摘要：随着社会的发展，测量技术的不断更新，送电线路的选线途径也越来越多样化。但无论是航测还是遥感，都存在着获取周期长或者获取资料代价高的缺点。以Google公司为代表的网络地图服务的发展为遥感影像等资料的获取带来了极大方便，为送电线路的选线提供了一种物美价廉的途径。基于此，本文针对GoogleEarth在送电线路勘测设计中的应用进行了分析。
关键词：GoogleEarth；输电线路；勘测设计
近年来，随着社会的迅速进步，测量技术不断更新，我国送电线路选择途径也呈现多样化，但在输电线路工程中电路通过GoogleEarth的选择路径，通过GoogleEarth的应用可以使电路设计人员更清楚了解附近的交通状况，顺利运行线路测量控制点。此外，在截面测量作业完成后，还可以在线测试，检查季风和危险点，以确保电路的安全性和可靠性。送电线路勘测设计作为其线路选择的重要组成部分，对其进行深入研究具有十分重要的意义。
GoogleEarth是通过操控卫星影像来实现数字化地球的平台。数据来源于卫星影像与航拍数据的整合。用户只需要安装一个大小仅10多兆的GoogleEarth软件，连接上互联网，就能把全球尽收眼底。GoogleEarth的卫星影像数据覆盖除南极和北极外的全球区域，而且具有全球30m左右的分辨率。高分辨率区域能达到0.5m左右，支持任意视角3D显示。GoogleEarth软件支持诸如画线、多边形、GPS导航、统计、测距等功能，这些功能完全可以满足电力工程勘测设计的部分需要。
1 GoogleEarth中三维地面模型的精度
根据图像数据的来源不同，可分为以下两类：一是高清视频，分辨率为0.61～2.5M；二是非高清影像，分辨率30～500m。不同地区覆盖着不同分辨率的卫星影像，同时，Google公司还有意或被迫屏蔽或降低节一些敏感地区的卫星影像分辨率。GoogleEarth官方称1m分辨率以上精度的高清影像已覆盖了全球1/3人口居住区域。我国省会以上的一线城市、众多的地级市和部分县级市以及一些有政治、军事和经济意义的地区都在高清影像的覆盖之下，还有部分丘陵和山区也有高清影像覆盖。
尽管GoogleEarth中各个地区覆盖的卫星影像不同，但其构建三维地面模型的基础数据相同，也就是说GoogleEarth中地面模型的精度并不因影像清晰与否而有所不同，高清影像只是有助于目标的识别，而对模型精度并无影响。为科学的研究和正确的评价GoogleEarth中三维地面模型的真实精度，西南电力设计院用定位精度为5m的车载GPS沿高速公路、国道和普通公路实测采集了多条航线的30000余点的WGS-84的三维坐标数据，分别代表了平原、丘陵和高山地区的地面实测值。以此与GoogleEarth地面高程模型取得的三维坐标数据相比较，得出GoogleEarth处于平原中心地带的地面高程模型精度可以达到2m；平丘地区精度在10m左右；而高山区精度在30m左右；对于高山区的一些山坳、山脚处精度极差，毫无利用价值。根据以上精度分析，在平原和丘陵地区的GoogleEarth三维地面模型，其精度能用于送电线路勘测设计项目的投标、方案比选和可研阶段的工作，而在高山区则视具體情况使用。
2 GoogleEarth在送电线路勘测设计中的具体应用分析
2.1 GE地图上选线
GE的坐标系统是以WGS84为基准，地理坐标采用墨卡托投影，这与我们使用的GPS仪器采用的坐标系统是一致的。首先我们在GE地图上选出整个线路的走向，并利用GE的添加地标功能，在图上把每个转角塔位标注出来，这样就在GE上形成一个完整的路径图。然后在GE图上进行影像的判别，调整路径，让线路避开公路，村庄，学校等对路径有影响的地物。
最后是进行路径的整体优化，提取出各个转角的WGS84坐标，作为第二天现场实地踏勘的初选位置，同时依据设计好的路径图对每天的基准站位置和工作量进行了优化安排，这样既保证了工程精度，又提高了工作的效率，为整个勘测设计节约了成本，减轻了外业工作量。
2.2 近似断面数据的采集
由于GE还没有开放它的高程数据，GE的立体影像模型是用美国太空总署（NASA）和美国防部国家图像测绘局（NIMA）联合测量的全球SRTM的数据建立的，其中的SRTM3。
是迄今为止现势性最好，分辨率最高，精度也最好的全球性数字地形数据，而GE的影像就是叠加在SRTM3数据之上的，SRTM3的标称绝对高程精度+16 m，标称绝对平面精度20 m，以EGM96的大地水准面为高程基准，WGS84椭球为平面基准，GE用来构建三维地面模型的DEM数据精度是相同的，所以GE中地面高程的精度并不因影像清晰与否而有所不同，高清影像只是有助于目标的识别，而对高程精度并无影响。这样就为我们从图面提取GE的高程信息提供了可能。
近似断面数据采集工作流程。
利用Google Earth开放的API，我们用VB语言开发了从GE三维图面上直接提取坐标经纬度和高程的程序，主要用到了GE里面ApplicationGE类中的GetPointOnTerr，将打开的GE视图中屏幕经纬度坐标和高程信息提取出来。
