罗平—百色回线路工程激光雷达测量技术路径优化设计

§6.10　罗平—百色II回500kV线路工程 激光雷达测量技术路径 优化设计

6.10.1　项目概况

1.项目来源

为了提高电网建设的科技含量，加大新技术的推广应用力度，2006年南方电网公司把“罗平—百色II回500kV线路工程”作为试点工程，利用三维激光雷达测量技术进行线路优化设计。

罗平—百色II回500kV送电线路起点为云南罗平500kV变电所，终点为广西百色 变电站。线路大致走向为从西向东，单回架设，推荐路径方案全长292km，采用紧凑型输电技术。

2.作业范围

这项工程由中南 电力 设计院、西南电力设计院负责勘察设计，其中西南电力设计院承担云南罗平至广西八渡镇段约190km设计任务，中南电力设计院承担广西八渡镇至广西百色变电站约102km设计任务。广西电力工业勘察设计研究院负责三维激光雷达航测及线路路径优化，激光航测线路宽度为3km，共计作业区面积约900km²。

罗平—百色II回500kV送电线路走向 示意图如图6-60所示。

图6-60　罗平—百色II回500kV送电线路走向示意图

3.地理及气象条件

这项线路工程测区覆盖面积较大，跨度大，横跨广西、云南两省，以南盘江为界，28km位于云南境内，264km位于广西境内。测区地形以山地为主，横跨多处高山区，总地势西北高，东南低。广西百色海拔约100m，云南罗平海拔约1 600m，大部分地区海拔在200～1 200m之间;位于云南省境内的部分属于 云贵高原地形，海拔标高多在1 400m以上，而南盘江以东至田林段地形属于广西山区和云贵高原东南边缘过渡地带，海拔标高一般在1 200m以下。

测区处于低纬度地区，总的气候特点受亚热带 季风气候影响，纬度低，太阳辐射强，温度较高，热量丰富，雨量丰沛。由于受 海拔高度差异的影响，测区气候水平差异大，垂直特征明显，气候地域性和季节性差异较大，形成许多不同的小气候;由于这项工程线路大部分在广西境内，工程实施阶段正是这部分地区的 雨季，同时作业区内多为 丘陵和山地，易于形成雾罩天气，因此给航测工作带来极大的困难。

6.10.2　主要工作划分

1.数据采集及处理

项目实施单位中广西电力工业勘察设计研究院主要负责地面控制网布设、航空摄影数据采集和数据处理工作，具体内容包括:

(1)项目指挥组主要落实项目实施及各部门的技术协调、解决项目实施过程中的技术问题、监督各阶段技术质量和成果质量。

(2)航飞组按照项目要求负责航空摄影的航飞设计、执行航飞任务获取原始激光数据及其数码影像数据，负责协调和解决相关影响飞行任务开展和完成的问题，并及时掌握任务进展和存在的问题。

(3)地面GPS 基站组负责GPS基站的选定、联测及GPS观测数据质量检查。特别是飞机在飞行过程中GPS基站数据的记录，确保基站数据可用，并保证观测时间段包含飞机从起飞到降落的全过程。

(4)数据处理组在激光数据及其数码影像数据获取下来之后，将原始数据处理得到最终DEM(数字高程模型)、DOM(数字正射影像)，并按相关要求提供给中南院、西南院用于后续线路设计工作。

