一種輸電線路工程前期杆塔規劃方法與流程
2023-10-19 15:59:47 2
本發明涉及架空輸電線路工程設計領域，具體地指一種輸電線路工程前期杆塔規劃方法。
背景技術：
杆塔規劃是架空輸電線路工程初步設計過程中，確定所需的杆塔尺寸、使用條件以及杆塔系列的一個過程。通過杆塔規劃，使得杆塔的類別、使用條件滿足並且適合工程設計需求，採用所規劃的杆塔進行線路排杆後，整體的杆塔、基礎等線路工程投資儘可能最優化，從而使得線路工程在設計上科學、合理、經濟。
目前，杆塔規劃通常採取的方法是參考已建工程的杆塔使用情況，進行統計分析後據此做出規劃。這個過程本質上是一種根據已建工程經驗來類比新工程的規劃方法。這種方法雖然簡單易行，但是也有著明顯的缺陷：無法考慮工程的具體地形情況，可能會導致杆塔規劃不合理，在實際排杆過程中無法充分利用各類型杆塔所能承受的最大荷載的情況。最終導致杆塔工程量增加，工程造價提高，線路投資也相應提高，整體經濟性下降。
因此，進行針對性的杆塔規劃，使得杆塔應用在特定線路工程上時，線路投資最小化，一直是輸電線路工程設計所探究的問題。要達到具有針對性的效果就必須得到線路的具體地形斷面圖。但是，通過傳統技術手段測量地形斷面圖工作量大、費用高，一般僅用於線路施工設計而非初步設計，對於杆塔規劃設計而言，並不需要如此高精度的斷面圖。
技術實現要素：
本發明的目的就是要解決上述背景技術的不足，提供一種輸電線路工程前期杆塔規劃方法，解決針對性的杆塔規劃問題，可在不同的工程地形下，使得杆塔規劃的結果適應於當前地形條件，從而使得線路投資 最低。
為實現上述目的，本實發明的技術方案為：
一種輸電線路工程前期杆塔規劃方法，包括如下步驟：
第一步:工程地形數據的獲取與整理,
具體分為確定工程地理坐標位置，數字地形數據的取得，平面地圖規劃選線，切取沿線地形斷面圖；
第二步：線路杆塔排杆、規劃,
具體分為線路初步排杆，杆塔檔距統計分析，杆塔檔距規劃。
在上述技術方案中，所述的確定工程地理坐標位置是指確定線路工程的起、止點的經緯度坐標，以及起止點之間連線所屬區域坐標範圍；
所述的數字地形數據的取得是指由所述確定工程地理坐標位置步驟確定的工程範圍地理坐標區域，獲得相應的數字高程模型數據資料；所述數字高程模型數據包括開源的SRTM DEM、ASTER GDEM；採用高程斷面在整體上與實際的線路地形斷面的相似性作為初步設計階段杆塔規劃的數據支撐；
所述的平面地圖規劃選線是指線路路徑規劃工作，在線路起點和終點之間，通過確定若干個轉角點後連成一條折線作為線路路徑，以避開不良地形、禁止跨越區以及其他一些不利於線路行經的地區，同時使得所選線路路徑儘可能短；規劃選線利用衛星、航拍影像，通過分辨圖像內元素以避開障礙物；
所述的切取沿線地形斷面圖是將所述數字地形數據的取得步驟獲得的地形高程數據和所述平面地圖規劃選線步驟中獲得的線路路徑折線，導入GIS軟體內進行沿線高程數據的提取；採樣密度需要滿足所述線路初步排杆的需求，與地形的起伏程度相關，且受限於DEM數據精度；
所述的線路初步排杆是在所述切取沿線地形斷面圖步驟中獲取的線路斷面圖的基礎上，採用通用的線路排杆軟體進行杆塔優化排杆，優化排杆的目標是在滿足技術要求的條件下使得工程造價最低；
所述杆塔檔距統計分析是對於所述杆塔初步排杆步驟完成後，統計整條線路的杆塔水平檔距、垂直檔距的分布概率、累計概率，並採用統 計軟體針對不同區間的檔距做出分布表格和分布圖形，以便進行直觀的分析；
所述杆塔檔距規劃是由所述杆塔檔距統計分析步驟得出的統計分析結果，確定杆塔最終採用的塔形系列和各類型杆塔的水平、垂直檔距，得到杆塔規劃的結果。
在上述技術方案中，所述數字地形數據的取得同樣可用於平面地圖規劃選線。
在上述技術方案中，所述切取沿線地形斷面圖中用到的採用密度為15m～50m。
在上述技術方案中，所述杆塔檔距規劃結果重新輸入線路初步排杆步驟，得出的結果作為一項檢查符合手段，並用於線路工程量估算。
在上述技術方案中，所述杆塔規劃方法各步驟均基於計算機系統軟體實現，包括GIS軟體、線路排杆軟體、數據統計軟體，結合軟體計算程序和人工計算操作，實現規划過程的可視化。
本發明的有益效果:將地理信息技術、數字高程模型技術服務應用於線路杆塔規劃，利用最新全球地理信息數據獲得輸電線路沿線的地形高程數據，通過獲取合適精度的地形高程數據來輔助進行特定地理環境下的杆塔規劃，可有效避免以往杆塔規划過程中無法考慮具體地形條件的問題，可操作性強，使得線路工程在設計上科學、合理、經濟。
