1 乌干达Kawanda—Masaka 220 kV 送电线路工程概况

Kawanda—Masaka 220 kV输电线路起于乌干达Kawanda变电站，止于Masaka变电站，采用同塔双回路架设，电压等级为220 kV，线路长约140 km。

乌干达为非洲东部内陆国家，横跨赤道，全境大部位于东非高原，多湖，平均海拔1000~1200 m。

Kawanda 变电站位于其首都坎帕拉西北的Wakiso区；Masaka变电站位于Masaka市区的西部，线路所经地区为热带雨林地区，在维多利亚湖西北岸河流、湖泊、沼泽众多，工程环境非常恶劣。

与发电厂和变电站的设计不同，输电线路的路径设计需要综合考虑沿线地形及线路需要跨越的障碍。此外，树木的砍伐、房屋的拆迁及走廊的清理等费用也与线路路径选择方案密切相关，因此，输电线路路径选择的正确与否直接影响线路整体的工程造价。

对输电线路路径设计而言，没有准确的地图就无法准确确定线路走向，就无法预测整个工程的投资，甚至有可能导致当局决策失误。这就要求项目确定后，必须在最短的时间内获得输电线路项目所在地区的1∶50 000地形图，供线路选线设计使用。

由于乌干达输电公司没有1∶50 000地形图，且受航空管制的原因，在国外开展航飞摄影制图并不可行，因此利用Google Maps和Bing Maps提供的免费地图进行设计。

谷歌地图，即Google Maps，是Google公司提供的电子地图服务，包括局部详细的卫星照片。它把卫星影像、航空照相和GIS系统布置在三维数字地球模型上，可以提供含有政区和交通以及商业信息的矢量地图、不同分辨率的卫星照片和可以用来显示地形和等高线地形视图。必应地图，即BingMaps，是微软公司提供的电子地图服务。2家地图公司都会不定时、不定点地更新卫星影像地图，对于Google Maps没有覆盖而Bing Maps覆盖的一些地区，就需要把2家公司提供的地图结合起来使用。

本文使用迎光地图软件^[1]，可以下载GoogleMaps、Bing Maps、ArcGIS（Esri公司GIS）地图和高德地图，详细功能见表 1。

表 1

表 1 使用迎光地图软件可下载的地图类型1) 注：1） 采用迎光地图软件下载的是Google Maps和Bing Maps 的地图，下载完成后可生成“*.scr”图形交换文件，通过AutoCAD加载“*.scr”文件即可将图片自动插入。

表 1 使用迎光地图软件可下载的地图类型1)

3 坐标系的选取

考虑工程处于初步设计阶段，出国时如果携带高精度GPS仪器，在过安检、签证、转机时会带来一些不必要的麻烦，同时仪器也有损坏的风险，携带具有差分功能的手持GPS较为方便，精度可达5 m左右，满足工程设计要求。

因搜集不到乌干达当地的GPS设置参数，工程设计只能采用全球通用的坐标方式：WGS-84和墨卡托投影坐标系。WGS-84为经纬度坐标^[2]，在看图、读取坐标时不方便；墨卡托投影坐标系为平面坐标，看图时直观、方便^[3]。

工程纠正卫星影像图时采用墨卡托投影坐标系，在Google Earth软件中将设置改为“通用横轴墨卡托投影”，取图中的特征点（如房屋角点、道路交叉点、建筑物的围墙点等）坐标来纠正卫星影像图。

通常国内1∶50 000地形图中均有等高线，可以直观显示山脉、峡谷、悬崖等地形的高低起伏情况，从而判断工程交通运输情况的难易程度。

与国内1∶50 000地形图相比，卫星影像图仅有平面坐标和地物，还需添加等高线。添加等高线的方法很多，常规方法是应用DEM模型。本工程设计时采用Global Mapper软件生成等高线^[4]，其特点为处理速度快、文件小、便于AutoCAD 等程序的加载。将等高线图与卫星影像图叠加后，对地物、地貌、高低起伏等情况一目了然。

