海拉瓦技术在变电所勘测设计中的应用.pdf

海拉瓦技术在变 电所勘测设计中的应用海拉瓦杖 术在变电所勘浏议计中的应用殷金华,郑小兵,邹立(北京洛斯达航测技术咨询有限公司,北京100011)摘要:海拉瓦全数字 摄影 测量技术已成功应用于送 电线路的优化路径中。在路径优化中航测技术的特点是单航带、长距离。目前变 电所 及 电 厂 的测量仍然使用常规的工 测手段。工 期较长,产品单一。洛斯达公司采用卫星数据、区域航测技术,可以提供多样的测量产品,并辅助设计。关键词:变电所;区域网;海拉瓦中图分类号:P 2文献标识码:B文章编 号:167 1一9 9l3(2(X碎)0 4一加28一0 4A PPl ic at iono fT heTec hn olog yofHela vainPowerSubst at ion5Ree on naissan ceand De signYINJin一hua,ZHENGXiao一bing,ZOUU(B ei j in gN o诚一S河伟口俩卯叨1砒t i cc o、诚in gCaLT D,B e砰n g10 以)11,C hn aAb st r aet:a l l dig ita lphot og ram me甸t eehni甲esu e e essbe叩pl iedtooptinliZepa t hof加nsm issio nlineT heeha r ae-t e r istieO fa s加na utPhot ogr alllmet r y15sing least l勺na utb el t,lon g击s t an e e.inoP ti而云ngPa t ha t帅se ntt hem etho do fe o nv即tio na le ng ine er ingsur y叮st il lw asu sedinPowerP la nta ndsub st a t io n落su r vey.lt,slonge rt ha tt im e11而tf orapr o je et,thePr o du etio n15single ne s s.Bei jingNo汕一St a rP ho t ogr am met ieCons ult ingCO.LTDea nsuPPl yw it h diveoi-f or msur vey pr o duetiona nda cee ss or ialde si,byad0Ptingsa tel liteda t ea nda er ia lsur veyte ehn olog y.Key wo rds二Powe rsubs ta t io n:loea lne t;t hete ehno lo群O fHela va传统的变 电所选址的方式是 根据已有 的1:5万和1:1万 的地形 图进行 选址,然后 在所址位置用工测 方法施测1:2 0以或1:1XX)地 形 图。再由设计人员进 行所址规划 及方案比较。由于1:5万和1:1万比例尺的地形 图大多是6 0、7 0年代的,信息陈旧,反 映 的地 物大部分都已发 生了很大的 变化,特别 是 房 屋 及其它的建 筑物。而l:2(X)0比例尺地形图范 围较小,传统方法 是很难做出比较经济的出线方案的。采用 卫星数据、数字摄影 测 量技术辅助设计可 较好地解决变 电所选 址 及进 出线 走廊规划。利 用卫星影像可 进 行 变电所大方案比选;利 用航片 可提供用于变 电所布置 的 地形 图、数字 地面模型、三维 漫游景观,进而进行变 电所布置*收稿日期:2(X 抖一1 1一0 1作者简介:殷金华(1%7一),男,湖北人,高级工程师。及 进 出线规划。,利 用 卫星影像进行变 电所大方案比选基于高分辨率卫星影像以及 立体像对的应用,实现了对变 电所所址方 案进行大 范 围的初 步比较。通过卫片,可以利用 图像景物 的光谱特征(色 调或色彩)、空 间特征(形状、大 小、图形、阴影、位置、纹理、类型等)和时间特征,进 行地质 解译,了解本地区的地形地貌及地质构造,规划进出线走廊,选择比较经济的所址方案。