Global Mapper在高压输电线路选线设计中的应用探讨

杜全维，龚秋全，董武钟，程森

(四川电力设计咨询有限责任公司，四川 成都 610016)

1 引 言

高压输电线路建设过程中，一个宏观路径选择的优劣，对项目经济可行性起主要作用。

项目的选线设计工作通常采用CAD结合图纸的方式进行，该方式是二维的、微观的，难以在宏观上以3D方式显示线路所在整个区域的地形变化，无法对线路方案进行精准评价；其次，在中西部地区区域性DEM获取困难，从而影响项目开展。

Global Mapper(简称“GM”)软件具有数据处理快速化、数据浏览三维化特点，可以利用全球免费SRTM DEM数据创建区域数字高程模型，多视角浏览区域地形、地貌、地物，为电力勘察设计工作提供基础高程数据支持，极大地方便了新建输电项目的选线设计工作，探讨其在输电线路选线设计中的应用将具有重要意义[1～4]。

黔西南州-220kV新建线路工程全长约 40 km，线路位于喀斯特地貌区域，地形地质情况复杂，输电线路选线困难。全线从测绘部门收集1∶1万地形图25幅，均为JPG格式栅格图，由于矢量化工作量巨大，区域DEM数字高程模型的实现困难。本文笔者基于Global Mapper，对其在该区域应用进行了研究探讨，验证GM在选线设计中的实用价值。

2 Global Mapper介绍

GM软件是美国Global Mapper公司开发的图形管理和操作软件。其是一款功能强大的GIS栅格影像和矢量数据处理、加工软件。GM能够获取TerraServer数据库和USGS(美国地质勘探局)卫星照片资料，并且软件本身具有丰富的WMS数据源。GM功能强大，几乎具有所有GIS软件的性能，通过简单、直观的方法将复杂的问题解决，如快速处理DEM数据、影像数据镶嵌及投影转换等等[5，6]。

GM软件突出的数据处理、三维可视化及海量数据特性使其在不少领域得到一些应用，如石油勘探、海洋测绘、工程选址等。

3 Global Mapper在输电线路选线设计中的应用

3.1 高清Google Earth影像图的获取

根据规划设计路径大致走向，下载路径范围左右 500 m范围内高清谷歌影像图(如图1所示)。在GM中，通过配置参数，将影像图加载到GM中。投影方式选Transverse Mercator，基准根据需要选择西安80坐标系，中央子午线按105°设置。GM提供了非常多可供选择的投影方式和基准，如果内置的参数不满足工程需求，通过加载外部文件，可导入或者新建工程需求参数。

图1 Google Earth路径影像图

在影像图上能清楚地看到路径周边的交通、居民区、植被及已建高压输电线路铁塔，直观地查看路径方案的位置，更好地调整路径方案避开拥挤通道，使送电线路的优化设计得以实现，方便现场定位及后期施工工作的开展。

3.2 利用SRTM DEM生成路径区域等高线

SRTM(全称Shuttle Radar Topography Mission，即航天飞机雷达地形测绘任务)数据，获取的数据范围为北纬60°～南纬56°，东经180°～西经180°之间的所有区域，覆盖全球陆地表面的80%以上，目前能够免费获取，GM软件对下载的SRTM DEM数据能够进行批处理[7，8]。

可以在中国科学院数据云网站(http：//www.csdb.cn/)下载输电线路路径区域内的SRTM数据。设置与影像图一致的坐标系统和投影基准，将SRTM数据加载到GM中，如图2所示。

图2 加载在GM中的SRTM数据

(1)等高线生成

设置好投影方式和基准等参数，在GM软件中打开下载的SRTM DEM(文件名：TaskIMG 10221744)。根据工程规划需求，在项目大区域内自定义创建新的区图元，设置等高距，勾选以小差距值插补空数据等选项，在区图元边界线范围内生成合适等高距的等高线，如图3所示，是利用SRTM DEM生成的线路路径区域内等高线。

(2)等高线与卫星影像吻合性检查

将SRTM DEM数据生成的等高线与卫星图片叠加，检查等高线是否有遗漏；高程点是否存在异常值，

图3 SRTM DEM生成的等高线

如零值；等高线是否反映区域地形突变和结构信息，从而检验数据资源获取手段的正确性。

从GM叠加的数据中可以看出，湖泊河流与地形匹配良好，山腰道路走势合理，地形纹理层次分明有序，山谷、山脊轮廓清晰，因此这种DEM获取的手段与卫星图片下载的方法都是有效、正确的。

