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GIS 技術的應用深化以及激光雷達、航空攝影等數據采集技術的發展，為輸電線路數字化設計提供了有利技術支撐。國內電力設計企業先后對輸電線路數字化設計展開了探索與研究，通過不斷的實踐，積累了大量的工程應用案例與實踐經驗，為開展輸電線路數字化設計奠定了良好的基礎。
1.GIS 選線應用多樣化
很多電力設計企業都建立了自己的GIS 平臺，借助GIS 平臺，采用高分辨率衛星影像，進行大范圍路徑選擇、方案比選，在減少土地占用、房屋拆遷，保護環境等方面發揮了重要的作用。
各設計企業開展設計工作的工具軟件種類繁多，包括制圖類工具、計算類工具、管理類工具等。由于技術架構、基礎平臺、開發語言的差異，各軟件系統間相互孤立，數據無法共享。工程設計數據需要重復錄入到不同的軟件工具中，人工完成系統間數據的傳遞，缺乏一體化管理。
2. 選線過程可視化
輸電線路經常通過居民區、林區和其他特殊區域，其設計工作廣泛應用基于二維坐標的GIS 系統，輸出成果采用二維方式表達，難以展現三維空間層次及位置關系。
隨著計算機圖形學的發展和可視化技術日益完善，將當前二維設計轉向三維可視化己經成為可能(見圖6-1 )。部分設計企業建立的GIS 輔助應用系統己經開始探索設計過程可視化的應用與研究。系統基于三維GIS 平臺，集矢量地圖、影像圖、數字高程模型等基礎地理空間數據，規劃電網數據、設計電網數據、勘測數據、專題數據等各種設計資源數據為一體，能夠真實再現電網工程及現場地理信息，提供對送電線路導地線、桿塔及金具360 。視角查看、空間分析、跳線計算、三維空間量測，為輸電線路數字化設計提供全新的手段。
3 設計成果移交數字化
隨著信息技術的發展，電網工程從規劃設計到施工建設再到運行維護，每個階段都會產生數字化成果。即使在設計階段，隨著數字化設計工作的開展，在電網工程的可研、初設、施工圖設計不同階段也都將產生相應的數字化成果。但是目前的工作模式只關注當前階段所需要的數據，對整體環節的信息流通考慮較少，造成信息孤島效應，信息難以貫通，數字化成果共享率低。
為解決該問題，電網企業己經探索開展數字化移交工作。數字化移交工作以數據流和信息流為主線，以統一的標準和規范為保障，為電網工程建設和管理的全過程提供、的數據源。數字化移交工作從電網工程建設全過程入手，對全局進行統籌考慮。在電網工程建設初期就建立統一的數字化設計標準，當電網工程向下一階段移交時數字化成果同步移交。當工程建設完成后，電網工程和數字化成果同步向運行移交，不僅能、完整地反映電網工程的現狀，而且能在時間維度上進行回溯。
數字化移交工作貫穿電網工程規劃、設計、施工和運行等各個階段，移交過程中主要涉及數據采集、數據整理和數據移交3 個階段。此外，制定規范化的移交流程、標準化的移交內容和統一的數據規約，也是保證數字化移交工作有效開展的關鍵環節。在少數工程上已經開始嘗試進行數字化移交，應用效果己經初步體現。
從國內的總體情況看，數字化設計技術在輸電線路中的應用，基本上還停留在選線、方案比選階段，已經引入了可視化理念，但多數集中在終設計成果的三維展示上，還未真正實現可視化設計。數字化移交己開始初步嘗試，工程設計階段的數字化移交己有少量應用。
02輸電線路數字化設計的特點
與傳統設計相比，輸電線路數字化設計大的特點是改變設計工作模式降低設計人員現場踏勘的頻度與工作強度，將設計人員的精力解放出來，投入到路徑方案比選與優化工作中。同時實現數字化設計是個漫長的探索過程，需要進行大量的模型積累和數字化軟件開發工作。輸電線路數字化設計的特點有以下幾個方面。
