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摘要：随着电力系统的不断发展，各种新技术逐渐地应用其中，使得整个电力行业得到迅速的发展。地理信息系统（GIS）技术是一种新型应用技术，在输电架空线路辅助设计中弥补了传统架空线路设计的不足点，提高了信息化程度，更好地辅助输电架空线路设计。
关键词：输电架空线；线路设计；GIS；辅助设计
中图分类号：TM769 文献标识码：A 文章编号：1009-2374（2013）30-0040-02
在电力系统输电的过程中，有效地确保架空线路的安全运行，需要各个方面的精确计算和合理化的设计，从而更好地维持输电安全运行。由于在输电架空线路的设计过程中经常牵涉到力学和测量以及气象与电气等方面的计算，常规的计算方式工作量比较大，从而加重工作人员的工作压力。随着一些新技术的不断发展，地理信息系统技术（GIS）是一种集合了地理学和计算机以及遥感技术与地图学的一门学科技术。在输电线路的设计过程中，应用GIS技术能够使得整个设计过程中信息更加完整和全面以及准确，从而更好地满足电网发展的需求。同时，能够有效地将传统繁杂的工作简单化和信息化，从而提高设计工作人员的工作效益，降低工作强度。因此，在输电架空线路辅助设计中应用GIS技术具有重要的意义。
1 基于GIS的输电线路辅助设计的数据组织分析
基于GIS的输电线路辅助设计中，应建立相关的数据库，从而更好地确保整个工作正常的进行。
1.1 基于GIS的数据库建立
基于GIS的输电线路辅助设计中应建立GIS空间数据库，主要包括数据的准备和数据的处理以及数据的存储。对于数据的准备阶段，应有效地依据系统所需要的数据内容来确定数据的来源，从而充足地准备数据资料。由于GIS的空间比较大，涉及到的数据资料也比较广泛。因此，在整个设计的过程中应全面地收集数据；在数据的处理阶段，设计工作人员应有效地依据GIS的数据处理工具进行各种数据的处理，并提供统一的数据组织实施方案，更好地将数据进行处理；在数据的存储阶段，首先需要建立空间的数据结构，并在对数据处理的过程中也能够将数据存储到相应的空间数据库中。
1.2 设计参数的数据库建立
在整个设计的过程中，应建立设计参数数据库，从而更好地确保工作正常的进行。在建立设计参数数据库的过程中应遵循以下两点：第一，表间的数据信息不能够重复；第二，每个表的内容应显示同一个主题的信息，便于信息的管理。在建立的过程中应有效地将各种数据表格进行分类存储，有效地避免信息的重复。
1.3 设计系统的数据架构
基于GIS输电架空线路辅助设计的过程中，对于设计系统的数据架构主要包括三个方面，即：地形信息数据库、设计参数数据库和线路设备空间与属性数据库，并且数据库之间彼此独立，并保持相互的联系。具体的数据架构如下图1所示：
1.4 数据的组织与管理
架空线路设计过程中，涉及到的元件也比较多，主要包括杆塔、导线和避雷针以及绝缘子与金具等。由于元件的种类繁多、数据量大和涉及的表格复杂，加强数据的组织与管理显得尤为重要。由于一些设计参数的信息值为范围值，从而很容易造成数据多对一的情况发生，为了有效地避免这种情况应加强处理。另外，通过对地形信息数据库、设计参数数据库和线路设备空间与属性数据库的管理，有效地避免数据冗余，确保数据的统一。
2 系统功能设计分析
2.1 设计原则
基于GIS输电架空线路辅助设计的过程中，应遵守简洁化、合理化和科学化以及系统化的设计原则，从而对各个子系统的功能进行实现，更好地使得整个系统能够正常的实施。
2.2 功能设计
基于GIS输电架空线路辅助设计主要涉及到平断面图绘制、工程概算与预算、计算校验、设计参数管理和输配电线路管理以及三维显示与GIS基础功能等方面，整个设计过程中不仅要实现输配电线路设计与管理的一致性，还需要确保架空线路数据的完整性和一致性，提高设计成果。具体的功能设计系统如下图2所示：
3 设计系统功能实现分析
对于设计系统的实现主要是从以下两个方面进行实施，从而确保整个系统功能的正常使用，具体分析如下。
3.1 计算模块的实现
对于计算模块的实现主要包括临界档距判定与最大弧垂两个方面，由于架空线路设计过程中的线路应力是随着气象条件而发生的改变。因此，在一般的档距中，出现的四个控制气象条件可能会在不同的档距范围内进行作用，从而出现某一档距而控制两个条件的情况发生。因此，设计好档距的临界值，从而更好地促使相关功能的实现。假定兩个控制气象条件均在导线应力值时达到各自的应力，从对应的线路档距一般为某两个控制条件的临界档距。在整个设计的过程中，经常需要涉及到杆塔高度设计和导线对地面的校验以及水面或者被跨越物间安全距离等方面，均需要进行计算最大弧垂。一般的情况下，弧垂主要出现在高温或者最大垂直比载的情况下出现。在整个设计的过程中，牵涉最大弧垂的计算方面表现为临界比载法与临界温度法两个方面。
