高分辨率卫星遥感影像（SPOT5）在送电线路选线中的应用

张士武
（安徽省电力设计院 安徽合肥 230022）

Satellite（SPOT5） remote sensing image of High resolution application for route selection of transmiting electricity

【摘　要】　送电线路的日益增加，选线工作显得尤为重要。阐述了利用SPOT5高分辨率遥感影像进行送电线路选线方法、过程，进行了对比实验，高分辨率卫星遥感影像优势突出，能更高效开展选线工作，具有选线周期短，效益高，节约投资，保护环境，缩短工期等优点。
【关键词】　高分辨率卫星遥感影像 送电线路设计 选线
【Abstract】　The routes of transmiting electricity are increasing ，it`s more important for how to confirm route selection。this article had expounded how to according to remote sensing image of high resolution by using SPOT5 satellite provided to select electricity route，forecast process and compare experiment ，the advantage of remote sensing image of high resolution is obvious for short cycle time，great efficiency，saving cost，environment protection and so on.
【Keyword】　Remote sensing image of high resolution，Route design of transmiting electricity，Route selection

　　0 引 言
　　宏观并全局地制定电网整体规划和发展战略，减少资源浪费，实现可持续发展是新时期电网建设的主题。线路走向的合理性与投资意义在送电线路设计中具有关键作用，而高分辨率卫星遥感影像能辅助实现新时期电网建设的主题，具有选线周期短，效益高，节约投资，保护环境，缩短工期等优点。将卫星遥感影像合理有效应用于架空送电线路工作，为送电线路的优化设计提供了一种全新的途径。
　　1 高分辨卫星遥感影像特点
　　与航空遥感影像比较，航天遥感技术经过30多年的发展，无论在光谱分辨率、空间分辨率、时间分辨率等方面都有巨大的进步，已经形成高光谱、高空间分辨率、全天时、全天候、实时准时的对地观测能力。二十多年来，卫星影像的地面分辨率由10m、5m、2m、1m甚至0.16m逐步提高。
　　高分辨率影像是指那些分辨率优于5米或者5米左右的陆地遥感图像数据。影像上，不仅地物的光谱特征更明显，而且其景观的结构、形状、纹理和细节等信息也都非常突出，遥感信息提取技术正受到越来越多的重视。对目前民用比较广泛的多种卫星影像从质量、分辨率、价格等因素综合考虑我们目前决定在送电线路勘测设计中采用法国的SPOT5卫星影像。
　　法国SPOT 5卫星遥感影像，有全色、多光谱和立体影像三种。全色波段分辨率高，分辨率达到了2.5米，能真实地反映地形地貌，线性地物突出，影像幅面60km×60km，分为全色片（黑白片）和彩色多光谱片两种，利用全数字摄影测量系统对卫星影像进行纠正、融合、增强系列处理生成正射影像图，生成的遥感影像地图带有坐标格网，可以量测，又带便于观察分析的影像信息。
　　2 针对电力线路选线的遥感影像（SPOT5）处理过程
　　2.1 数据准备
　　根据设计专业在可研阶段确定的路径方案的要求，确定卫片的范围在路线两侧的控制范围。根据可研路径坐标计算受控制的几个转角的经纬度坐标，作为收集卫星影像的范围依据。目前我们用来作为纠正卫星影像的参考数据源是小比例尺地形图和数字高程模型（DEM），由于卫星影像对地面影像只能是一种二维的反映方式，其高程信息本身是无法体现的，必须通过外控或者其他方式形成对卫星影像提供高程支持的DEM，使卫星影像能反映地表的三维信息。
　　目前DEM主要从测绘局购买，今后对于平坦地区可以用一个平均值制作一个DEM，既能完全满足初步设计阶段的精度要求也能大大节省成本，对于丘林或山区，可以采用对1：50000最新地形图的等高线矢量化来制作支持卫星影像的DEM。
　　2.2 利用全数字摄影测量系统处理影像
　　用于纠正影像的参考数据源为地形图、DEM数据，在软件下寻找同名点纠正，再进行锐化、融合、增强等处理生成了真彩色卫星正射影像，提供了优化路径的准确的参考数据源。
　　1）对于扫描地形图的纠正：目前我们主要采用地形图来作纠正影像参考数据，考虑工期和成本问题，外控方式暂未采用.纸质地形图经扫描后存在一定的畸变，利用软件对扫描的地形图进行格网纠正，一般是上中下各取三格网点进行控制，即一幅1：5万地形图取九格网点，定义其格网坐标，采用格网纠正的方式，经过纠正后地形图能消除扫描变形，并且带有地理坐标。为下步纠正影像提供一个有效的参考数据。
　　2）基于纠正后的地形图为依据纠正SPOT5卫星影像：我们购买的影像是全色片和多光谱片两种，利用纠正好的地形图去纠正全色片，采用寻找同名点的方法进行，一般寻找地物地形明显的点，如，路的交叉口，桥等。一般一幅60KM×60KM的全色片，寻找15-20个左右的同名点，且均匀分布在整个图幅去纠正，这样误差相对比较均匀，纠正结果理想。纠正好的全色片用同样寻找同名点的方式可以纠正多光谱片。
　　3）对卫星影象进行锐化、融合、增强以及成品输出处理：锐化处理能将地物边缘特征更明显，对全色片进行锐化后，更有利于我们判断居民区，更有效避之。将全色和多光谱两种影像按照一定特征值融合后，能生成自然色的影像，使得卫片与现场情况看起来更接近。融合后的影像颜色可以根据个人的要求去进行增强处理。增强处理后的影像目标特征更彰显，越有利于选线。
　　2.3 制作三维实景漫游图