(1) GIS 平臺一體化
輸電線路的特點決定了輸電線路數字化設計必須以GIS 平臺為載體，因此在數字化設計過程中， GIS 將起到統一工作平臺和全過程數據載體的作用。首先要實現GIS 平臺實時化，就是指利用GPS 及RS 技術，對數據進行動態更新，保證GIS 平臺數據的時效性。在數據層面，依托GIS 平臺對地理信息數據進行組織與管理，確保各個工程建設階段GIS 平臺的連續有效。其次是實現GIS 平臺應用過程化，指的是在應用層面，覆蓋輸電線路設計的可研、初設、施工圖設計各階段。后是GIS 平臺應用協同化，在路徑選擇、電氣設計、結構設計、協同設計及數據移交等方面實現協同應用。
(2) 設計對象標準化
輸電線路設計元素包括導地線、絕緣子串及其他金具，桿塔、基礎及附屬設施。在開展數字化設計時，需要調用數據庫中設計元素參數，進行校核、計算與優化。建立設計元素標準化模型是開展數字化設計的基礎。
電網企業制定的輸變電工程通用設計涵蓋各電壓等級的桿塔模塊、絕緣子串等，給出了使用條件等設計參數，還提供了詳細的結構參數，為輸電線路設計對象標準化提供了依據。
(3) 設計過程可視化
數字化設計引入了可視化技術，使人能夠在三維圖形中直接對具有形體的信息進行操作。它打破傳統的二維平面圖思維的束縛，使參與者在三維環境中實現實時仿真設計。
輸電線路數字化設計不僅能夠使設計人員體會到身臨其境的感覺，還提供在三維空間中計算、分析、校核與優化。輸電線路數字化設計可視化特點體現在設計過程、設計成果兩方面，具體包括以下幾點:
1 )利用可視化技術，實現場景再現
采用可視化技術與GIS 技術的結合，實現地理信息系統的數字化展現，通過與各種專題圖(地震烈度圖、污區圖、雷電強度分布圖等)的綜合應用，實現線路路徑的優化設計，為設計者、評審者和建設者提供三維可視化的現場再現，協助相關人員確定技術原則和方案。
2) 可視化空氣間隙校驗
線路電氣設計通過三維可視化設計，實現了空氣間隙的自動校驗。數字化設計技術可以準確模擬出實際情況，結合參數化模型
信息，可以快速完成靜態和動態下的安全距離校驗。
3) 可視化的統計功能
采用數字化設計，依托于強大的數據庫支撐，實現自動生成材料總表等設計文件，大大節省了設計工作量，統計成果準確、美觀。
(4) 專業設計協同化
輸電線路設計工作涉及勘測、系統、變電、電氣、結構、技經等專業，各專業相互交叉，共同完成設計工作。引入數字化設計技術，結合專業特點、業務流程，通過數據同步、碰撞處理、版本管理、網絡信息發布等技術，將各專業納入統一的數據模型、統一的平臺管理，各專業能夠并行完成各自設計工作，及時將專業成果和信息向外發布和傳遞，實現異地設計、工程管理及互提資料在內的多專業協同設計。
(5) 設計成果數字化
輸電線路數字化設計終產生的成果，將以數字化的形式通過數據庫技術進行存儲、組織管理，形成數字化設計成果，包括工程數據、地理信息數據、文件資料以及三維模型4 種類型數據。各種數據通過統一的模型描述，具備可查詢、可追溯的特點，在輸變電工程全壽命周期內流轉，滿足電網企業對數據使用的需求。
03輸電線路數字化設計功能
數字化設計技術改變了設計的工作模式，解決多專業協同工作的碰撞與沖突問題，全面實現設計信息的共享，是設計企業發展與進步的必然選擇。輸電線路數字化設計功能包括以下幾方面。
( 1 )輸電線路路徑比選方面
數字化選線重點應用高分辨率衛星影像，結合規劃區、保護區、煤礦采空區等專題數據，對線路路徑進行大范圍選擇、方案優化等工作，具體提供路徑選擇(包括人工選線、自動選線)、方案比對、宏觀技術技經指標統計等功能。終成果包括數字化模型、路徑方案圖、方案技術經濟比較表等，滿足可研選線階段設計應用。