2利用航片进行变电所所址优化和 进出线规划2.1航空摄影愈呱移举他周第4期海拉瓦技术在变 电所勘测设计中的应用航空摄影 除了一般的 常 规 要求外,还要注意以下三点:(l)方式:由于所址优化及进 出线走廊的规划是在区域范 围 内,为了保证选址规划 的宏观性,采 用区域网航 飞 的方式。拍 摄 彩 色航片,使地物信息更加丰 富。(2)范 围:规划 出线 一般考虑以变 电所为 中心3km范 围,因此航飞区域是以变电所为 中心6kmx6km的范围。(3)比例尺选择:在 电力勘测中,变 电所设计一般需 要1:10 00大比例 尺地形图。按照国标GB696 2一86中2.3.3.3款规定 选择航摄比例尺。表1比例尺的选择成成图 比例尺l:M。航摄比例尺l:M故故1 1 1:50 0 0 01:2 0 洲)1:30 以】1 1 1:1(叉X1:40(刃一1:60(X)1 1 1:2 XX)1:8 XX)一1:12 X叉)相邻控 制点 间 的跨度按下面公式估算。平面:从=土0.25肠q了。,+2。+4 6高程:风=土0.088Hmql b石万二万万库几灰 厂式 中:Ms为加密 点的 平 面 中误差,/m m;风为 加 密点 的高程 中误差,/m;K为像片放 大成图倍数;H为相对航高,l m;b为像片基线 长度,加n l;m,为视差 量测 的单位权中误差;n为相邻控制 点 的像片基线数。一般采用 按航带 布 点 的方式,航 向之间 按上式计算间隔跨度,满足单航带布点要求,旁向之间保证相邻航带之间均 有公共点,即控 制点 选 在旁向 重 叠 中线 附近,离 开 中 线 不 大于3 cm,如 图1所示,当旁向重 叠度 过大时分别布点。而在 变 电所周 围小 范 围 内采 用全野外 布点的方式,提高测 图精度。若要 进行1:50 0比例尺测图还要布设图廓点。另兼顾进行1:50 0比例尺测图,最大可以放大 到1 0倍,一般选择1:5000的航摄比例尺,这样可以直接利用航测数据进行测图。2.2航摄 外业像控点是航测内业加密和 测图的依据,分为平 面控制点、高程控制 点、平高控制 点三 种。区域网布设外控点要 满足l:5 以X)正射影像成图和川以x数字化测 图 的精度要求。按 照国家标准G B 15967一1995中3.2数字化测图的精度。内业加密点对野外控制点的中误差不得大于表2中规定。表2平面精度/n lm,地形类别0 0 0 0 0 000 0 0 。0 0项目加密点 中误差平地、丘陵地04山地、高山地0.55表3高程精度比比例尺尺1:50 0 0 01:l 侧刃刃1:2(洲 X)地地物物平地、山地地高山山平地、山地地 高山山平地、山地地高山山类类别别丘陵地地地地地丘陵地地地地地丘陵地地地地地加加密密密0.35 5 50.5 5 50.35 5 50.5 5 51.0 0 00.35 5 50.8 8 81.2 2 2点点中中中中中中中中中中中误误差差差差差差差差差差差区域网 的平高点按照周边密集布点的方式旁向控制点间 的跨度,平地、丘陵 地不大于3条航带,山地、高山地不大于4条航带;航 向图1控制点分布2.3航测 内业由于 变 电所区域网航飞范围较大,而且航摄比例尺是l:50()0,所以区域网像片较 多,整体处理数据量较 大。采 用 海 拉瓦全数字 摄 影 测量 系统进行空三处理的一般过程 为:(1)区域网划分:一般变 电所区域网约8一9个航带,每航约2 0片左右,像片较多,可以分块 同时进行处理,但是不 同块之间必须有公共航带,一般采取分成两块区域进行处 理再合并的方式。(z)数据准备:区域网空 三要先量测像片 的航向和旁向重 叠 度,提高 自动空三 的成功率。海拉瓦 系 统中设置航向重 叠度是用%的 形式表示,相邻两 张像 片 均 需设置,这 与单航 带 的设置方法 一致。旁向重 叠只设置 相 邻航带 的 起始像片,用像片主点 相对距离 的方式 表 示,即以上 一条航带第一 张像 片主点 为原点,航飞方向为x方向,垂直方向 为y方向,量测 相邻航带第一 张像片主点相对此像片主 点 的位置,如 图2所示,因此 一般y值为负,x值可正 可 负。