RS和GIS在高壓輸電線選線中的應(yīng)用

楊泰平，唐 川，段永坤，梁京濤，李為樂

（成都理工大學 地質(zhì)災(zāi)害防治與地質(zhì)環(huán)境保護國家重點實驗室，四川成都610059）

RS和GIS在高壓輸電線選線中的應(yīng)用

楊泰平，唐 川，段永坤，梁京濤，李為樂

（成都理工大學 地質(zhì)災(zāi)害防治與地質(zhì)環(huán)境保護國家重點實驗室，四川成都610059）

應(yīng)用衛(wèi)星遙感圖像對研究區(qū)500 KV輸電線沿線地質(zhì)災(zāi)害和地質(zhì)構(gòu)造進行解譯，查明了沿線不良地質(zhì)體；同時利用GIS空間分析功能和虛擬現(xiàn)實技術(shù)對線路進行可行性分析，并提出修改建議，為線路選線和塔位選址提供了技術(shù)支持。

高壓輸電選線；RS；GIS

如何高效快速地優(yōu)化選擇架設(shè)路線，對線路建設(shè)成本、工期以及線路的后期維護和安全輸送起著重要的作用。一般來說，線路選擇主要經(jīng)過室內(nèi)圖紙擬定和野外踏勘兩步。圖紙擬定線路由于受地形測繪時間限制，建設(shè)與發(fā)展也不可能及時反映到地圖上來，所反映的地形、地貌也不可能十分詳盡，甚至與實際的地形、地貌、地物條件出入很大[1]。遙感作為一門對地觀測綜合技術(shù)，具有快速采集地理數(shù)據(jù)和信息變化的特點[2]?？梢钥焖佾@取沿線涉及的不同地貌單元和地質(zhì)單元的工程地質(zhì)、水文地質(zhì)等特征，為線路的優(yōu)化選擇提供了依據(jù)[3]。同時，GIS強大的數(shù)據(jù)管理和空間分析功能，可以方便地對線路選線所需的各種數(shù)據(jù)資料進行管理，對線路拐點塔位合理布置提供支持。

本文通過該區(qū)SPOT和ETM+衛(wèi)星影像處理，提取了走廊帶內(nèi)地質(zhì)構(gòu)造、地層巖性及不良地質(zhì)信息；并利用GIS和虛擬現(xiàn)實技術(shù)對擬設(shè)線路塔位布置情況進行分析，為該線路的優(yōu)化選線提供了技術(shù)支持。

1 研究區(qū)概況

研究區(qū)某500千伏雙回送電線路位于四川西部高山峽谷區(qū)，甘孜藏族自治州東部，大渡河上游，東經(jīng)101°50′-102°14′，北緯30°02′-30°57′。地處四川盆地與青藏高原的兩大地貌單元過渡的盆緣山區(qū)，地貌分區(qū)屬龍門山深切高中山區(qū)。地勢西高東低、北高南低。區(qū)內(nèi)海拔高程在1 380～4 440 m之間，平均高程2 910 m，相對高差3 060 m。

走廊帶內(nèi)日氣溫差較大，年變幅小，年平均氣溫10.1℃；光照充足，日照時一般在2106.9-2318.5h/年；雨熱同季，干濕分明，年降水主要集中在6-9月，一般為500-1 000 mm。

走廊帶線路走向與大渡河流向基本一致，沿大渡河綿延 118.6 km，帶內(nèi)水系和溝壑較發(fā)育，主要由降雨、融雪和地下水補給，范圍內(nèi)包括金湯河、熱溪河、冬谷河、格石扎河、大金川河、小金川河等河流，其中東谷河、格石扎河、大金川河、小金川河流經(jīng)丹巴縣，匯入大渡河。