(2) 電氣設計方面
數字化電氣設計重點在于應用標準數據庫，結合空間分析技術、動態規劃算法等相關技術，在選線成果基礎上進行桿塔選型、排位等工作，具體提供桿塔排位(包括人工排位、優化排位>、桿塔選型(包括人工選型、自動選型)、電氣計算、空間距離校驗及材料設備統計等功能。終成果包括數字化模型、排位后的平斷面圖、路徑圖、電氣特性圖、計算書、桿塔明細表、材料設備統計清冊等，滿足初步設計及施工圖設計階段的業務應用。
(3) 結構設計方面
數字化結構設計重點在于應用數據庫中電氣、測量、水文、地質等相關專業的提資數據，結合力學計算、強度計算、穩定計算、連接計算等相關技術，開展桿塔結構設計、基礎結構設計工作，具體提供桿塔受力分析、桿材優化、有限元分析、大開挖基礎設計、原狀土基礎設計、鐵塔高低腿配置、基礎配置等功能。終成果包括數字化模型、桿塔結構施工圖、基礎結構施工圖、設計參數等。
(4) 協同設計方面
協同設計重點解決輸電線路設計工作中所涉及的勘測、電氣、結構、技經等各相關專業間的相互提資、工作沖突、成果共享等問題，具體提供工程管理、流程管理、成果發布、集成出圖、設計成果管理等功能。
04輸電線路數字化設計的流程
四、輸電線路數字化設計的流程
輸電線路數字化設計流程包括地理信息數據準備、路徑規劃、線路設計、數字化成果四部分(見下圖) 。在進行輸電線路數字化設計時，首先需要針對項目數字化設計開展基礎性、規劃性工作，確定數字化設計技術原則和技術方案，選定數字化編碼系統，確定數字化設計中的各種規則、模板。在技術原則和技術方案框架內，各專業根據項目內容及相關設計規程規范要求進行數字化設計、校核及成品成圖。
輸電線路數字化設計框架圖
( 1 )地理信息數據準備
地理信息數據是輸電線路數字化設計的基礎，包括數字正射影像、數字高程模型、基礎矢量數據和電網專題數據。
數字正射影像是對航空(或航天>相片進行數字微分糾正和鑲嵌，按一定圖幅范圍裁剪生成的數字影像集。
數字正射影像
數字高程模型是用一組有序數值陣列形式表示地面高程的一種實體地面模型，常與數字正射影像配合構建地理信息三維場景(如下左圖)
數字高程模型
基礎矢量數據是指按地理信息要素分類的數據，包括水系、居民區、交通和行政區、地貌植被與土質、注記等基礎數據(見上右圖 ) 。
電網專題數據包括污穢區、氣象區、覆冰區、雷害區、規劃區、自然保護區、風景區、舞動區、煤礦采空區、林區、建筑群、鐵路、公路、河流、線路、管線等重點區域、交叉跨越及標注數據(見下圖) 。
不同設計階段需要準備的地理信息數據類型基本相同，但對數據的精度要求不同，具體開展工作時，需要根據設計階段應用要求進行準備。
(2) 路徑規劃
基于多元地理信息系統可以進行線路路徑選擇，通過對現有地理信息數據、電網建設區域內的電網專題數據的集成，使輸電線路設計相關的專業數據資料信息化、數字化，從而提高路徑選擇的質量和效率。
(3) 線路設計
利用建立的多維信息模型，開展線路數字化設計。所有設計信息加載于多維信息模型中。
輸電線路的多維信息模型庫包含桿塔庫、絕緣子串庫、導地線庫、基礎庫等。桿塔、基礎、絕緣子串模型建立的過程其實就是相關專業設計的過程。依靠計算機技術，實現由設計成果參數自動形成設備的三維模型文件。
(4) 數字化成果
輸電線路工程數字化設計技術基于全壽命周期管理理念，以編碼標準體系貫穿始終，以設計為信息源頭，通過各種數字化技術的應用，使工程數字化信息在各工程參與方之間傳遞，在工程可行性研究、初步設計、招投標、建設、運行和退役等各個階段實現全過程管理。
