输电线路走廊三维可视化技术和系统设计

输电线路走廊三维可视化技术和系统设计

王亚男

王亚男

河南送变电建设有限公司河南郑州450051

摘要：本文主要针对输电线路走廊三维可视化技术和系统展开分析，思考了输电线路走廊三维可视化技术和系统的具体的内容，以及设计的方法和措施，可供今后参考。

关键词：输电线路；走廊；三维可视化技术；设计

前言

当前，输电线路的设计更加的复杂，智能化和信息化体现的更加充分，在输电线路走廊三维可视化技术和系统设计过程中，要明确设计的要求，确保设计能够更加有质量。

1三维可视化技术概述及其应用现状

三维可视化技术是GIS技术的一个新兴的发展方向。三维GIS起源于二维GIS技术。由于人们所生活的环境是一个三维空间，二维GIS是简单将投影与二维平面的模型，其本质就是抽象的符号化系统。在描述人们所生活的空间中存在缺陷。恰好三维GIS克服了这一缺陷。其以立体的展现形式技术给体验者展现真实的地理空间现象，能够清晰表达空间对象的平面关系。对空间对象进行三维空间分析、操作也是三维GIS特有的功能。三维可视化技术的出现将GIS技术推向了一个新的高度，应用的范围也越来越广泛。

2三维可视化技术主要功能

根据输电线路设计流程，提供线路设计全生命周期规划、设计、分析统计、方案优化等业务相关功能。利用卫星图片、航测照片、卫星定位和全方位地形测量等手段开展线路路径优化、杆塔排位优化以及基础、杆塔、导地线、金具绝缘子的可视化设计及优化，使线路设计更加形象直观。

2.1基础配置功能

基本功能包括二维基本功能、三维基本功能和系统配置管理模块。二维基本功能包括二维图层管理、地图定位、地图量测、地图编辑、坐标转换、制图输出等功能模块；三维基本功能包括视图浏览、三维量算分析、自然特效、要素标绘、空间分析、截屏和录像等功能；系统配置管理模块为用户管理、权限管理、角色管理、日志管理、系统管理等方面的内容。

2.2数据管理

数据管理主要包括勘测、线路、结构等不同专业在工程实施的过程中的设计成果资料的管理，作为基础数据的矢量数据、栅格数据、地形图和影像数据的管理，还包括对输电线路三维业务设计过程中的杆塔模型、基础模型、金具绝缘子串等通用模型库的管理。

2.3三维业务设计

三维业务设计部分包括工程项目管理、路径分析、电气设计和结构设计四大业务模块。实现了线路勘测、路径优化、杆塔定位、断面校验、交叉跨越校核等功能，完成二维立体选线与平断面导出功能，完成线路工程设计各阶段相关功能，完成各阶段内的地理信息资料信息化、路径选择优化、选线成果分析统计、杆塔规划及分类统计、杆塔绝缘子串及其他金具统计、杆塔接地装置分析统计、经济指标估算等功能。

路径（选线）设计实现基于二、三维联动的输电线路选线，主要进行线路路径选择和外业调绘资料录入，输出结果是路径图、平断面图、路径统计分析报告等。本功能主要包括路径方案管理、地理信息抽取、气象资料抽取、重要控制点设置、自动方案初选、调查标绘、路径编辑、路径穿越区域统计、工程量计算、技经提资单输出、路径方案及平断面图导出。

电气设计主要实现杆塔规划、优化排位、电气校验等功能。（1）利用系统数据库中建立的杆塔库、导地线库，并结合路径设计的资料成果，电气专业可以开展杆塔规划和导地线选型，提出符合工程实际塔型规划表，选定所需导地线型号、分裂数和各项参数；（2）开展优化排位，电气设计功能提供了手工排位和自动优化排位两类操作方法，两种排位方式都可将排位结果进行线路三维模拟；（3）电气设计还提供了丰富的电气计算和电气参数校验功能，如导地线张力弧垂表、导地线张力架线弧垂系数表等，这些数字化成果将通过系统直接为结构专业提资。