2 遙感信息提取

不同類型遙感信息融合是現(xiàn)代遙感技術(shù)研究的前沿之一；SPOT5圖像空間分辨率較高，但由于SPOT5全色波段圖像，缺乏近紅外波段，對某些地物的區(qū)分能力不如 TM 圖像[4]，二者融合可以充分發(fā)揮各自優(yōu)勢，豐富影像信息。研究區(qū)選取陸地資源衛(wèi)星L and sat-7的 ETM+多光譜遙感數(shù)據(jù)1景，SPOT5衛(wèi)星全色波段數(shù)據(jù)3景，工作中將兩種傳感器的遙感數(shù)據(jù)進行分辨率融合，既保留SPOT5數(shù)據(jù)高的空間分布率又可獲得ETM+多光譜數(shù)據(jù)豐富的色調(diào)紋理信息，以便獲取更多有用信息。

圖1 ETM+與SPOT5融合前后對比圖

2.1 走廊帶地質(zhì)災(zāi)害遙感解譯

走廊帶內(nèi)東西和垂直氣候差異，日照充足，巖石的物理和化學風化作用顯著；地形地貌上大部分地區(qū)屬于構(gòu)造侵蝕地形，溝壑較為發(fā)育，山勢陡峻、谷深峰高，相對高差幾百到上千m，一些地段特別是大渡河沿岸植被破壞，水土流失嚴重，邊坡開挖較陡，致使帶內(nèi)滑坡、崩塌、泥石流等地質(zhì)災(zāi)害發(fā)育。通過遙感影像判讀和野外驗證，共確定不良地質(zhì)體44處，其中滑坡點19個，泥石流13個，崩塌 (危巖)7處，不穩(wěn)定斜坡5個，取得了較好的效果。

2.2 走廊帶構(gòu)造地質(zhì)遙感解譯

走廊帶處于大的構(gòu)造帶結(jié)合部，是造山帶與前陸盆地結(jié)合帶，地殼活動性大，褶皺斷裂十分發(fā)育。研究區(qū)經(jīng)向構(gòu)造體系屬川滇經(jīng)向構(gòu)造帶北段，主要構(gòu)造形跡為一系列近南北向斷裂、褶皺和巖漿巖體，在本區(qū)主要為巴躲斷裂及其附屬小的斷裂。走廊帶上端金湯弧形構(gòu)造；主要表現(xiàn)為格宗復背斜，為古生代地層內(nèi)作北西向展布的壓扭性斷裂。ETM+影像具有較高的光譜分辨率和幾何分辨率，其第 3、4、7波段對地層及線性構(gòu)造有較好的識別效果。通過間接解譯標志，如水系改向、色調(diào)差異、出露斷層崖、斷層三角面、斷層溝谷等，結(jié)合1:500 000綜合水文地質(zhì)圖，對走廊帶內(nèi)斷裂構(gòu)造進行解譯，為線路可行性分析提供支持。

3 遙感圖像三維可視化

遙感圖像三維可視化的構(gòu)建是以研究區(qū)數(shù)字高程模型（DEM）為基礎(chǔ)，然后按工作需要在DEM上覆蓋遙感圖像、地理要素和文字符號標注等多種數(shù)據(jù)，生成三維地形影像[5]。

首先，將走廊帶1：100 000地形圖掃描轉(zhuǎn)換成數(shù)字圖像，直接在計算機上使用 MapGIS軟件進行分幅變形校正并進行矢量化，得到的等高線和高程點數(shù)據(jù)用于DEM制作和后期遙感影像的正射校正。

其次，對遙感影像進行幾何精校正、正射校正、圖像融合、鑲嵌處理。通過Erdas Imaging軟件的虛擬模塊，將處理好的遙感影像、矢量化的地理信息、解譯的地質(zhì)災(zāi)害、地質(zhì)構(gòu)造、礦產(chǎn)、旅游景點、擬設(shè)線路及拐點圖層疊加，最終建立選線虛擬環(huán)境（如圖 2所示）。

圖2 走廊帶地質(zhì)環(huán)境（左）及三維虛擬效果圖（右）

4 線路分析

4.1 線路可視性分析

利用 ArcGIS軟件空間分析模塊，分別將研究區(qū)DEM作為地形表面，擬設(shè)線路拐點作為觀察點，在視域分析窗口對擬設(shè)線路69個拐點進行可視性分析，對塔位間不通視的區(qū)間段提出建議，如 K2→K3、K5→K6等 27個區(qū)間段，因不通視需要架設(shè)新的塔位。同時，對線路拐點間通視，但由于跨度大，局部高程又較高，拐點間垂直高程差太小的區(qū)段提出了建議，建議K4→K5、K9→K10等5個區(qū)間段，在中間高程較高處增加新的塔位。

