基于Global Mapper利用ASTER GDEM提取輸電線路斷面的應(yīng)用研究

賈永基

摘 要：本文首先介紹了開(kāi)放DEM數(shù)據(jù)ASTER GDEM，然后闡述了使用Global Mapper軟件和ASTER GDEM數(shù)據(jù)提取輸電線路斷面的技術(shù)方法，并以實(shí)際工程為例，分析ASTER GDEM數(shù)據(jù)提取輸電線路的精度及其在輸電線路設(shè)計(jì)初期的適用性，以期為相關(guān)研究者提供借鑒。

關(guān)鍵詞：ASTER GDEM；輸電線路；斷面提取

中圖分類(lèi)號(hào)：TM75；P23 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1003-5168（2018）02-0019-02

Study on the Application of Extraction for Transmission Lines Section

Based on Global Mappper and ASTER GDEM Data

JIA Yongji

（Zhengzhou Electric Power Design Institute， China Electric Power Equipment and Technology Co.， Ltd.，Zhengzhou Henan 450016）

Abstract： In this paper， free Dem ASTER GDEM first was introduced， also the technical method of extraction for transmission lines section based on Global Mapper and ASTER GDEM data were studied. Finally， extract values were compared to predicted ones， and explored applicability of this technical method in transmission lines early design stage. The author hopes that this paper can provide reference for the relevant scholars.

Keywords： ASTER GDEM；transmission lines；section extracting

1 研究背景

隨著3S技術(shù)的發(fā)展，數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量技術(shù)日趨成熟，在電力工程勘測(cè)領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用，為電力勘測(cè)設(shè)計(jì)提供了高精度的正射影像和數(shù)字高程模型。然而，無(wú)論是傳統(tǒng)航空攝影還是新近發(fā)展的無(wú)人機(jī)攝影測(cè)量，其測(cè)量資料獲取的成本一般都比較高，難以適用于中小規(guī)模輸電線路設(shè)計(jì)的初期。Google Earth網(wǎng)絡(luò)衛(wèi)星影像及各種DEM數(shù)據(jù)資源的開(kāi)放，使我們通過(guò)尋求一種簡(jiǎn)單、低成本的前期勘測(cè)手段成為可能，相對(duì)于攝影測(cè)量作業(yè)模式，Google Earth網(wǎng)絡(luò)影像及DEM數(shù)據(jù)的使用，使前期勘測(cè)周期更短、成本降低[1]。

Global Mapper軟件具備三維地形可視化的優(yōu)勢(shì)，不僅可以大范圍、多視角地顯示出線路方案所在區(qū)域內(nèi)的三維地形，還可以對(duì)DEM數(shù)據(jù)進(jìn)行剖面分析，因此，針對(duì)預(yù)選路徑，我們可以利用開(kāi)放免費(fèi)的DEM數(shù)據(jù)資源提取高程數(shù)據(jù)，生成線路路徑的斷面圖，實(shí)現(xiàn)桿塔初步排位，為桿塔規(guī)劃和塔材估算提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)支持，為線路設(shè)計(jì)規(guī)劃提供較為準(zhǔn)確的預(yù)算，提高設(shè)計(jì)方案的經(jīng)濟(jì)性，尤其在輸電線路設(shè)計(jì)的可行性研究和初步設(shè)計(jì)階段，能大大降低外業(yè)勘測(cè)作業(yè)量，降低輸電線路的規(guī)劃設(shè)計(jì)成本。

2 ASTER GDEM和Global Mapper簡(jiǎn)介

2.1 ASTER GDEM數(shù)據(jù)

ASTER GDEM數(shù)據(jù)是美國(guó)NASA和日本METI共同推出的全球數(shù)字高程模型，由Terra對(duì)地觀測(cè)衛(wèi)星觀測(cè)并制作完成。數(shù)據(jù)覆蓋范圍為北緯83°到南緯83°之間的所有陸地區(qū)域，達(dá)到了地球陸地表面的99%。其空間分辨率約為30m，垂直分辨率為20m，空間參考為WGS84/EGM96[2]，并于2009年6月29日對(duì)外發(fā)布。由于V1版本的原始數(shù)據(jù)在局部地區(qū)存在異常，NASA和METI采用了一種先進(jìn)的算法對(duì)V1版GDEM影像進(jìn)行了改進(jìn)處理，并加入新采集的影像，提高了數(shù)據(jù)的空間分辨率精度和高程精度，于2011年10月對(duì)外開(kāi)放。通過(guò)2011年的修正，最新ASTER GDEM V2版本是迄今為止為用戶免費(fèi)提供的最完整、最可靠的全球數(shù)字高程數(shù)據(jù)，本文研究采用數(shù)據(jù)源為V2版本，來(lái)源于中科院地理空間云數(shù)據(jù)中心。