2.后续工作

路径优化及出图、调绘图制作、影像路径图制作，平断面数据采集及软件修改完善等工作。

6.10.3　作业依据及技术要求

1.作业依据

(1)《〈罗平—百色II回500kV线路工程〉 初步设计线路路径说明》。

(2)《罗平—百色II回500kV线路工程》路径方案示意图(1∶200 000)。

(3)《罗平—百色II回500kV线路工程》推荐路径方案图(1∶50 000)。

(4)500kV罗平变出线平面示意图。

(5)500kV百色变进线平面示意图。

(6)1∶10 000地形图、1∶50 000地形图IMU/DGPS辅助航空摄影技术规定(试行)，2004年12月，国家 测绘局。

(7)GPS辅助航空摄影技术规定(试行)，2004年12月，国家测绘局。

(8)《1∶500，1∶1 000，1∶2 000比例尺地形图航空摄影规范》(GB 6962-86)。

(9)《全球定位系统(GPS)测量规范》(GB/T 183141)。

(10)《航空摄影技术设计规范》(GB/T 19294)。

(11)LiteMapper-5600三维激光雷达设备操作规范。

(12)DL 5122-2000 T 500kV架空送电线路勘测技术规程。

(13)DL 5092-1999 T 110～500kV架空送电线路设计技术规程。

2.技术要求

(1)基础数据

1) 数学基础

采用的坐标系统为:1954年北京坐标系;投影方式:高斯—克吕格投影;3度分带;中央 子午线为105°;高程系采用1956年黄海高程系。

2)DEM数据要求

①格式:GeoTif;32位浮点型，保留2位小数。

②格网:1.5m;精度要求:符合国标1∶2 000规范。

3)DOM数据要求

①格式:GeoTif或TFW。

②地面 分辨率:0.3m;打印分辨率:300dpi。

③接边精度:小于或等于2个像元。

④精度要求:符合国标1∶2 000规范。

⑤色调、反差、明暗度等需合理。

4)等高线数据

等高距:10m;格式:dxf。

(2)平断面数据

1)精度要求

①平断面图上断面点，左、右边线点相对于附近控制点的高程误差应小于0.5m，部分远离弧垂的断面、边线点(如沟底点、坡脚点等)高程相对于附近控制点的误差可以放宽至1.0m。

②交叉 跨越电力线、通信线、铁路等相对于附近塔位的平面位置误差应小于1m，高程误差应小于0.5m(包括地面高程和线高高程)。

③平断面数据格式采用道亨架空线路软件的ORG格式。

2)成图要求

①沿线路路径中线一般每5m采集1个断面点。

②沿线路路径中线左、右15m采集左、右边线点，一般每5m采集1点。距中心断面50m内，若遇危险点，烟囱、 独立石、水塔(池)等必须实测距中心断面的最近距离和大小形状等。对山谷、深沟等不影响导线对地安全距离之处可以中断。

③当遇边线点和中心点的比高大于1∶3时，需测绘1∶500风偏横断面图，测量长度垂直线路方向40m左右。

④当线路交叉跨越电力线、通信线时，应测量中线交叉点的最上面的线高。当左、右边线高于交叉点的线高时，还应实测风偏点高程，在平断面图上注明等级、杆型、通向、交叉角(图面应注记锐角值)等。

⑤线路跨越铁路、公路时，应测绘轨顶及路面高程，注明通向和交叉处的里程，公路等级等。

⑥对线路中心线两侧各50m范围内有影响的建(构)筑物、道路、管线、河流、水库、水塘、水沟、渠道、坟地、悬岩、陡壁等，应绘于平面图上。

⑦线路通过森林、果园、苗圃、农作物及 经济作物区时，应测定其边界，注明作物名称、树的种类及其高度。

⑧线路平断面图的比例尺，水平1∶5 000，垂直1∶500。当遇到大跨越时，大跨越部分宜采用水平1∶2 000，垂直1∶200。绘制平断面图时，中心断面用实线连接，左边线用虚线连接，右边线用点虚线连接，应做到准确真实地表示地物、地形特征点的位置和高程。图面应清晰、美观。

6.10.4　项目执行情况

1.航飞权申请

向相关各军区主管部门提交航飞申请。

2.航飞设计及踏勘

在申请航飞权期间，根据已有资料情况共花约1周时间完成航飞设计。航摄飞行设计从高效、经济的原则出发，综合考虑仪器设备的性能、地形、地貌、高差、摄区形状、航高、航向重叠度、旁向重叠度和航行协调等一系列要素进行设计。整个线路划分为25个航带段，总共101条航线。