4.2 虛擬環(huán)境線路分析

通過模擬走廊帶沿線三維虛擬環(huán)境并結(jié)合地質(zhì)構(gòu)造、地質(zhì)災(zāi)害、地形坡度、礦產(chǎn)旅游資源、居民點分布及交通條件對擬設(shè)線路進行分析：

根據(jù)分析情況，整個線路大杠-姑咱段、廣金壩-寸達河壩段、寸達河壩-李家河壩段工程地質(zhì)條件較好，災(zāi)害點離擬設(shè)線路較遠,受地質(zhì)災(zāi)害的影響小，交通便利，選址塔位距離最近居民點不超過2 km，利于野外作業(yè)；姑咱-廣金和李家河壩-丹巴段工程地質(zhì)條件差，受崩塌滑坡災(zāi)害點的影響較大，部分災(zāi)害點對線路起控制性作用，直接影響線路走向，建議線路局部調(diào)整(見表1)。

表1 影響線路走向災(zāi)害點統(tǒng)計

5 結(jié) 語

1）遙感通過獲取不同地物對電磁波波譜吸收、反射程度的差異來獲取目標地物信息，它可以將研究區(qū)內(nèi)自然地理、水文地質(zhì)、交通狀況、礦產(chǎn)旅游資源等信息集中在一幅影像上表現(xiàn)出來，具有客觀真實、信息豐富的特點。同時，隨著衛(wèi)星數(shù)量的增加，不同波段、不同分辨率的衛(wèi)星影像，可以對同一研究區(qū)展開不同尺度的研究，其微觀性可以直接按影像勾繪出范圍，并確定其類別和性質(zhì)。其宏觀性可以查明一些大型、特大型災(zāi)害體，有些滑坡體長近幾公里，在野外調(diào)查中因視野和交通限制很難查明，而在影像上則很容易識別，既節(jié)省了人力、物力和勘察周期，又提高了準確率。本文通過遙感影像判讀和野外驗證，共確定不良地質(zhì)體44處，其中滑坡點19個，泥石流13個，崩塌(危巖)7處，不穩(wěn)定斜坡5個，取得了較好的效果。

2）GIS具有強大的數(shù)據(jù)管理功能，可以方便地對線路選線所需地質(zhì)、水文、交通、土地利用、衛(wèi)星影像等各種數(shù)據(jù)資料進行管理，研究中利用其空間分析功能對線路拐點進行了可視性分析，對線路間不通視和拐點間垂直高差不能滿足架設(shè)塔位的區(qū)段提出了建議，為下一步塔位合理布置提供支持。

3）三維虛擬現(xiàn)實技術(shù)是時空一體化地理信息系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)，可以集各種信息為一體，直觀、逼真、交互地在計算機屏幕上顯示出來，增加了勘察設(shè)計人員的臨場感，設(shè)計人員可以從不同角度，不同比例尺狀態(tài)下對擬設(shè)線路進行綜合分析；其空間定位功能，可以直接將要修改移位的塔址定位，指導野外作業(yè)。

[1] 劉足建，付德安.電力線路設(shè)計的相關(guān)問題分析[J].廣東科技，2008，187:125-126

[2] 梅安新，彭望 ，秦其明，等.遙感導論[M].北京：高等教育出版社，2001

[3] 許軍強，邢立新，潘軍.遙感技術(shù)在高壓輸電線中的應(yīng)用[J].遙感技術(shù)與應(yīng)用，2006，21(2):168-172

[4] 王冬梅，陳性義，潘潔晨，等.遙感圖像融合技術(shù)在土地利用分類中的應(yīng)用研究[J].工程地球物理學報，2008，5(1):115-118

[5] 侯波.衛(wèi)星遙感影像三維可視化處理[J].中國體視學與圖像分析，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

楊泰平，碩士，研究方向為地質(zhì)災(zāi)害評價與預測、遙感與GIS應(yīng)用。