　　根据调整好的路径，以数字高程模型为支持，制作三维实景漫游，使卫星影像能反映地表的三维信息.关键是遥感影像的纠正过程，这将直接影响最终线路转角坐标精度，目前用于纠正影像的参考数据源为地形图，地形图年代久，地形变化大，利用它来纠正影像精度难以把握。今后打算采用外控技术，能提高精度，控制成果在终勘定位时完全可以重复利用。由外控成果纠正生成的正射影像精度会更精准。但是对于初设阶段的送电线路精度要求暂时没有采用外控技术来提供高程信息。
　　用地形图作纠正参考数据源时，要控制好控制点的误差，一般限制在两个象元（5m）内，以提高地理坐标的准确性。
　　3 SPOT5影像在送电线路设计中的优势
　　3.1 卫星影像与传统地图选线比较
　　以往在1/5万地形图上选线，由于五万图更新太慢，地形图大部分都很久远，现场变化很大，室内选好的路径到现场往往发现不理想调、整幅度较大而需要改线调整，增加投资。传统作业初步设计中的重要环节就是踏勘，用来弥补地图已经太陈旧的现象，不过现场踏勘只能看到局部的地物，而不能全局的看整个线路路径，而卫星影像则可以全局看问题，反映在初步设计深度大大提高，精度较高。
　　为检查卫星影像选线所体现的效果，我们按照常规1：5万地形图选线和卫星影像选线作一比较，我们对220KV涡谯线Ⅰ回路和Ⅱ回路进行比较，其中220KV涡谯线Ⅰ回路采用1：5万地形图选线，Ⅱ回路采用SPOT5卫星影像进行选线，下表为比较结果：

　　3.2 卫星影像与航摄影像比较
　　卫星影像具有航摄像片的一切特性，但在现时性上优于航片，因为卫星在不断地对地球进行观测测量，而且在客户需要时只需向有关单位申请购买即可，省去了航片烦琐的手续和长时间的等待。卫星遥感技术应用的最大特点在于能在短时间内快速且重复获取所需的影像数据，较之航空摄影方式其成本可大幅度降低。
　　遥感影像单景数据范围广，覆盖面大，因此可以重复利用。右图为生成的数字地形模型（500KV东通道输变电工程）能判断线路路径沿线地形地貌。

　　4 总结
　　随着高分辨率遥感以及国民经济的快速发展，高空间分辨率的彩色影像逐渐成为大比例尺制图、动态监测城市规划等领域的重要数据源，对于超高压送电线路来说，采用高分辨率卫星影像选线，无疑产生了较大的经济效益和社会效益，卫星影像选线只是在电力线路应用的一部分，对卫星影像开发应用还远远不够，一是纠正参考数据源需要改进，二是卫星影像生成线路平断面图方面值得探讨和研究，三是拓展在电力设计其它专业的应用。随着技术的不断进步，卫星数量的增加，分辨率的提高，成本的下降，高分辨率卫星遥感影像能够更好地服务于电力设计行业。
　　4.1 利用外控方式来纠正影像以提高精度
　　就安徽省目前情况来讲，现存地形图多为70年代版本，几乎是小比例尺，小地形不能真实地表达出来，甚至缺乏某些地理要素.其结果是影像上清楚的地物点，地形图上不清楚或没有;地形图上清楚的地物点，影像上不清楚，二者很难匹配，确定地面控制点的坐标很困难.故先在影像上选择好控制点，然后用GPS到实地采点确定控制点的地理坐标.即是我们常说的外控方式，能提高精度，避免了以旧的地形图作为参考纠正数据源存在的问题。今后采用外控技术，能提高精度，控制成果在终勘定位时完全可以重复利用。由外控成果纠正生成的正射影像精度会更精准。
　　4.2 制作立体正射影像图，用于生成平断面图
　　立体正射影像图是由一幅正射影像图和一幅与地面点高差相对应的匹配影像图组成。该图不仅具有地形图的几何精度，而且具有影像图的丰富信息。在该图上，既可以观察判断出地形图上难以判别的目标，又可以确定目标点的位置和高程。因此可以考虑用它来制作线路平断面图。
　　立体测图试验充分验证了立体像对用于万分之一比例尺测图的可行性。而在电力勘测领域的推广。则取决于立体数据的价格和处理的可操作性。有待于结合生产项目进行多景和多条带的大面积实验。
　　4.3 与其它学科（GIS、GPS、专家系统、模式识别）的结合
　　基于遥感影像的矢量建库GIS功能也是一个必然的趋势。它更能直观地显现现场的地形地貌地物类别，为管理者的决策提供准确可靠的信息，卫星遥感影像在电力设计中的应用为GIS构建了一个全新的平台。卫星影像结合GPS、GIS系统将可以构建三维电力运行管理综合系统，配合现有电力运行管理系统，可以更加快速高效高质量地进行电网管理工作。

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