2.2 Global Mapper軟件

Global Mapper是Global Mapper軟件公司推出的一款小型化多功能圖形管理和操作軟件，該軟件集成了多種GIS制圖、空間分析功能[3]。Global Mapper軟件能瀏覽、編輯顯示多種柵格圖形和矢量數(shù)據(jù)，支持不同格式數(shù)據(jù)的疊加分析、剖面分析等功能。此外，軟件提供了高斯-克呂格、墨卡托、UTM等多種投影方法，并內(nèi)置了WGS84、北京54坐標(biāo)系等多種大地坐標(biāo)系參數(shù)，為不同數(shù)據(jù)間基準(zhǔn)的統(tǒng)一和疊加分析操作提供了支撐。

3 輸電線路路徑高程提取方法

在線路設(shè)計(jì)初期，通常在Google Earth中預(yù)選走徑方案，形成線路路徑。首先將Google Earth軟件中預(yù)選的路徑存儲(chǔ)為通用的KML交換格式文件。Google Earth平臺(tái)采用WGS-84參考系，因此導(dǎo)出的KML數(shù)據(jù)文件包含了路徑轉(zhuǎn)角的WGS-84坐標(biāo)。GDEM數(shù)據(jù)同樣采用WGS-84參考系，保證了導(dǎo)出的線路KML路徑與DEM數(shù)據(jù)參考基準(zhǔn)一致。在Global Mapper軟件中打開(kāi)輸電線路方案區(qū)域的GDEM數(shù)據(jù)和線路路徑的KML文件，進(jìn)行疊加顯示。

利用Global Mapper的3D剖面線功能，沿輸電線路路徑轉(zhuǎn)角進(jìn)行結(jié)點(diǎn)捕捉，將路徑設(shè)置為剖面線，縱切DEM數(shù)據(jù)，獲取線路路徑的剖面圖。同時(shí)，該功能可以指定采樣的間距，考慮到GDEM數(shù)據(jù)的平面精度，一般間隔10～15m提取一個(gè)高程點(diǎn)，將提取的數(shù)據(jù)保存為UTM投影（X，Y，Z）數(shù)據(jù)格式。

4 工程應(yīng)用案例

4.1 內(nèi)蒙古興安盟110kV工程

內(nèi)蒙古興安盟110kV工程是位于內(nèi)蒙古興安盟突泉縣內(nèi)，沿線地形地貌以平原、丘陵為主，地形較為單一，海拔為265～370m。筆者選取其中J1-J7共計(jì)12.804km作為實(shí)驗(yàn)測(cè)試路徑，探討采用ASTER GDEM提取斷面的可行性和精度。

4.2 ASTER GDEM提取斷面精度分析

筆者在Global Mapper軟件中提取線路路徑高程點(diǎn)，間隔10m為一個(gè)采樣點(diǎn)，并在AutoCAD中生成斷面圖，同時(shí)將GDEM數(shù)據(jù)提取的斷面與后期工測(cè)斷面進(jìn)行疊加對(duì)比，如圖1所示。通過(guò)對(duì)比可以看出，GDEM提取斷面能較好地和工測(cè)斷面吻合，部分區(qū)段存在一定誤差。

以J1為基準(zhǔn)點(diǎn)，對(duì)比GDEM數(shù)據(jù)提取斷面和工測(cè)斷面的相對(duì)誤差，共計(jì)采集177個(gè)工測(cè)點(diǎn)。通過(guò)分析圖2發(fā)現(xiàn)，80%點(diǎn)位相對(duì)誤差在5m以內(nèi)，滿足輸電線路設(shè)計(jì)前期的排桿定位工作需求。

5 結(jié)語(yǔ)

本文通過(guò)Global Mapper軟件平臺(tái)利用GDEM數(shù)據(jù)提取輸電線路斷面，探討分析了免費(fèi)的GDEM數(shù)字高程模型資源在輸電線路設(shè)計(jì)初期的應(yīng)用。通過(guò)分析實(shí)際工程案例可知，GDEM提取線路路徑的斷面雖然存在一定誤差，但可以滿足輸電線路規(guī)劃設(shè)計(jì)初期排桿定位的需求。一方面，國(guó)內(nèi)輸電線路工程建設(shè)周期要求越來(lái)越短；另一方面，隨著國(guó)內(nèi)輸電線路設(shè)計(jì)行業(yè)競(jìng)爭(zhēng)加劇，國(guó)外市場(chǎng)開(kāi)發(fā)力度加大，但一些國(guó)外項(xiàng)目存在前期資料匱乏的問(wèn)題，在這種情況下，ASTER GDEM數(shù)據(jù)的優(yōu)勢(shì)得以顯現(xiàn)。

參考文獻(xiàn)：

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