最后公 夔操牟9应周给靡绷2 9海拉瓦技术在变 电所勘测设计中的应用一 张像片旁向重 叠量 测方式相同,这样可以测得各相邻航带的旁向重叠参数。表4空三精度统计汀汀汀入入义义义义以以y y y y y y y y y y y工工程名名Mx/m m mMylm m mMzlm m m义义乌变变0.0 66 6 60.089 9 90.0 52 2 2宁宁海变变0.0 80 0 00.0 67 7 70.0 28 8 8富富阳变变0.X汤汤0.087 7 70.以6 6 6上上虞樱山变变0.142 2 20.15 1 1 10.0 86 6 6台台南变变0 2 1 1 1 10.188 8 80.0 06 6 6衡衡州连塘变变0.12 4 4 40.127 7 70.107 7 7巢巢湖变变0.12 7 7 70.125 5 5a0 57 7 7蔡蔡家冲换流站站0.14 1 1 10.185 5 50.0 86 6 6图Zt测旁 向三亚(3)空 三处理:分块 处理,分别建立 空三文件,因此公共航带像片 相同的su P、i叩、i讨文件必须 分开命名,避免重 复,如5一1.5叩和5一lx.s up。首先进行 自动空 三量测。由于与单航带相 同,每张影像至 少要量测9个点,一个模型相对定向需要6个标准点,航带连接每张像片需 要 至 少3个三度重叠标准 点,而进行区域网处理,还必须量测旁向重 叠 点,这样量测的点很多。为了保证量测点的成功 和效率,采用点组 的方式,每 张像片布设9个组点,每组2个点。在量 测失败的位置人工量测加密点,可以根 据软件提示 的缺 点位进行人工量测,量测航向三度重叠和旁向重叠。然后转刺外控点,根据外业的点位说明 量测外控点,各块之间相 同的控制点只在其中1块中量测,不 重复,最后进 行解算,与单航带 解算方式相同,不断对误差较大 的点位进行重新量测 调整,达 到精度 要求。(4)空 三合并:各块空三解算完成 后合并进行整体解算。合并 时 重 新建立 空 三 文件,各块的解文件进行合并对应新的空三 文件,并且将相同影像的呵文件合并,取原文件名。最后进行整体解算,达 到精度要求。表4列出 了部分工 程的空三精度。(5)生成 地 面模型(DTM):区域网一般按照单航带生成D EM,每航约5片左右,按 步距10 x10m,经过自动地形采集(A花)建立不规则的 三角网数字地面 子模型,对 子模型与 地 形 不相符的地方人 工编辑。先将分段的D EM合并成单航的DT M,然后将各航合并,形成整个区域网 的规则格网模型。经 过 转换 成A SC ll码后,可提取任何区间的三维 坐标。(6)生成正射影像图:利用 影像数据和DT M快速 镶嵌,生成正射影像。由 于单个 工 程 的像片较多,镶嵌影像的数据量 有 限,无 法生成整个正射影像,因此一般按上 下或左右平分生成两块正射影像。提供不同 的采样 间 隔值,可以在变 电所范围生成不同的 大比例尺正射影像。2.4所址 优化设 计和进出线规划根据设计院提供的变 电所 总 平 面 布置图画出变电所外框,对各种方案进 行比较选择最优化的所址。(l)土 石方 计算:在 海拉瓦上基于Mi cr ost a ti nn开发 的程序可以实时计算土石方量,或在填挖方量平衡的基础 上确定变电所地 坪标高。可以按照所址不 同位置,不 同形状,不 同坡度和不 同标高计算其挖填方量。以某 变 电所优化 选址工程为例,计算不同情况下 的土 石方量。某变电所所址地形较复杂,为避免少占良田,保证 变 电所的安全 性,所址选择在地势较高的丘陵地带。初 步设 计的 变 电所是 带 坡 度 的 阶梯形设计。第一 阶梯标 高为8 4.4m一8 6.7m,第二阶梯忽 负玛举 他周给感绷海拉瓦技术在变电所勘测设计 中的应用标高为8 9.8m一9 2.7m。由于是在丘陵地带,厂区边坡的土石方量较大,因此计算时考虑边坡的填挖方量。厂区填方量 为2 76 4 2 6耐,挖方量 为犯489 6m3;边坡填方量为109976m3,挖方量为31336m3;总 的填 方量为386 402m,挖方量为3562 32 m3。