附圖說明
圖1為本發明一種輸電線路工程前期杆塔規劃方法一實施例的流程圖；
圖2為本發明一實施例中所述工程地形數據的獲取與整理的細化流程圖；
圖3為本發明一實施例中所述線路杆塔排杆、規劃的細化流程圖。
具體實施方式
下面結合附圖和具體實施例對本發明作進一步的詳細說明。
本實施例所公開的一種輸電線路工程前期杆塔規劃方法，請參考圖1所示，主要包括如下步驟：工程地形數據的獲取與整理和線路杆塔排 杆、規劃。
進一步請參考圖2，為本發明一實施例中所述工程地形數據的獲取與整理的細化流程圖，主要如下步驟：
第一步：確定工程地理坐標位置。具體來說，是指確定線路工程的起、止點的經緯度坐標，以及起止點之間連線所屬區域坐標範圍。
第二步：數字地形數據的取得。由所述確定工程地理坐標位置步驟確定的工程範圍地理坐標區域，獲得相應的數字高程模型(DEM)數據資料。所述DEM數據可以是開源的SRTM DEM、ASTER GDEM等。由於公開的DEM數據高程誤差不大，並且誤差中有部分屬於系統誤差，高程斷面在整體上與實際的線路地形斷面有很好的相似性，因此可以據此作為初步設計階段杆塔規劃的數據支撐。
第三步：平面地圖規劃選線。具體地就是線路路徑規劃工作，在線路起點和終點之間，通過確定若干個轉角點後連成一條折線作為線路路徑，以避開不良地形、禁止跨越區以及其他一些不利於線路行經的地區，同時使得所選線路路徑儘可能短。規劃選線可以利用衛星、航拍影像，通過分辨圖像內元素以避開障礙物。
在另一實施例中，平面地圖規劃選線也可以用所述數字地形數據的取得步驟獲得的DEM高程數據，生成等高線圖，並儘量選擇等高線變化率低、地形相對平緩的路線。
第四步：切取沿線地形斷面圖。具體地，將所述數字地形數據的取得步驟獲得的地形高程數據和所述平面地圖規劃選線步驟中獲得的線路路徑折線，導入GIS軟體(實施例採用Global Mapper)內進行沿線高程數據的提取，也就是對該線路路徑沿線的地面點高程數據進行採樣的過程。採樣密度需要滿足所述線路初步排杆的需求，與地形的起伏程度相關，且受限於DEM數據精度，這裡一般以15m～50m為宜。
在本發明的另一實施例中，將所述數字地形數據的取得步驟獲得的DEM地圖數據(.gif格式)和所述平面地圖規劃選線步驟獲得的折線(.kmz/kml格式)導入Global Mapper軟體，首先選擇生成等高線功能，可以用於所述平面地圖規劃選線步驟的規劃選線；其次，通過數字 化工具，在線路折線上選擇路徑匹配功能，得到整段線路的剖面信息；然後，選擇指定樣本間距功能，選取上述合適的採樣密度；最後，將剖面文件另存為.XYZ格式文件，即導出了整個斷面指定間距的每個坐標點的高程信息，經過處理，可以轉換成所需的地形斷面圖。
進一步請參考圖3，為本發明一實施例中所述線路杆塔排杆、規劃的細化流程圖，主要包括如下步驟：
第一步：線路初步排杆。具體地，在所述切取沿線地形斷面圖步驟中獲取的線路斷面圖的基礎上，採用通用的線路排杆軟體進行杆塔優化排杆，優化排杆的目標是在滿足技術要求的條件下使得工程造價最低。
第二步：杆塔檔距統計分析。具體地，對於所述杆塔初步排杆步驟完成後，統計整條線路的杆塔水平檔距、垂直檔距的分布概率、累計概率，並採用統計軟體針對不同區間的檔距做出分布表格和分布圖形，以便進行直觀的分析。計算水平、垂直檔距的比值範圍，統計整條線路搖擺角係數。
第三步：杆塔檔距規劃。具體地，由所述杆塔檔距統計分析步驟得出的統計分析結果，確定杆塔最終採用的塔形系列和各類型杆塔的水平、垂直檔距，得到杆塔規劃的結果。然後，採用規劃後的塔形重新進行第1個子步驟，再次進行線路排杆，最終的排杆結果可用於線路工程量與投資估算。
所述杆塔檔距規劃結果重新輸入所述線路初步排杆步驟，得出的結果作為一項檢查符合手段，並用於線路工程量估算。
所述一種輸電線路工程前期杆塔規劃方法各步驟均基於計算機系統軟體實現，包括GIS軟體、線路排杆軟體、數據統計軟體，結合軟體計算程序和人工計算操作，實現規划過程的可視化。
以上所述，僅為本發明的具體實施方式，但本發明的保護範圍並不局限於此，任何屬於本技術領域的技術人員在本發明揭露的技術範圍內，可輕易想到的變化或替換，都應涵蓋在本發明的保護範圍之內。因此，本發明的保護範圍應該以權利要求的保護範圍為準。