数据进行数据比较。GoodyGIS软件生成的平断面图见图5，施工图阶段实测的平断面图见图6。

图5 GoodyGIS软件自动生成平断面图

图6 实测数据生成平断面图

两图对比可以看出，两张平断面图基本一致，反映了线路走向的实地变化情况，两山头间或明显断面点间高差基本一致，误差也均在2 m左右，这是基于地表裸漏无植被遮挡的区域，此方法可以满足可研和初设阶段的设计要求。

3 结 论

根据以往的案例数据对比，可以确定，通过对GoodyGIS软件提供的免费卫星航空影像资源数据的充分利用，可以提取区域和线路的高程信息，生成设计方所需的地形图和线路平断面图，可以满足设计人员对电力项目在可研和初设阶段的要求[10]。

[1]钭春红.Google Earth在水利水电中的应用[J].地理空间信息，2011(5):53-55.

[2]窦友平,杨永平.基于Google Earth的电力GIS应用[J].云南电力技术，2010(1):25-28.

[3]王力.浅谈Google Earth软件在高压送电线路设计中的应用[J].安徽电力，2009(2):52-55.

[4]张学礼，刘家辉，武学旭.Google Earth在输电线路选线中的应用[J].电力勘测设计，2008(4):22-26.

[5]李翔，丁嘉鹏，刘鑫夫.基于Google map API 的Mashup专题地图的技术和制作[J].测绘工程，2012,21(6):63-67.

[6]龚明劼，张鹰，张芸.卫星遥感制图最佳影像空间分辨率与地图比例尺关系探讨[J].测绘科学，2009(4):232-234.

[7]刘东，施昆. 利用Google Earth影像辅助大比例尺地形图测量的方法[J].测绘通报，2013(1):68-69.

[8]刘强. Google Earth在输电线路设计中的应用[J].红河水,2011(5):87-89.

[9]王一波，邵伟伟，罗新宇. Google Earth数据精度分析及在铁路选线设计中的应用[J].铁道勘察, 2010(5):68-71.

[10]胡明刚，李爱民，张春雨,等.Google Earth三维选线技术在高压送电线路中的应用[J].电力勘测设计,2010(4):25-28.

[责任编辑：张德福]

Application of GoodyGIS to electric power engineering surveying and mapping

CHANG Hong-bin,ZHANG Hui

(Xinjiang Institute of Electric Power Design, Urumqi 830002，China)

For the transmission line feasibility study and preliminary design stage in the power plant, it often needs that the surveying and mapping personnel quickly and accurately provide the designer with topographic map and circuit of small scale flat section as designing basis and reference, while the traditional operation mode can not meet the above requirements. The rapid acquisition of topographic map, the cross-section diagram and wiring path optimization method are proposed to meet the design need with free satellite aerial image data usin g GoodyGIS software. At the same time, combined the specific project example with the comparative analysis of the data, it confirms the feasibility and practicability of this method in power engineering applications.

GoodyGIS; plant location; high voltage transmission lines; topographic map; cross-section diagram

2014-04-14

常红斌(1976-),男，工程师.

P208

：A

：1006-7949(2014)08-0073-04