在2006年3月28日至31日利用3天时间完成全线300km地面RTK基站点的踏勘布设工作。

3.基站坐标获取

2006年4月5　日至4月9日完成6个地面基站点的GPS联测工作，经过数据解算处理后提交中南电力设计院和西南电力设计院。

4.航飞过程执行

自2006年4月10日具备升空条件至2006年5月14日结束航飞，航摄周期共计34日。其中正常飞行有6个架次(天)，空军飞行训练影响不能飞行有10天，天气因素影响不能飞行有18天。

一次航飞采集的激光和影像数据量达100G左右，下载时间大约要2～3个小时。

5.数据处理及成果提交

本项目总共采集了57亿个激光点数据(129G)、5 729张数码航片(344G)。在完成每架次飞行后拿到航飞数据的那一刻起，数据处理工作随即展开。整个数据处理工作历时33天。

为了能在客观条件制约的前提下尽可能的提高效率，保证工作进度及按时提交数据成果，数据处理过程中采取轮班制作业。

6.路径优化及出图

在南方电网公司的大力支持和协调下，中南电力设计院、西南电力设计院、广西电力工业勘察设计研究院精诚合作，顺利完成罗平—百色项目线路路径优化工作。于2006年4月28日下午开始进行中南电力设计院标段路径优化工作，2006年5月1日全部工作结束，线路优化长度为99.4km(初设长约102km)，并按相关要求提供如下成果:调绘图、线路优化成果、影像路径图、DEM/DOM成果数据;于2006年5月18日下午开始进行西南电力设计院标段线路路径优化工作，2006年5月21日全部工作结束，线路优化长度为186.7km(初设长约190km)，并按要求提供如下成果:调绘图、线路优化成果、影像路径图、平断面数据。

6.10.5　项目结论

1.三维激光雷达测量技术/设备可以用于输电线路勘察设计的路径优化设计阶段，能够提供优质的基础数据及优化设计辅助数据

采用三维激光雷达测量技术在数据采集、数据处理、数据精度、作业效率、路径优化、配套软件平台等方面都具备在输电线路勘察设计工程中应用的巨大潜力。实际工程应用证明广西电力工业勘察设计研究院所具备的机载三维激光雷达设备及其后处理技术体系、输电线路路径优化技术体系是具备完成大型线路工程优化设计的完整技术体系和 解决方案。

罗平—百色项目利用激光雷达航测技术进行路径优化情况如下:

(1)工作效率得到提高:总工期2个月(2006年3月23日～2006年5月21日)。

(2)达到路径优化目的:路径优化后总长度(286km)比初设长度(292km)缩短6km。

(3)高精度的基础数据:高程精度中误差小于0.38m，平面精度中误差小于0.35m。相对于传统航测来说更能提供高精度上的基础数据。

(4)对外业控制点要求降低:罗平—百色292km线路采用5个RTK基准站作为控制点，相对于传统航测手段来说极大地降低了工作量。

(5)对外业调绘内容及强度降低:线路覆盖区域内的房屋、树木、塔高、线高等调绘内容可以在内业基于激光点云数据判读，大大降低调绘工作量。

2.自主知识版权的架空线路优化软件OnePLD具有普适性，能够满足线路路径优化设计需要

经过“钦—防500kV”、“罗—百500kV”等项目的应用，进一步验证了OnePLD在大数据量的存取、管理、处理等方面的技术优势，同时OnePLD把激光雷达数据(点云、DEM)、正射影像数据、初选线路等数据有机地结合起来，通过二维和三维展现在设计人员面前，为架空送电线路路径优化阶段提供了丰富的信息和工程化应用工具。融合中南电力设计院和西南电力设计院优化选线经验，使得OnePLD平台更具有普适性。

3.路径优化设计阶段采用局域网内多人多机协同工作的 创新工作模式获得成功应用

根据软件终端配置情况和任务的划分，采取多机多人同时进行影像图制作、平断面地物采集等工作，这种模式经受住了“罗—百500kV”线路优化设计时间紧、任务重的考验，改变传统“单兵作战”的工作模式，为提高作业效率、缩短工期提供切实可用的保障条件。