理想的輸電線路設(shè)計手段
想用傳統(tǒng)方法實(shí)現(xiàn)我們現(xiàn)在對電力線路設(shè)計的所有要求是非常困難的，如果想設(shè)計出一條最優(yōu)化的線路，設(shè)計人員經(jīng)過沿途外業(yè)調(diào)查、內(nèi)業(yè)修改確定，同時必須要對該線路所經(jīng)過的區(qū)域地理面貌和地面物體以及地質(zhì)情況非常的熟悉了解。利用遙感技術(shù)進(jìn)行電力線路設(shè)計不僅在很大程度上提高了電力線路設(shè)計的質(zhì)量，并且也有效的降低了成本。
輸電線路的設(shè)計原則主要包括以下幾點(diǎn)：盡可能的走直、短的線路，把成本降到最低;安排線路走向上盡可能的避開村莊或者建筑物，以免增加拆遷成本或者給村民造成打擾;需要與別的地物交叉跨越的線路得考慮跨度和走向，以免增加施工的難度和架設(shè)的成本;線路塔桿的架設(shè)必須避開重要地物，比方說輸油管道之類;線路塔桿的架設(shè)處地質(zhì)條件應(yīng)該符合要求。傳統(tǒng)的電力線路設(shè)計一般都是有經(jīng)驗的專業(yè)設(shè)計工程師根據(jù)相關(guān)原則在地圖上選擇出一條路線，通過外業(yè)沿線尋找并修改以找到最合適的線路，這樣會耗費(fèi)大量的人力、物力和財力。
同傳統(tǒng)的電力線路設(shè)計手段相比，遙感儀器能探測到覆蓋大范圍、同一時段的遙感數(shù)據(jù)。這類數(shù)據(jù)整體性地呈現(xiàn)了地球表面上的諸多人文和自然現(xiàn)象，宏觀地映射出地球上各類物體的分布及特征，它完整而真實(shí)地展現(xiàn)了人工建筑、水文、植被、土壤、地貌、地質(zhì)等地物的形態(tài)及特征，從各個角度全面地揭示地物間的關(guān)系。遙感圖像經(jīng)過融合處理和幾何糾正以后，不僅提供了大量的實(shí)時的地面物體信息，同時還提供了準(zhǔn)確精密的幾何位置信息，專業(yè)的線路設(shè)計人員就可以結(jié)合其它的輔助類信息、規(guī)范等，以此為基礎(chǔ)來進(jìn)行線路設(shè)計了。通過地質(zhì)條件的分析和地面物體的判斷就可以分析出能確定的線路轉(zhuǎn)角的位置，并且用矢量形式在遙感影像上標(biāo)注，根據(jù)圖像的幾何分辨率和對地面房屋以及交叉或者跨越的物體進(jìn)行分析、統(tǒng)計并設(shè)計出最優(yōu)化的方案。在電力工程線路的選擇上，應(yīng)用遙感還可以分析不良地質(zhì)、水文地質(zhì)、地質(zhì)構(gòu)造等地貌的基本信息。判斷其是否有對電力線路較大影響的地震地質(zhì)、人工坑洞、沖溝、水庫坍塌、河岸沖刷、鹽漬土、沼澤地、沙丘、巖溶、泥石流、巖堆、錯層、滑坡等。通過遙感器對目標(biāo)物周圍地貌條件的分析，如植被覆蓋率、土質(zhì)、地下水等情況，并對之做綜合的分析，以便判斷該地區(qū)是否會出現(xiàn)上述各種不良地質(zhì)情況，防止日后工程出現(xiàn)各種事故。
遙感影像除了能提供最優(yōu)化的線路選擇方案以外，遙感探測還能重復(fù)地、周期性地探測同一地區(qū)的目標(biāo)物，這就有利于工作人員在分析不同時期的數(shù)據(jù)變化基礎(chǔ)上，動態(tài)地掌握目標(biāo)物表面及內(nèi)部所發(fā)生的變化，這就避免了傳統(tǒng)勘測手法的弊端，從而為工程的選址和維護(hù)提供理論基礎(chǔ)。另外，通過研究自然界的變化規(guī)律，特別在環(huán)境污染、自然災(zāi)害、極端天氣情況下，遙感的作用又能得到凸顯。
相比傳統(tǒng)電力線路設(shè)計所耗時間和人力，遙感影像還是高效的。某工程位于南美洲國家，地理緯度為南緯40°，輸變電網(wǎng)工程為帶狀區(qū)域測量，帶狀長度為400千米，帶寬2千米，測量比例尺為平面1:5000，垂直1:500。該公司提供的測量方案采用輕小型機(jī)航空遙感系統(tǒng)進(jìn)行測量，系統(tǒng)設(shè)備組合模式為穩(wěn)定平臺+ POS + LiDAR + 數(shù)字測量相機(jī)。航拍時間為3-5天，內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)處理時間為3個星期提交工程成品資料。通過對整個帶狀區(qū)域隨機(jī)檢查，其平面點(diǎn)位精度為0.35 cm，高程精度為0.18 cm，交叉跨越物高程精度為0.24 cm，完全滿足《330 kV～750 kV 架空輸電線路勘測規(guī)范》(GB 50548—2010)中相關(guān)規(guī)定。
有力的維護(hù)、巡視手段
電力系統(tǒng)中存在大量架空線路，長年經(jīng)受自然條件和周圍環(huán)境的影響，事故較多。在實(shí)際運(yùn)行中，需要加強(qiáng)巡視和維護(hù)，預(yù)防事故的發(fā)生。然而,由于部分輸變電線路地處山區(qū)，僅依靠人工巡線，往往不能保證巡視到位。因此在眾多線路故障原因中，多是由于林木接近線路、大風(fēng)等原因造成倒桿、斷線事故。此外，架空線路下面或兩側(cè)樹梢容易碰觸導(dǎo)線或造成弧光放電，從而引起線路接地或短路。
