基于WebGIS的四川省电网通道与环境敏感区“一张图”管理系统研发

李金阳, 杨 丹,杜思颖, 侯国彦, 张全明, 罗 毅, 曾文慧，邹 斌,杨 楠,刘 新

(1.国网四川省电力公司经济技术研究院，四川 成都 611731；2.国网四川省电力公司，四川 成都 611731；3.紫光软件系统有限公司，北京 100084)

随着我国经济发展，基建设施建设加快推进，环水保问题也日益突出，而生态敏感区因其敏感特性成为极易出现环水保问题的地区，因此生态敏感区也成为环境保护和水土保持的重点区域。输变电工程是廊道式建设工程，在规划、选址、设计阶段[1-3]，由于无法准确获取输变电工程与所在区域生态环境敏感区的空间分布关系，线路极易穿越环境敏感区；在建设、运行阶段，由于监管时效性差、效率低，无法确切获取环境敏感区影响范围的相关保护措施落实情况，会对沿线景观和生态系统有一定的干扰和阻断[4-6]。因此，优化工程生态设计、避免破坏敏感生境、提高水土保持成效、提升绿色电网品质是国家电网建设的战略性要求。

目前在输变电工程项目管理与业务工作中，存在使用地图陈旧、需重复向政府相关行政部门搜集环境敏感区资料、缺乏线路摆动造成的穿(跨)越环境敏感区告警工具、传统的输变电工程运维管理模式效率低下等问题。针对这些问题，目前已有的系统均未能完全解决，特别是不同电压等级线路环境影响的范围不同，线路选址分析中应该区别对待，但实际并未做到区别对待。如湖南电网地理信息系统[7]、基于WebGIS的电网规划信息管理系统[8]，存在缺乏违规线路摆动分析告警、线路选址辅助功能等问题；基于GIS生态电网规划辅助决策系统[9]、电网环境敏感区地理信息系统[10]，其系统开发方式为C/S方式，不能进行数据共享，数据更新受限。

存在这些问题的核心在于，输变电工程项目管理及工作开展缺乏基于WebGIS的“一张图”管理系统。为此，国网四川省电力公司经济技术研究院研发并实现了基于WebGIS的四川省电网通道与环境敏感区“一张图”管理系统。该系统能实现线路选址设计及分析、线路对比优选以及重大变动分析、系统管理等实用业务功能，通过解决以上问题，提高输变电工程环水保管控和业务工作效率，对工程进行环水保优化，缩短环评水保方案编制、审查的周期，实现对违规线路摆动和穿(跨)越环境敏感区变化的监控和告警功能，加强对输变电工程的环水保管理。

1 “一张图”管理系统业务需求

经过充分的调研分析，电网行业环水保管理及工作具体需求有：

(1)急需反映现状的基础底图辅助输变电工程选址、路径规划。目前，在输变电工程设计中，使用的地图多是20世纪80年代以前的陈旧图件，然而由于城乡经济的快速发展，许多地区自然、社会面貌发生了很大改变，图件无法真实动态地反映当地现状，无法为输变电工程选址、路径规划提供基础数据。

(2)急需输变电线路与环境敏感区共享工具。在输变电线路规划、可研以及环评水保等前期工作中，需识别环境敏感区与输变电线路，而输变电线路坐标分布在各个施工单位，无法及时获取；环境敏感区由政府相关行政部门管辖，各项目搜集工作量大，占用大量人力物力。因此，共享输变电线路与环境敏感区数据，并进行及时更新，是行业内急需解决的问题。

(3)急需各种分析工具。线路与环境敏感区空间位置分析是线路选址、建设、运维过程中保护环境敏感区、减少水土流失的基础工具，多条线路对比分析与重大变动分析在线路选址、设计、建设、运维等阶段，为判断线路与环境敏感区位置关系、最优线路选取及重大变动分析提供数据支撑，对减少环境破坏、减少水土流失、保护生态环境具有重要意义。

2 系统设计

2.1 系统原理

2.1.1 系统整体原理

四川省电网通道与环境敏感区“一张图”管理系统通过集成四川省不同阶段线路、不同类型环境敏感区矢量数据，以高分辨率遥感影像、高精度DEM，以及道路等基础地理数据为背景，实现线路选址设计及分析、线路与敏感区关系分析、线路对比优选及重大变动分析等功能。其原理为将数据按照统一存储方式进行剥离，使基础地理数据与业务专题信息分离，将不同数据的业务维护分开，从而使一份基础地理数据对应多份业务专题数据。

基础地理数据库主要是对基础地理数据(如遥感影像、输变电线路及环境敏感区)进行规范化处理，通过元对象表对基础数据进行描述。基础地理数据库的更新与维护由专属管理模块进行，以便实现对业务系统数据管理权限的控制；基础地理数据由专业部门进行管理，以保障系统内输变电线路与环境敏感区数据的完整性与稳定性[11]。

业务数据库主要指前端网站或者行业应用的关系型数据，在业务系统中，通过对基础数据关联的表格进行选取与删除、合并、分类等运算，形成新的对象表。将需要表达的业务专题信息与几何图形结合，生成业务专题数据。

2.1.2 不同电压等级线路选址缓冲阈值设置原理

不同电压等级的输变电工程环境影响范围不同，因此在不同电压等级的线路选址设计过程中，避让环境敏感区的距离应区别对待。《环境影响评价技术导则 输变电》(HJ 24—2020)明确：因不同电压等级线路电磁、声环境影响范围不同，针对交流110 kV、交流220～330 kV、交流500 kV及以上和直流±100 kV及以上3个级别设置了不同的评价范围，生态环境影响范围为输电线路(生态敏感区范围外的输电线路)边导线地面投影外两侧各300 m内的带状区域。根据《关于印发〈输变电建设项目重大变动清单(试行)〉的通知》(环办辐射〔2016〕84号)，输电线路横向位移超出500 m的累计长度超过原路径长度的30%则认定为重大变动。因此，在线路选址分析时，不同电压等级线路与敏感区的缓冲距离最低应设置为300 m，最高应设置为500 m。

