基于三维全景可视化输电架空线路选线平台探究

1、基于三维全景可视化输电架空线路选线平台探究 摘 要：基于输电线路设计过程中的需求特点，主要介绍三维全景可视化技术在输电线路路径选择中的应用。利用高程数据（DEM）、高精度影像数据（DOM）、海量数据处理技术，构建三维全景可视化的输电架空线路选线平台。通过合理的数据库设计，建立设计数据、设备模型一体数据模型。三维全景可视化选线平台的软件功能满足输电架空线路设计、规划、模拟培训等业务功能，同时完成设备空间和属性信息的维护与查询 关键词：输电架空线路 三维全景可视化 优化选线 中图分类号：TM75 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2016）12（c）-0022-02 输电架空线路设计规

2、划的前期主要任务就是线路路径的优化和杆塔模型的选型工作。在以前的工程设计过程中，路径的优化工作主要靠人工决策，杆塔的选型主要根据以往线路的选型经验，在相应的统计分析基础上进行。这样就会有很大的局限性，不能从宏观上考虑输电架空线路工程的设计；不能很好地从经济角度进行分析，直观地进行选线方案的比选；地图资料陈旧，与实际现场差异很大，不能很好地进行全数字化表达；不能充分地考虑微地形等因素；针对这些现象，以三维全景可视化技术作为基础，快速模拟三维线路走廊的地形，同时以高精度的影像数据作为基础，结合电网矢量数据和高程模型，对规划重点的地形如河流、房屋、农田、道路进行三维立体表达。通过三维全景可视化输电架

3、空线路选线平台可以更加直观真实地处理越来越复杂的三维空间数据，提高线路规划的准确性。同时，在我国电力行业率先建立三维全景可视化输电架空线路平台，将填补国内相关领域的空白，并且可以与国外的相关技术相抗衡。因此建立全景三维可视化输电架空线路平台是进一步提高工作效率、降低成本、发展技术的新途径。输电架空线路规划设计可以采用图1的实现机制 1 三维线路路径初选 基于输电架空线路的基本构建，需要结合可视化场景的相关数据构建，注重影像相关数据的合理分析，结合高程数据的应用，做好输电架空线路实际专业性的分析。关于影像数据的基本分析，结合航空摄影的基本应用，卫星影像全面实现。关于高程数据的相关应用和分析，需要

4、结合数字高程模型，实现矢量数据的有效性分析和应用，注重地理信息数据的根本分析 三维全景可视化平台采用虚拟与现实相结合的技术特点，利用高精度的DOM和DEM数据，构造成真实的三维场景。操作者可以在三维的空间中管理已经生成的输电电线路、设计新的输电线路，并根据现场的实际情况适时调整和优化线路路径选线执行方案，快捷地提取路径断面供设计进行预排位，同时提供对三维输电电设备模型的信息查询、交叉跨越分析等功能，使线路路径的走向更加经济合理化，其主要功能包括以下几点 （1）三维全景可视化场景下的放大、缩小、漫游、飞行浏览等基本操作，对可视范围内的地物、输电设备进行可视三维化。并且生成杆塔定位图、断面图 （2

5、）基于三维全景可视化场景下的地形、地貌以及线路的走向，进行线路路径优化设计。其主要表现在：追加新线路、在现有线路上增加杆塔、移动转角塔、删除转角塔、直线塔与转角塔互换 （3）在三维场景中加入点、线、面等标识符号，这样便于在线路优化选择上进行标记。便于对输电线路路径选择进行综合考虑 2 气象资料的分析选取 输电架空线路优化设计过程中对气象资料的分析选取，一般受限于以下几个因素 （1）设计可靠性标准 （2）气象原始资料的选取与分析 （3）资料概率的统计方法 （4）线路所经过地区的气象灾害调查结果 （5）气象环境的分析，主要针对线路所经过区域的气象环境的计算，结合这些数据对线路设计进行判定，给出工程

6、可用的气象信息与路径规划 3 杆塔排位优化 在得到每条线路的断面数据后进行杆塔的排位优化 杆塔规划：进行杆塔的排位设计时，要根据水平档距、垂直档距、高程、塔基高度以及杆塔模型等数据情况进行排位设计，同时还要考虑对地安全距离以及各种跨越情况对排位设计的影响 造价分析：对不同的地形、地质条件、线路占地、土方量、工程造价等进行综合分析，得出实施此条线路的工程费用，并与造价进行比较，从而选出经济合理的输电架空线路 4 参数影响分析 除了地理条件和跨越物对线路设计优化的影响外，还要综合考虑到导线参数和外界环境对弧垂的影响 导线分为架空线和地线两种，主要的参数包括导线材质、拉断力、导线直径、导线单位长度下

7、的重量、导线弹性系数、膨胀系数、运行应力 外界因素包括天气环境、温度、湿度、覆冰情况、大风条件等 根据每段耐张段的设计参数对伽马头的排位影响进行排位与优化 5 桩位成果输出 通过在断面图上的杆塔预排位及其排位优化，在三维场景中自动生成排位后杆塔的位置。利用三维的高度真实性，用户可以从不同位置和不同视角观测杆塔位置和设计后的线路走向，以便对杆塔排位进行进一步调整和优化。根据排位结果，工程勘测员可以在现场对断面、杆塔位置进行确认、修正和补测。对杆塔排位进一步优化，最终线路设计结果以桩位成果表输出 6 弧垂分析以及成果输出 对于弧垂的分析过程，主要是结合杆塔中间点的相关线路下垂情况，做好有效性的模拟

8、，在电力线路距离地面高度逐渐小于下垂高度的同时，线路直接触碰地面，往往需要及时调整杆塔的位置，对杆塔密度进行及时的调整，通过合理控制电力线的下垂高度，分析弧垂的功能，结合野外勘测工作，并尽可能降低工作量。输出数据的同时，就要结合杆塔数据基本坐标形式，实现信息的有效输出，并注重属性数据的合理应用，做好数据的保存工作，进而实F实地勘测的应用 7 结语 该文根据输电架空线路的设计要求，利用数字高程模型和影像数据，采用高分辨率的影像做为基础数据源，辅以现状输电电网矢量数据。结合二维GIS和三维GIS的突出特点，实现对输电架空线路的线路走廊规划和区域优化，为提高输电线路设计的可行性以及辅助线路设计提供了依据和参考 基于三维全景可视化输电线路路径选择平台能够将部分路径优化工作提前到规划科研阶段进行，能够使路径走向更加合理，缩短线路路径，降低投资。高分辨率影像图对房屋判读能力良好，配合GPS在外业现场作业，对房屋的避让能够达到比较好的效果。项目的实施能够减少房屋拆迁量，减少后续勘测设计返工现象，减少了工程建设对人民生活造成的不利影响，林地砍伐减少，保护环境，加快设计进度，能够比传统作业提前工期。系统实施能够大大减少设计、施工阶段的困难，加快工程进度，为线路顺利投产运营