基于可视化分析技术的220 kV输变电工程选线方案可行性研究

姜兴强，陆肖霞，郭瑶琴

（1.嘉兴市自然资源和规划局，浙江 嘉兴314000；2.嘉兴市规划设计研究院有限公司，浙江 嘉兴314000）

电力是关系国计民生、国家安全战略、社会经济发展的基础产业，加快高压电网的选线选址、铺设更加合理的电网结构成了一项重要工作。为使输变电工程达到预期效益，在施工前需对设计方案进行整体的可行性研究[1]。传统的可行性研究多是基于设计方案，采用现场调查、实地踏勘等方式，制约因素多[2]。随着无人机等高新技术的发展，有些地方已经采用高清影像[3]或者高清影像与DEM相结合[4]的方式来进行研究，但由于不能准确获取房屋、树木等地表物体的高程，影响对拆迁量的统计及路径的选择判断。以嘉兴市某220 kV 输变电工程为例，从当前输电工程项目可研前期的工作内容与要求出发，整合各相关部门的现状、规划数据，提出了基于GIS 可视化分析技术的研究方法，对其中的建设目标、总体框架、功能模块及关键技术等进行了深入研究，得到直观、形象的可视化分析结果，为输变电工程选线选方案设计、规划实施提供了重要参考依据。

1 项目概况

2 技术路线

本研究通过整合各部门信息资源，以数据为核心，利用数据关联分析技术与GIS技术的有机结合，基于无人机航摄技术、倾斜摄影实景三维技术，对输变电工程的设计方案进行可视化分析，其研究总体流程如图1所示。

图1 研究总体流程图

近年来，嘉兴地区保持较快发展，经济总量不断扩大。随着当地经济发展，用电负荷需求不断增大。目前电力设施已无法满足其东南部地区经济发展需要，亟须建设一个220 kV输变电工程提供主供电源，改善该区域用电状况。本文选择该输变电工程的设计方案进行可行性研究。

2.1 前期准备

根据研究内容获取相应的数据：规划数据、电力设计数据、基础地理信息数据、专题数据、现状数据和摄影测量数据等，如图2所示。

2.2 倾斜摄影数据获取

图2 电力专题数据库

本研究采用多旋翼无人机搭载高分辨率镜头在保证下视航向重叠度在80%以上、旁向重叠度在80%以上、像片旋偏角不大于15°的情况下，获取了1 个垂直、4 个倾斜共5 个不同角度的地面分辨率为5 cm 多视角多方位高分辨率影像，并运用Smart3DCapture 强大的基于图像密集匹配技术的快速三维场景运算功能，进行倾斜摄影空中三角测量解算、进行地面景物的逼真实景真三维重构，最终得到全要素的三维数字模型及场景模型[5][6][7]。倾斜摄影数据处理及成果制作工艺流程如图3、图4 所示：

图3 倾斜摄影数据获取及处理流程

图4 三维模型自动生产流程

对于本研究大范围海量倾斜摄影数据，须对其进行切块分割，按照设置的优先等级对分割的区块内的密集点云构建不规则三角网TIN，通过软件自动赋予纹理，最后输出模型清晰逼真的三维数据[8-11]。

2.3 可视化数据分析平台框架设计

电力可视化数据分析平台，是以电力设计数据、基础地理信息数据、规划数据和倾斜摄影数据等为基础数据，利用数据集成技术转化数据并存储到数据库中，具有多种数据分析模块，可使用可视化技术发掘出隐藏信息的平台如图5 所示，其设计框架如图6所示。

图5 系统总体结构

图6 平台设计框架

3 可视化分析

3.1 拟建线路周围用地情况

利用平台数据管理、叠加分析、缓冲区分析、空间计算等功能可以清晰的了解拟建线路与用地现状的关系如图7 所示，并统计其影响范围内各用地类型的面积及占比情况如表1所示。