2.2 系统框架设计

系统框架包括业务层、逻辑层、数据层(图1)。业务层即用户端，实现环境敏感区与输变电线路展示、计算等功能，通常采用浏览器作为用户操作的应用程序，支持IE8、Google Chrome以上浏览器使用，运行环境为Window Server系统。逻辑层即服务器，实现用户命令，分析业务层输入的命令，调取GIS服务和数据库服务，并在业务层进行展示，服务器运行环境主要满足ArcGIS和ArcServer。数据层即数据库，作为原始数据来源，包括业务专题数据和基础地理数据；数据层数据不能直接在系统中使用，需要通过入库数据或者发布工具导入到应用支持层的对应服务中；数据库主要采用Mysql数据库。

图1 系统框架设计

3 系统数据准备

系统集成的数据主要为四川省遥感影像数据、DEM数据、输变电线路矢量数据及省内环境敏感区矢量数据等。针对遥感影像数据，受天气、传感器、地形等因素的影响，为消除传感器误差、几何畸变和坐标误差，需要对遥感影像进行预处理，如大气校正、几何校正、数据融合、影像增强及影像裁剪等处理[12-13]。

针对集成的数据，需要进行规范化处理后入库。首先将异源数据经过规范化处理，如投影坐标、命名、存储格式等按照统一规定进行处理，然后通过元数据的方式加以组织，并对入库数据进行数据转换、检查、处理及入库等步骤，最后保存至数据库中。对于无法获取的数据，可通过相关报告、论文等文献资料，利用GIS软件对图片进行控制点配准、矢量化操作获得。

4 系统实现与应用案例

4.1 输变电线路与敏感区空间位置分析

集成四川省环境敏感区、输变电线路矢量图，以地图形式直观展示不同阶段输变电线路。系统可根据实际变动情况对环境敏感区与输变电线路数据进行实时更新。

在设计阶段和施工阶段，为确保线路穿(跨)越敏感区长度最短，需分析输变电线路穿(跨)越敏感区情况。用户可利用 “线路选址”功能，获取线路具体穿(跨)越敏感区的位置、长度及占比，以及不同电压等级线路与敏感区距离小于特定距离(根据不同电压等级线路选址缓冲阈值设置原理进行设计)的所有杆塔位置等信息，为输变电线路选址，以及减少对靠近输变电线路的生态环境影响提供数据支撑(图2)。

图2 新建输变电线路与环境敏感区空间位置关系

4.2 输变电线路设计辅助

线路最佳设计方案是通过对比多条线路路径及穿(跨)越敏感区情况获取的。《饮用水水源保护区污染防治管理规定》中明确规定：“在二级保护区内不准新建、扩建向水体排放污染物的建设项目，改建项目必须削减污染物排放量，原有排污口必须削减污水排放量，保证保护区内水质满足规定的水质标准，禁止设立装卸垃圾、粪便、油类和有毒物品的码头。”利用“线路对比”功能，对比设计线路穿(跨)越饮用水水源地的杆塔数量、转角数量、曲折系数、线路长度、穿(跨)越敏感区长度以及占比，在减少水体破坏，保护水资源前提下，最大程度限制穿(跨)越杆塔数量、长度及施工扰动范围，为最佳线路的选取提供数据支撑(图3)。

图3 不同设计方案线路设计图

4.3 输变电线路重大变动监控和告警

在施工阶段与验收阶段，利用系统“重大变动”功能，自动判别路径长度变化、偏移情况以及新进敏感区情况。《关于印发〈输变电建设项目重大变动清单(试行)〉的通知》(环办辐射〔2016〕84号)规定“因输变电工程路径、站址等发生变化，导致进入新的饮用水水源保护区、自然保护区、风景名胜区等生态敏感区定为重大变动”，并且《饮用水水源保护区污染防治管理规定》规定“保护水源林，禁止毁林开荒，禁止非更新砍伐水源林”。若输变电线路发生重大变动，系统会显示红色，提示施工单位应在建设过程中及时履行相应变动手续，避免发生违法事件；同时提醒施工单位需监测变化位置是否进行了水源林砍伐，为保障输变电线路顺利验收、减少水土流失、节约应急处置人力物力提供技术支撑(图4)。

图4 输变电线路重大变动分析

5 总 结

针对输变电线路管理与环水保工作现状，提出B/S结构的四川省电网通道与环境敏感区“一张图”管理系统，实现了输变电线路与环境敏感区数据共享和动态管理，解决了环水保工作低效等问题，特别是针对不同电压等级线路环境影响范围的不同，进行选址分析阈值设置。系统集成了四川省高分辨率遥感影像、高精度DEM、环境敏感区与输变电线路数据，实现了线路文件的增删改、保存、下载，以及基于环境敏感区的输变电线路选址分析、对违规线路摆动和穿(跨)越环境敏感区变化的监控和告警等功能，为输变电线路选址设计及分析，以及输变电线路重大变动分析提供支撑，提升了输变电线路管理水平和环水保工作效率，有效减少环境破坏，减少水土流失，保护生态环境，促进电网建设绿色和谐发展，亦可为其他区域电网通道与环境敏感区“一张图”管理系统的建设提供参考。