3.2 平断面图绘制模块实现
平断面图绘制模块的实现是整个系统功能实现的重要环节，要实现平断面图绘制模块，主要从以下四个方面进行实施：第一，获取高程信息。由于基于GIS输电架空线路辅助设计系统中采取的是规则格网模型而进行获取地面的高程信息，从而更好地实现平断面图的自行绘制，而利用数字高程模型可以很好地对测量地形进行三维分析。获取高程信息要从设计架空线路的走向入手，并将其进行等分，并获取各个等分点的数值和二维坐标。同时，需要获取数字高程模型所收集到的分辨率。然后，将等分点的数值和二维坐标以及数字高程模型所收集到的分辨率进行建立三维高程坐标，并根据实际的线路走向进行绘制断面图；第二，精准设计线路定位。设计线路的定位应结合括室内线路和现场勘查与定测，从而有效地确定线路的走向和杆塔的位置，依据GPS采集的数据情况进行杆塔标记，并将采集的数据进行建立坐标，从而让系统自行的绘制平断面图；第三，平断面图绘制。由于线路的平断面图主要是进行显示线路中线和两边线路方向，并有效地测出各个地形的变化高度与距离，从而显示出地形的起伏状态。主要是通过GIS平台进行布线和排杆，并实现自动获取地形信息的功能，从而进行自动的绘制和档距的相关计算，有效地确保输电架空线路的安全性；第四，文件格式转换与输出打印。一般的情况下，系统能够自动地将线路平断面图以其他的一些格式进行导出，常见的有.dxf、.shp、.mif、.jpg等格式，因此，在系统设计中应设置好转化的格式，便于人员查看。同时，整个系统设计中应具备平断面图输出打印的功能。
4 结语
基于GIS的输电架空线路辅助设计系统具有较好的应用，能够有效地提高工作人员的工作积极性，并提高工作效益。同时，也能够更精准地提供各项数据，更好地完成架空线路的设计。虽然，基于GIS的输电架空线路辅助设计系统得到一定的认可和发展，在今后的发展中依然需要不断地完善，从而有效地提高系统的稳定性，更好地满足于电力系统的要求。
参考文献
[1] 郭丹.基于GIS的架空线路辅助设计系统的研究与设
计[D].沈阳农业大学，2008.
[2] 朴在林，郭丹.基于GIS的10kV配电线路辅助设计系
统的研究[J].电气应用，2008，（5）.
[3] 李晓骏，邱家驹.基于三维GIS技术的输电线路地理
信息系统的设计与实现[J].电力系统及其自动化学
报，2003，（1）.
关键词：输电架空线；线路设计；GIS；辅助设计
中图分类号：TM769 文献标识码：A 文章编号：1009-2374（2013）30-0040-02
在电力系统输电的过程中，有效地确保架空线路的安全运行，需要各个方面的精确计算和合理化的设计，从而更好地维持输电安全运行。由于在输电架空线路的设计过程中经常牵涉到力学和测量以及气象与电气等方面的计算，常规的计算方式工作量比较大，从而加重工作人员的工作压力。随着一些新技术的不断发展，地理信息系统技术（GIS）是一种集合了地理学和计算机以及遥感技术与地图学的一门学科技术。在输电线路的设计过程中，应用GIS技术能够使得整个设计过程中信息更加完整和全面以及准确，从而更好地满足电网发展的需求。同时，能够有效地将传统繁杂的工作简单化和信息化，从而提高设计工作人员的工作效益，降低工作强度。因此，在输电架空线路辅助设计中应用GIS技术具有重要的意义。
1 基于GIS的输电线路辅助设计的数据组织分析
基于GIS的输电线路辅助设计中，应建立相关的数据库，从而更好地确保整个工作正常的进行。
1.1 基于GIS的数据库建立
基于GIS的输电线路辅助设计中应建立GIS空间数据库，主要包括数据的准备和数据的处理以及数据的存储。对于数据的准备阶段，应有效地依据系统所需要的数据内容来确定数据的来源，从而充足地准备数据资料。由于GIS的空间比较大，涉及到的数据资料也比较广泛。因此，在整个设计的过程中应全面地收集数据；在数据的处理阶段，设计工作人员应有效地依据GIS的数据处理工具进行各种数据的处理，并提供统一的数据组织实施方案，更好地将数据进行处理；在数据的存储阶段，首先需要建立空间的数据结构，并在对数据处理的过程中也能够将数据存储到相应的空间数据库中。
1.2 设计参数的数据库建立
在整个设计的过程中，应建立设计参数数据库，从而更好地确保工作正常的进行。在建立设计参数数据库的过程中应遵循以下两点：第一，表间的数据信息不能够重复；第二，每个表的内容应显示同一个主题的信息，便于信息的管理。在建立的过程中应有效地将各种数据表格进行分类存储，有效地避免信息的重复。
