三維GIS在特高壓線路運維管理中的應用分析

李廣程　袁維

摘 要：作為我國電網建設發展的主要方向，特高壓輸電線路因損耗低、容量大、可靠性高以及經濟性好等特點在現代電網中得到了廣泛應用。新時代的發展背景下，基于三維GIS技術在輸電線路運維管理中的運用，其不僅實現了空間對象間平面關系的有效表達，并且對于彼此間的垂向關系實施了準確描述，進而使三維空間信息的提取手段更加便捷化。鑒于此，本文基于筆者理論知識的學習與實踐經驗的應用，以特高壓輸電線路運維管理中三維GIS為論述對象，就此展開技術分析。

關鍵詞：特高壓線路；運維管理；GIS技術

中圖分類號：TM723 文獻標識碼：A 文章編號：1004-7344（2018）32-0127-01

1 特高壓輸電線路運行與維護

基于特高壓輸電線路運行實況的分析，其綜合表現出輸送線路長、地理環境復雜以及交叉跨越其他線路（包括通訊、電力、道路等）等特征，與此同時穿越林區、居民區等特殊區域和河流、高山滑坡等不穩定區域，并且相比于高壓與超高壓線路，特高壓輸電線路結構與運行參數相對較高、運行過程安全性和可靠性要求嚴格等特征。

作為電力輸送的主干性網絡，特高壓輸電線路運一旦發生故障，其會在危及本地區電網安全的同時對跨區電網的安全造成威脅，如若處理不及時，便會產生嚴重的負面影響。在與地理空間位置的關系上，特高壓輸電線路及其塔桿與之關聯密切，尤其以垂直方向的層次信息最為突出，走廊內違背規范的建筑物變化如何、樹木生長是否滿足運行要求；故障（或隱患）發生后如何快速查詢，最短搶修線路和搶修計劃的選擇與制定，均為特高壓輸電線路運維工作的關鍵性問題。

2 特高壓輸電線路運維管理三維GIS的應用

2.1 線路走廊危險地物的檢測

鑒于我國電網運維相關規定的分析，為保證運行安全，安放于特高壓輸電線路走廊中的各種地物應保持一定的安全距離，故此，線路走廊危險地物檢測為特高壓輸電線路運維工作的關鍵性內容：

（1）實施地物分類（如房屋、樹木、地面以及交叉跨越物等），依據規定針對不同地物確定其至輸電線路的安全距離；

（2）地物分類完成后，實施輸電線路與絕緣子間的結點處理；

（3）測量并計算各類地物至輸電線路的實際距離，根據安全距離的具體規定，判定實際情況是否滿足安全輸電運維的要求。

基于三維GIS可視化技術的運用，運維過程中一旦發現某種地物至輸電線路的距離小于安全距離，其自動報警功能便會啟動，以此提醒維護人員實施維修。不過在對實際使用距離檢測過程中，外界環境因素（特別是當地最高溫度與最大風力）所帶來的影響應給予充分考慮，因此在GIS系統采集數據的基礎上，為確保所建輸電線路模型的科學性與客觀性，還需準確預測當地的溫度條件與風速條件。

2.2 線路走廊地形地貌變化檢測

受風化、地質變化以及工程施工等因素的影響，特高壓輸電線路走廊范圍內難以避免的會出現坍塌、位移與滑坡等地形地貌變化的現象，對輸電線路運行的安全性威脅嚴重。故此，特高壓輸電線路運維過程中，基于三維GIS可視化功能的應用，輸電線路走廊范圍內地形地貌一旦發生變化，便可實時、準確的檢測并顯示出來，以此可使線路運維部門及其檢修人員及時發現和掌握情況，進而運維方案的編制提供依據，確保方案的科學性與有效性，確保輸電線路運行過程的安全性。

2.3 輸電線路三維可視化管理

對于輸電線路三維數據的采集，傳統以人工測量為主的方式相比手段較為落后，效率低下且精度較低，隨著GIS三維可視化技術的運用，對于三維走廊的地形、地貌以及塔桿位置可實現準確而快速的測量，進而為輸電線路的運維提供方便、快捷、必要的數據支持。對于利用GIS所采集的數據，通過相關軟件的處理可使其精度得到明顯提升，進而使所建立的三維數字模型可更加準確的反映客觀情況，對輸電線路的實際運維方式更加匹配。與此同時，三維模型建立過程中，GIS技術還可精確描述線路下樹木、房屋等各類地物，以此促使所建模型精度更高，對地形地貌的反映更加真實與全面，故而極大程度上降低了輸電線路運維過程中的數據處理量與復雜程度。故此，基于GIS技術的應用，其通過對現場實際情況的三維真實反映，使線路運維人員對整條線路的運行情況因準確、全面、及時的掌握而有效實現了三維可視化管理。

2.4 樹木砍伐評估和管理

特高壓輸電線路的建設，受其自身屬性的影響不可避免的會穿越林地，特別是在山地地區，穿越林地現象十分普遍，此時則需有效管理和評估輸電線路穿越林地的面積、高度以及體積，為線路運行提供可靠依據。對于傳統評估方法而言，其不僅精度較低，而且實施成本較大，不便于輸電線路后期運維工作的開展，而在運用GIS技術后，其三維可視化功能可全面、準確的獲取林地空間的結構信息進而計算出樹木高度與樹冠等幾何特征，不僅保障了評估手段的有效性，同時有助于輸電線路穿越林地工作的管理，特別是在需要砍伐樹木時，利用GIS技術所采集的信息可提供準確的砍伐量與砍伐位置。此外，為了獲取樹林的覆蓋率，利用GIS技術可通過突變信息與光譜信息將其計算而出，同時有效識別和計算樹木高度、面積、體積以及規格，進而為線路的勘測進行自動化估算，確保輸電線路安全運行。但是相比于西方發達國家，我國在樹木砍伐方面對于GIS技術的應用還處于起步階段，技術水平差距較大，需要后續加強技術改進與推廣運用。

2.5 輸電線路的增容分析

基于特高壓輸電線路載流容量的提升，具體要點為：

（1）充分考慮溫度對輸電線路材料所造成的影響；

（2）當輸電線路載流量增大后，還需考慮因載流量的增大而對輸電線路與地面距離的調整。

利用三維GIS技術，可將線路走廊的地形地物三維空間有效掃描與恢復，同時運用計算機軟件技術實施數據處理后，可有效模擬出線路荷載后的弧垂情況，并且合理檢測線路弧垂與地面的安全距離，在極大程度上為線路載流容量的提升提供了科學依據，促使運維管理工作更加實時有效，進而保證了線路載流容量的安全性。

3 結 語

基于以上論述，三維GIS在特高壓輸電線路運維管理中的應用，極大程度上提升了輸電線路的巡檢效率與運行可靠性，集中體現了我國智能電網建設的信息化與精細化管理的具體要求。

參考文獻

[1]史方舟.三維GIS輸電線路管理系統的研究與應用[D].東北師范大學，2012.

[2]陽 鋒，徐祖艦.三維激光雷達技術在輸電線路運行與維護的應用[J].南方電網技術，2013，3（2）：62～64.

收稿日期：2018-10-9