图7 拟建线路与用地现状关系情况

3.2 电力系统分析

拟建电力设施是现有电力系统的补充与强化，必须充分考虑现状电力系统的布局和线路排布，确保拟建输变电设施布局合理、线路交跨安全、与已有线路和谐。

图8 拟建线路与现状电力管线位置情况

表1 影响范围内各用地类型面积及占比情况

3.2.1 与现状电力管线关系

与现状高压线路情况如图8所示。

通过叠加分析、碰撞分析等功能可以详细了解线路中哪些部分与现状高压线路存在相交角度小于45°、哪些电力线段存在并行及哪些拟建铁塔与现状高压线距离较近等问题，其中具体情况如表2所示。

表2 拟建线路与现有高压线的问题情况

3.2.2 与规划电力管线关系

利用平台可以详细了解拟建线路与规划电力管线关系如图9 所示，其中拟建方案一、方案二借用了规划中原有的220 kV电力规划管线（红色线段）。

3.3 道路、水系条件分析

3 个方案跨越高速与等级道路、大型河流的位置情况如图10所示。

利用二三维一体化、空间查询与量算、显示表达、净距分析等功能可以清晰的知道哪些线路铁塔布设需要微调，哪些线路在跨越高速时高度不足。为后期合理规划线路路径跨越位置提供依据，有利于跨越塔架立和放线施工，有效控制工程投资造价。

图9 拟建线路借用已有规划高压线的情况

图10 拟建线路跨越现有等级道路与大型河流情况

3.4 轨道交通分析

3 个方案与规划中的轨道交通线路均有多处相交，除了在现状轨道交通中解决相交处的高度等问题之外，也要同时兼顾轨道交通的规划部分，避免拟建线路与规划轨道交通的矛盾。

3.5 引水工程分析

通过分析研究可详细了解拟建线路与引水工程线路位置情况如图11所示，为后期与专业部门沟通提供依据，避免与引水工程管线之间的矛盾。图中蓝色线路为引水工程，其中绿色段为两条线路的相交段。

图11 拟建线路与引水工程线路相交情况

3.6 居民地建筑影响分析

通过平台叠置分析、周边查询、目标管理、符号化、属性查询等功能可分析线路影响现有住宅情况，为后期尽量避免房屋稠密地区，减少征迁数量提供可视化依据。并可根据填挖方分析等技术来估算影响面积大小如表3所示。

3.7 燃气管线分析

通过可视化分析可清晰的了解线路与现状燃气管线的位置关系，为后期高压输电线与油气管线保持安全距离，避免相交，保证燃气管线的安全运行提供依据。

3.8 广告牌分析

通过平台分析线路跟广告牌的位置关系，来研究设计方案中现有广告牌是否在高压输电线的安全距离之内，以及在强风影响下广告牌是否会对高压线路产生影响。

3.9 文物保护情况分析

通过可视化分析来研究影响范围内有无文保单位，对线路选线及实施是否没有影响，来保护嘉兴文物古迹，传承文化特色。

表3 拟建线路控制范围内居民地建筑面积统计

4 结束语

本研究采用包括相交分析、叠加分析、碰撞分析、填挖方分析、净距分析、数据管理、线路模拟等多种分析技术，将二维设计数据、现状数据、规划数据、三维实景等引入到电力工程项目之中，实现了电力信息结合航拍影像的三维动态显示和数字化管理，为用户提供了信息的浏览、查询、分析等功能，具有直观、易操作等优点，有效减少了现场调查时对隐蔽问题的发现与识别，从而大大提高规划决策的效率与质量。依托于可视化技术，本研究针对于影响因子的评估给出了一系列的空间分析、可视化分析的技术方法与技术依据，通过方法与指标的结合，快速得出各类影响因子对于电力工程的影响。

经过本次可视化分析结果发现：该设计方案在设计过程中严格按照国家电网规范标准和嘉兴市的“三沿三避”（沿河、沿路、沿廊道；避乡镇、避村庄、避规划）原则，验证了设计方案实施的可行性；该选线基本符合总体规划、城乡用地规划、土地利用规划和各乡镇总规中的用地条件，少数线段仍需要深入探讨研究；该设计方案拆迁能够控制在预期范围内，尽量减少征迁数量。