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通过近似断面提取程序，首先在打开的GE影像视图中，确定每个线路路径转角坐标，并把选择好的转角坐标连线，生成KML文件，然后将KML导入近似断面数据采集软件，识别线路路径图，从中提取出线路各个转角桩位置的坐标和高程信息，然后以转角桩位置为起始点沿线路方向，自定义采集步长，从GE影像上沿路径方向提取断面点坐标及高程信息，同时根据设计要求，还需采集左右边线和部分危险断面点，生成文本文件，最后用这些提取的坐标和高程信息，用自开发的数据转换软件，生成道亨的断面图，并在其上排杆定位，然后用这些数据在现场实地放样和校测，相对与实地的工测数据。
从GE和工测断面比较图分析，在地形起伏不大，植被比较稀疏的地区地形趋势和实际的比较符合，有较高的可信度，GE采集断面和实测断面拟合较好，高程点较差均在3 m以内，部分地形起伏变化较大，植被密，覆盖厚的山坡，且山脊上有凹陷区域的地方，林木比较茂盛，有高大树木高程较差达到15 m，山坳提取的高程数据就有很大的误差，这应该和GE的DEM数据有关系，GE影像和DEM数据有时会有系统偏差，需要应用相关的数学函数拟合处理高程点，消除系统误差，对于高程误差比较大的地方，要进行忽略舍去，重要的危险点用实际的工测数据去修正。
最后经过拟合修正的GE断面图基本可以满足前期现场定位的要求。这样的工作流程和航测线路工作基本是一致的，减少了大量的线路外业测量的工作，提高了工作效率。
2.3 精度分析
线路勘测完成后，对于平面位置，我们将GE影像中提取的50多个地物特征点，如公路边界点、居民地、学校等建筑物边缘点，与实测数据进行比较，80 %的特征点GE平面坐标点位较差均小于3 m，15%的小于5 m，5%的数据由于是在茂密的林区采集的，植被覆盖较厚，误差超限，在不影响电气专业排干定位的情况下，忽略了该部分数据。高程方面，我们把以特定步长提取的断面数据和实际测量的高程点位数据进行比较，地形起伏比较小、地表植被稀疏的地区和实际测量的数据基本吻合，我们主要比较了29 km，共78个塔位实测高程和GE采集高程较差，60%在3 m以内，30%在3～10 m之间，10%的10～15 m之间，由于GE的影像存在系统变形，我们没有用专业纠偏软件处理图像，某些凹陷的山坡处图像解析的不好，所以GE采集的高程和实际的相差较大，所以在选线时应尽量避开这些地区。
2.4 利用Path Editor形成效果图
Path Editor（以下简称为PE）是为GE开发的KML批量制作工具。用于大量坐标数据文件与KML文件的双向交流。可以实现坐标数据到KML文件的制作；由KML文件提取坐标数据并生成文本文件；坐标数据的中间处理等功能，可用来制作电力、通讯、煤气、自来水路径及地名标注等。这里我们在路终勘结束后用来制作线路路径图并在GE上显示出来，首先，我们将全线杆塔位的WGS84坐标输入到Path Editor软件中，再生成GE的KML地标文件，然后把KML的地标文件导入GE，同时修改距离地表的高程，便形成了全面的路径图，可以看到整体效果。
3 GoogleEarth的应用效益
3.1 GoogleEarth的应用效益
GoogleEarth是免费提供给用户，可以节省大量购买成本GIS平台。GoogleEarth是易于使用，不需要投入太多人力和物力，也不需要进行复杂的编程开发。通过互联网可以在全球高清视频存储读取GoogleEarth服务器，大大节省了购买成本的同时，还不需要进行图形数据服务的配置。GoogleEarth程序简单易用，可以节约大量的培训费用。
3.2 GoogleEarth应用社会效益
（1）遥感卫星图像是一种新的数字地图产品，相比传统的数字地图，它具有丰富的信息，直观、精度高，使用方便，但更新速度是其最大的缺陷。（2）遥感卫星图像是一个真正的地理特征，它可以记录地球上每一个角落的真相。与传统的GIS系统相比，它可以用矢量法来表达事物。除了真正的国家地质特征，地图还包括高精度的高程信息，当用户打开立体景观，三维图像将能够获得真实的三维景观，山荒野山谷才能真正体现出来，与传统的地理信息系统和国家地图的轮廓和颜色相比，遥感图像的表达载体区别更真实。（3）遥感图像可以提供相对准确、直观、丰富的信息、地理数据处理。从而丰富了规划、设计、管理，提高管理效率。同时，它也可以为电力行业的地理信息系统提供一个新的数字地图产品，充分发挥地理信息系统的作用，为整个电网的建设和管理，打下坚实基础。
结语
随着GoogleEarth对高分辨率卫星影像数据的不断积累、建模技术的进一步成熟、网络带宽的不断增加以及软件功能的不断完善和加强，在不久的将来，送电线路勘测设计很大一部分工作可以在室内进行，这样可以大大提高送电线路勘测设计的工作效率和降低劳动强度。
参考文献
[1]毛克，刘江龙，刘永强.GoogleEarth三维选线技术在高压送电线路中的应用[J].电力勘测设计，2010（4）：25-28.
[2]张学礼, 王启鹏. GoogleEarth在架空送电线路测量中的应用[J]. 黑龙江科技信息, 2013(26):160-160.
[3]王玉成, 朱号东. Google Earth在高压送电线路勘测设计中的应用[C]// 全国工程勘察学术大会. 2010.
作者简介
黄辉（1969.02.16），男，汉族，湖南常德市，大专，电气自动化，1991年参加工作主要从事输电线路勘测专业至今。，邮编：415000
论文作者:黄辉
论文发表刊物:《电力设备》2017年第9期
论文发表时间:2017/8/2
标签：高程论文; 数据论文; 线路论文; 坐标论文; 精度论文; 影像论文; 断面论文; 《电力设备》2017年第9期论文;