路径方案的选择原则为以下几点：

（1） 避开居民聚集区，尽量少拆民房，减少工程拆迁量，降低拆迁难度；

（2） 避让或尽量少占热带雨林原始森林，保护生态环境；

（3） 沼泽地一般连绵数公里，需要沿已有公路、村间道路两侧行进，便于施工、运行和维护；

（4） 需要避开学校、工厂、公园、军事部门等。

根据首末两端变电站的位置，建立直线，即航空线，线路选择应尽量贴近航空线。

从变电站开始，在地图上找出已有的高压线路，如果地图比较模糊可借助Google Earth软件。

高速公路、铁路等在地图上显示比较明显，可用多段线描绘出来。

5.2.2 热带雨林段路径方案选择

图 1为热带雨林段路径方案，图中深色部分为热带雨林区域，颜色越深说明雨林越茂盛，许多雨林为原始森林区，本工程在选择路径方案时尽量避开热带雨林，无法避让时从稀薄处通过。

图 1

图 1 热带雨林段路径方案

5.2.3 沼泽段路径方案选择

图 2为沼泽段路径方案，图中没有等高线的地方为沼泽区域，乌干达热带沼泽地中草类植物生长特别旺盛，生长高度为3~6 m。为降低工程造价，路径需要尽量从狭窄处通过沼泽地，同时考虑线路的施工和运行维护，路径沿已有公路两侧布置合理。

图 2

图 2 沼泽段路径方案

5.2.4 山顶附近路径方案选择

山顶附近路径方案见图 3所示，从图 3可看出：

图 3

图 3 山顶附近路径方案

蓝色路径经过的山顶海拔为1310 m，山脚公路处海拔为1180 m，山顶在1 km范围内起伏约130 m，且等高线非常密集，说明山顶特别陡峭。由于山顶陡峭，过山顶的路径在施工运输时非常困难，局部地段需要采用直线耐张塔；优化的路径绕过了山顶，从靠近山脚的地方通过，虽增加了1处转角，但从施工运输、运行维护方面考虑较为合适。

将热带雨林、沼泽地、山顶段的路径方案经过优化后得到了工程的最终路径方案。由于本工程路径较长，本文仅将Kawanda段路径方案列出，详见图 4。

图 4

图 4 Kawanda段路径方案

5.3 路径平断面的处理

如果要对工程进行准确设计，仅有路径方案显然满足不了要求，还需要沿选定的路径提取断面，然后进行杆塔排位方可得到较精确的工程量。

沿选定路径提取断面通常采用人工测量和航拍的方法，由于本工程处于初步设计阶段，2种方法均无法实现。

本工程采用平断面处理软件^[5]：根据路径转角坐标每隔一定距离（如10 m、15 m、20 m）生成中间点坐标，然后将点转换成经纬度坐标并生成KML文件，根据经纬度坐标调用Google Earth提取相应的高程，最后根据点的坐标、高程生成道亨格式的“*.ORG”文件供工程使用。该软件还能同时切左右风偏点。

关于软件精度问题，采用平断面处理软件切出的断面已成功应用于武川县300 MW光伏电站一期100 MW送出工程、巴准铁路电气化西段110 kV供电线路工程、马兰花—水洞沟双回110 kV送电线路工程、亿利电石二期双回220 kV供电线路工程等的施工图阶段边测量边定位设计，且与现场吻合很好。

对提取后的断面进行排位：全线长136.029 km，采用309基塔（详见图 5），最终获得了本工程的较为精确的工程量。

图 5

图 5 排位后的全线断面

6 结语

本文结合乌干达Kawanda—Masaka 220 kV 送电线路工程路径方案的选择过程，介绍了地图的拼接、坐标系的选取和纠正、高程系统的建立、路径方案的选择、线路平断面的处理等方法，选出的路径方案合理，减少了测量工作量，提高了工作效率，同时工程设计也非常接近施工图的深度。在没有传统1∶50 000地图的情况下，本文介绍的方法是目前解决国外送电线路工程路径选择设计的一种行之有效的方法。