近幾年來，隨著全數(shù)字?jǐn)z影測量技術(shù)和多角度遙感技術(shù)的不斷成熟，加上遙感技術(shù)的成功應(yīng)用使電力勘測設(shè)計的理念和手段發(fā)生了新的變化，它為解決上述問題提供了有利條件。結(jié)合電力行業(yè)的需求，使用直升飛機(jī)巡線，獲取電力線走廊的多角度遙感影像數(shù)據(jù)，研究利用多角度影像數(shù)據(jù)生成數(shù)字表面模型，提取電力導(dǎo)線與周圍物體之間的距離，進(jìn)而根據(jù)距離的大小進(jìn)行預(yù)警對電力線路及其周圍環(huán)境高程信息進(jìn)行預(yù)警。預(yù)警機(jī)制可以判別線路附近的植被冠層是否已達(dá)到危險的高度或位置，以便及時修剪,確保線路運(yùn)行安全。同時，也可節(jié)約因逐段檢查線路所需的大量人力和物力，對于丘陵或山區(qū)的架空線路來說意義尤為重大。
還可以通過遙感影像結(jié)合GIS平臺，對電力線路沿線進(jìn)行分析，找出易發(fā)生事故的地區(qū)進(jìn)行重點(diǎn)監(jiān)控;并通過GIS平臺對事故進(jìn)行預(yù)警演練，在事故發(fā)生時即可套用演練步驟，減小損失。
電力消費(fèi)量估算新手段
及時、準(zhǔn)確地獲取電力消費(fèi)量的時空分布特征對于科學(xué)制定電力調(diào)配計劃、實(shí)現(xiàn)電力資源優(yōu)化配置具有重要的理論和現(xiàn)實(shí)意義。目前電力消費(fèi)量計算方式以行政區(qū)域為基礎(chǔ)統(tǒng)計單元，它難以提供行政單元內(nèi)部的空間分布信息，不能充分揭示電力消費(fèi)量的空間差異性，妨礙了電力消費(fèi)數(shù)據(jù)與其他社會經(jīng)濟(jì)要素、自然要素的融合以及綜合分析。因此，對統(tǒng)計電力消費(fèi)量的空間化引起了國內(nèi)外學(xué)者的關(guān)注。其中利用美國軍事氣象衛(wèi)星DefenseMeteorological Satellite Program (DMSP) 搭載的Operational Linescan System (OLS)傳感器獲取的夜間燈光數(shù)據(jù)進(jìn)行電力消費(fèi)量的空間化是一種重要的研究手段。1980 年，Welch 分析了美國夜間燈光面積與能源消耗量之間的關(guān)系，首次證明了DMSP/OLS夜間燈光在國家或區(qū)域尺度上監(jiān)測能源消耗量的可行性。隨后，一些學(xué)者發(fā)現(xiàn)夜間燈光與電力消費(fèi)量之間有著密切的關(guān)系，并開始廣泛研究。其中DMSP/OLS 夜間燈光衛(wèi)星數(shù)據(jù)在監(jiān)測人類活動方面具有獨(dú)特的優(yōu)越性，它能反映綜合信息，涵蓋了城市、居民地、道路等與電力消費(fèi)量、人口等社會經(jīng)濟(jì)要素空間分布密切相關(guān)的信息，因此使用夜燈數(shù)據(jù)時不需要再單獨(dú)考慮這些因素，所需數(shù)據(jù)量較少，易于實(shí)現(xiàn)。
該方法還有一個重要優(yōu)點(diǎn)在于所使用的DMSP/OLS 遙感夜燈數(shù)據(jù)和NDVI 數(shù)據(jù)都在不斷更新，且都是免費(fèi)公開獲取的，因此可以實(shí)現(xiàn)電力消費(fèi)量空間化的動態(tài)更新，并及時準(zhǔn)確地獲取電力消費(fèi)量變化的時空特征。有針對浙江省電力消費(fèi)量估算和影響因素分析研究表明，應(yīng)用DMSP/OLS分析方法在浙江省電力消費(fèi)量的空間化模擬具有較高的精度，全省68個市縣電力消費(fèi)量模擬平均相對誤差絕對值為26%。有32個市縣的模擬相對誤差絕對值小于20%。其中，對杭州和寧波2個特大城市的模擬誤差僅為2.54%和4.24%?？梢娺@個方法適合海拔不高的大城市。相信以后會有更準(zhǔn)確的方法和模型來進(jìn)行電力消費(fèi)量估算，以便合理布線，科學(xué)分配電力資源，達(dá)到可持續(xù)發(fā)展的目的。
遙感不是一個新鮮事物，只是近十幾年才有了廣泛行業(yè)應(yīng)用。無論是電力，還是林業(yè)、農(nóng)業(yè)、城市規(guī)劃、災(zāi)害應(yīng)急等，都是遙感影像可以涉足的，這都是遙感影像的特殊屬性決定的。隨著技術(shù)的發(fā)展，高精度、自主采集的國產(chǎn)遙感影像供應(yīng)會越來越多;相信國產(chǎn)遙感影像經(jīng)過生機(jī)勃勃的春天，會有更多遙感影像應(yīng)用如夏花般怒放。（本刊編輯丨張鵬英）
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