1.3 设计系统的数据架构
基于GIS输电架空线路辅助设计的过程中，对于设计系统的数据架构主要包括三个方面，即：地形信息数据库、设计参数数据库和线路设备空间与属性数据库，并且数据库之间彼此独立，并保持相互的联系。具体的数据架构如下图1所示：
1.4 数据的组织与管理
架空线路设计过程中，涉及到的元件也比较多，主要包括杆塔、导线和避雷针以及绝缘子与金具等。由于元件的种类繁多、数据量大和涉及的表格复杂，加强数据的组织与管理显得尤为重要。由于一些设计参数的信息值为范围值，从而很容易造成数据多对一的情况发生，为了有效地避免这种情况应加强处理。另外，通过对地形信息数据库、设计参数数据库和线路设备空间与属性数据库的管理，有效地避免数据冗余，确保数据的统一。
2 系统功能设计分析
2.1 设计原则
基于GIS输电架空线路辅助设计的过程中，应遵守简洁化、合理化和科学化以及系统化的设计原则，从而对各个子系统的功能进行实现，更好地使得整个系统能够正常的实施。
2.2 功能设计
基于GIS输电架空线路辅助设计主要涉及到平断面图绘制、工程概算与预算、计算校验、设计参数管理和输配电线路管理以及三维显示与GIS基础功能等方面，整个设计过程中不仅要实现输配电线路设计与管理的一致性，还需要确保架空线路数据的完整性和一致性，提高设计成果。具体的功能设计系统如下图2所示：
3 设计系统功能实现分析
对于设计系统的实现主要是从以下两个方面进行实施，从而确保整个系统功能的正常使用，具体分析如下。
3.1 计算模块的实现
对于计算模块的实现主要包括临界档距判定与最大弧垂两个方面，由于架空线路设计过程中的线路应力是随着气象条件而发生的改变。因此，在一般的档距中，出现的四个控制气象条件可能会在不同的档距范围内进行作用，从而出现某一档距而控制两个条件的情况发生。因此，设计好档距的临界值，从而更好地促使相关功能的实现。假定兩个控制气象条件均在导线应力值时达到各自的应力，从对应的线路档距一般为某两个控制条件的临界档距。在整个设计的过程中，经常需要涉及到杆塔高度设计和导线对地面的校验以及水面或者被跨越物间安全距离等方面，均需要进行计算最大弧垂。一般的情况下，弧垂主要出现在高温或者最大垂直比载的情况下出现。在整个设计的过程中，牵涉最大弧垂的计算方面表现为临界比载法与临界温度法两个方面。
3.2 平断面图绘制模块实现
平断面图绘制模块的实现是整个系统功能实现的重要环节，要实现平断面图绘制模块，主要从以下四个方面进行实施：第一，获取高程信息。由于基于GIS输电架空线路辅助设计系统中采取的是规则格网模型而进行获取地面的高程信息，从而更好地实现平断面图的自行绘制，而利用数字高程模型可以很好地对测量地形进行三维分析。获取高程信息要从设计架空线路的走向入手，并将其进行等分，并获取各个等分点的数值和二维坐标。同时，需要获取数字高程模型所收集到的分辨率。然后，将等分点的数值和二维坐标以及数字高程模型所收集到的分辨率进行建立三维高程坐标，并根据实际的线路走向进行绘制断面图；第二，精准设计线路定位。设计线路的定位应结合括室内线路和现场勘查与定测，从而有效地确定线路的走向和杆塔的位置，依据GPS采集的数据情况进行杆塔标记，并将采集的数据进行建立坐标，从而让系统自行的绘制平断面图；第三，平断面图绘制。由于线路的平断面图主要是进行显示线路中线和两边线路方向，并有效地测出各个地形的变化高度与距离，从而显示出地形的起伏状态。主要是通过GIS平台进行布线和排杆，并实现自动获取地形信息的功能，从而进行自动的绘制和档距的相关计算，有效地确保输电架空线路的安全性；第四，文件格式转换与输出打印。一般的情况下，系统能够自动地将线路平断面图以其他的一些格式进行导出，常见的有.dxf、.shp、.mif、.jpg等格式，因此，在系统设计中应设置好转化的格式，便于人员查看。同时，整个系统设计中应具备平断面图输出打印的功能。
4 结语
基于GIS的输电架空线路辅助设计系统具有较好的应用，能够有效地提高工作人员的工作积极性，并提高工作效益。同时，也能够更精准地提供各项数据，更好地完成架空线路的设计。虽然，基于GIS的输电架空线路辅助设计系统得到一定的认可和发展，在今后的发展中依然需要不断地完善，从而有效地提高系统的稳定性，更好地满足于电力系统的要求。
参考文献
[1] 郭丹.基于GIS的架空线路辅助设计系统的研究与设
计[D].沈阳农业大学，2008.
[2] 朴在林，郭丹.基于GIS的10kV配电线路辅助设计系
统的研究[J].电气应用，2008，（5）.
[3] 李晓骏，邱家驹.基于三维GIS技术的输电线路地理
信息系统的设计与实现[J].电力系统及其自动化学
报，2003，（1）.