此外可以实时计算不同情况 下所址 的 土石方 量。如采用统一标高平 面,标高为90.5 5m;阶 梯标高改 变 为sl.3m一83.5m和86.5m一89,6m:不分阶梯采 用统一坡度,坡 度为1%,标 高为84.4m一89.5 3m。对不同计算进 行比较,最 后确定标高 为84.4 m一86.7m和89.8m一92.7 m的阶梯式设计。(z)房屋 统计:测 出变电所范 围内需要拆迁的房屋,统计其数量和面积,作为比较 的依据。(3)电力线 统计:根据外业调绘,可以确定变 电所范围内需 要拆迁的 电力线和通讯线等级,再结合影像图,测得需拆迁 的长度。()森林农田面积统计:在 立体影像上 可以判断出森林农田和荒地,从而统计其面积。(5)生成剖 面图:利 用数字 地 面模型,可以提取不 同层 面和地段的剖面 图。(6)数据接口:利用海拉瓦生成数字地 面模型,可以根据要求提供1一sm不 同步距的地 面模型,转换 成A SC ll,提供不同格 式的各点高程值。2.5成图表5高程精度对比航飞比例尺,可以提供1:5 00 0的正射影像图或更大比例尺 的 影像图,正射影像图上 叠 加了等高线,标注了变 电所所址,公 里格网、地理名称以及调绘的电力线、通讯线 等重 要信息,满足地形 图要求。(2)矢量 地形 图:利 用航测数据可以进行 变电所区域 测 图,提供1:1000大比例尺 地形图。表5为某变电所川00 0航测成 图与 工测成图高程对比表,从表中 可以看 出航测精 度 可以达 到0.3m。2.6三维 漫游 景观按照 变 电所所址制定的 范 围生成地 面模型和正射影像,使正射影像与地 面模型严格匹配。将海拉瓦格式的D EM转成等高线,利用3dM A x从等高线生成三角网构成地形,将正射影像投影 到地面 上,按优化设计的 位 置将变 电所放置到地面,并对变 电所进行三维 建模,设置 相 机和目标路径,最终生 成 三 维动画。最后进 行视频剪辑,配上 适当的 注解 和音乐,达 到更好的视听效果,完成后期制作。点点号号航测高程值l m m m工测高程值/m m m精度lm m mo o o o1 1 12 6.7 7 72 7.0 0 0一0.3 3 3o o o o2 2 22 4.7 7 72 4.5 2 2 20.18 8 8o o o o3 3 32 4.9 9 92 4.6 5 5 50.2 5 5 5 减 抖抖26.1 1 125.9 9 9刁2 2 2o o o o5 5 526.3 3 326.0 6 6 60.2 4 4 4峨峨洲拓拓26.0 0 025.72 2 20.2 8 8 8o o o o7 7 723.9 9 92 3.7 8 8 80.2 2 2 2o o o o8 8 82 2.6 6 62 2.67 7 7-0.07 7 7(洲)9 9 926.3 3 32 6.48 8 8一0.18 8 80 0 0 10 0 017.1 1 117.05 5 50.05 5 53结语利 用海拉瓦技术 进行 变电所所址的勘 测 并辅助优化设计可以取代传统的作业模式,它充分利 用 现代高科技技术手段和航空摄 影 测 量 的优势,凭借计算机的高度快速计算功 能,对变电所的 不 同形状,不同位 置,不 同标高的填挖方量进行计算,并且 在立体模型上 可以清楚地看 到 变 电所 大区域的整体环 境,地 形、植被、房屋、河 流、电力 和通讯线路,从而 为设计工作者提供了一个比较完整 的工作平 台。这 样 不仅减 少了的野外测 图工作,而且大大 提高了工作效率。此方法还 可 应 用 于电厂及灰场的 勘 测设计中。参考文献:l Dl l r51 38一20 01,架空送电线路航空摄影测量技术规程【s .2GB6962一86,l:5(X)、l:l(以)、1:2 XX)比例尺地形图航空摄影规范 s.3G B15957一1995,1:5(X)、l:l0(0、l:2(X洲地形图航空摄影测量数字化测图规范 5.(l)正射影像图:选定了变电所所址,按照习夔玛举寸 忽周给4绷3 1