3.3 三维可视化方案比选

传统的方案比选，是CAD结合纸质图在二维空间上进行，方案的比选是局部的，不能在大区域内进行综合考虑对比，缺乏立体直观性。GM的三维视图可视化功能，弥补了这些不足，其能够更加直观立体的将方案在3D空间内，展示给设计规划人员，让设计的方案更为科学经济，如图4所示。在GM软件中设置好SRTM DEM的投影基准，将CAD格式的路径方案转换为kml文件，叠加在GM软件中，利用3D视图浏览功能360°浏览不同方案在区域内的位置，初步判断塔位位置以及不同路径方案的塔位数量，综合考虑，选取最优路径方案。

图4 GM 3D效果图

在GM加载的SRTM DEM数据上，选画一条路径线，利用3D路径剖面/视线工具，可以生成路径方案的断面图，根据断面图综合考虑路径的科学性，进行优化设计调整，如图5所示。

图5 GM生成的纵断面图

3.4 海拔网格格式数据生成及断面图绘制

选定范围内的等高线数据，由GM输出海拔网格格式数据文件(.ASC)，通过架空送电线路软件(TL)读取ASC文件，设置参数，绘制输电线路路径方案断面图。结合断面图及3D视图，可以很方便地预定每基杆塔所在位置，现场定位根据室内设计方案进行微调。

如图6所示，为JA75-JA77断面图，由GM生成的ASC数据绘制的断面图与实地测量的断面图比较，其地形地势吻合度高，满足路径方案的规划设计。

图6 输电线路断面图

4 数据分析

实验区采用黔西南州-220 kV新建输电线路工程全长约 40 km的数据进行分析，该工程根据STRM数据室内设计塔位67级，最终现场定位69级，多出的两个塔位均为跨越已建 110 kV高压输电线路，根据现场测量数据调整增加。

分析外业定位实测的高程数据与STRM高程数据进行分析，其中表1列出了部分数据，如图7所示，对于两种数据的数值进行了对比分析。

实测高程数据与STRM高程数据对比表 表1

图7 高程差值分布图

分析图7可得，高程差值绝对值总体分布在 0 m～ 19.4 m之间，其中差值绝对值小于5的占54%；差值绝对值大于5的占46%。本次数据83%差值绝对值分布在小于10以下，可以满足规划设计阶段的精度要求。本文的方法满足线路选线设计工作的精度要求，提高了选线设计精准性，避免选线设计初期的盲目性，能够为线路选线设计阶段提供参考和依据。

其中，数据精度与区域内的植被关系很大，该实验区域属于喀斯特地貌，植被为灌木，故实测值与STRM数据差值较小。根据外业勘察经验，对于植被茂密的地形，STRM数据的精度有限，但对于线路前期的准备工作还是有很大的参考价值。

为了进一步检验STRM DEM获取的地面线数据的精度，对以往做过的大型输电项目断面数据进行综合比较分析，得出基于STRMDEM地形精度与人工从1∶1万地形图上判读的精度相当，可满足规划阶段的要求。另一方面，GM生成ASC文件绘制断面的速度远快于人工提取的速度，并且是DEM叠加影像的三维平台，立体直观。

5 结 论

输电线路选线设计是一项综合性很强的复杂工作，需要考虑社会、经济、环境等多方面影响。Global Mapper软件具有数据处理快速化、数据浏览三维化特点，便于方案展示与决策。本文基于Global Mapper软件，对其在电力规划选线方面的应用进行了研究探讨，论述了其在选线设计中的应用过程及方法，分析了其数据精度，验证了其可靠性。GM的应用使得线路路径选择和杆塔定位在逼真、清晰的三维场景上进行，在新建输电线路路径方案研究过程中，具有广泛的应用价值。相信GM在未来的电力勘察设计领域将有更加广阔的前景，GM的二次开发也将是今后信息领域重点研究的对象。

[1] 王立迁，黄现民. 基于VirtuoZo的高原地区高精度DEM制作方法[J]. 勘察科学技术，2016(5)：41～44.

[2] 王俊冬. Global Mapper在新建铁路前期选线中的应用[J]. 铁道勘察，2012，38(6)：58～61.

[3] 裴彦良，刘晨光，华清峰等. GlobalMapper软件在第28次南极考察中的应用[J]. 海洋测绘，2013，33(2)：73～75.

[4] 刘方兰，肖波. GlobalMapper系统在海洋调查中的应用[J]. 海洋技术，2011，30(1)：24～26.

[5] 李东，毛之琳，刘露. GlobalMapper在山区独立坐标系建立中的应用[J]. 测绘通报，2012(4)：86～91.

[6] 林松，程维明，乔玉良. 基于Global Mapper的地貌晕渲制图[J]. 地球信息科学学报，2009，11(6)：802～808.

[7] 田茂义，曹洪松，刘如飞等. 基于ArcGIS和Global Mapper软件的三维地形可视化技术的应用[J]. 全球定位系统，2011，36(2).65～68.

[8] 易共才，王彦军，高宏. Google Earth在公路工程中的应用研究[J]. 中外公路，2008，28(1)：1～4.