结构设计主要实现杆塔结构生成、基础结构生成、塔基地形图、塔基断面图等功能。结构设计功能集成TTA等主流杆塔结构计算软件，开展杆塔结构计算和设计，并将计算结果自动转换为三维杆塔结构。结合电气资料、地形地貌资料开展基础设计，并生成塔基地形图和塔基断面图。结构设计向电气专业提供数字化结构设计成果，供电气专业更新绘制平断面图和进行电气校验。

3输电线路走廊三维可视化技术和系统设计

GIS三维可视化技术是指以计算机技术处理图像为基础，将获取的信息转换为三维图形，并且在显示屏上显示出来的一种技术手段。目前，GIS三维可视化技术在输电线路运维中的应用非常普遍，利用GIS三维可视化技术可以为输电线路的运维提供一种新型的管理理念和方式，这对于输电线路运维的决策和方案具有决定作用。因此，现阶段研究GIS三维可视化技术在输电线路运维中的应用显得至关重要。

3.1线路走廊危险地物的检测

根据我国有关输电线路运维有关法律法规的要求，输电线路的线路走廊中各种地物的安放应该符合一定的安全距离。因而需要对线路走廊的危险地物进行检测，首先应该测量各种线路走廊地物到输电线的距离，这个距离至少应该满足保证输电线路安全运行的距离要求，当然，不同的地物要求与输电线的距离要求也不一样，因而需要将地物进行分类。其次，将地物分类完成后，还需要对输电线与绝缘子之间的结合点进行处理。最后，还需要测量和计算所有地物与输电线的距离，以保证输电线与地物的距离能够符合安全输电运维的要求。一旦发现某种地物到输电线的距离不满足安全输电运维的要求，GIS三维可视化技术可以提供自动报警，这样维护人员就可以及时对输电线路进行维修。当然，在对输电线路的使用距离进行检测时，应该充分考虑外界环境因素的影响，尤其应该考虑到当地最大风和最高温度的情况。因此，必须根据GIS三维可视化技术采集到的数据，对当地的风速和温度等条件进行预测，进而为建立输电线路模型提供有效的依据。

3.2线路走廊地形地貌变化检测

在输电线路的线路走廊内，由于地形、风速和温度等外界因素，当然，输电线的杆塔高度由于可能会发生坍塌、滑坡和位置偏移等问题。很显然，这些因素对输电线路的安全问题埋下了极大的隐患。因此，在输电线路运维的过程中，需要采用GIS三维可视化技术对这些因素进行分析，首先需要比较准确地观察到线路走廊地形地貌变化对输电线路运维的影响，从而使得输电线路安装人员及时发现这些隐含的环境问题，从而为制定输电线路运维的方案提供依据。因此，采用GIS三维可视化技术对线路走廊地形地貌变化进行检测对于提高输电线路的安全运维具有现实意义。

3.3树木砍伐评估和管理

输电线路的运维穿越树林是非常常见的现象，尤其是在一些山区，因而需要评估输电线路穿越树林的面积和高度等。传统的估计方法不仅成本较大，而且估计的数据不够准确，进而给后期的输电线路运维过程带来了很大的不便。但是，GIS三维可视化技术为估计树林的面积和高度提供了有效的估计手段。同时，GIS三维可视化技术还能准确地获取树林的很多结构信息，主要包括树林的几何特征等。通过GIS三维可视化技术获取的树林信息，有助于我国对输电线路穿越的树林进行管理，尤其是当需要砍伐一定量的树木时，GIS三维可视化技术采集的信息可以提供准确的砍伐量。但是，目前我国利用GIS三维可视化技术在树木砍伐中的应用还处于起步阶段，尤其与西方发达国家相比，这方面的技术还存在较大的差距。因此，我国利用GIS三维可视化技术实现对树木砍伐进行全方位的估计和管理还有很长的距离。

4结束语

综上所述，在输电线路走廊三维可视化技术和系统方面，一定要在设计的时候做到位，本文总结了输电线路走廊三维可视化技术和系统的设计的内容和方法，可供今后设计工作参考。

参考文献

[1]唐跃中.数字化电网若干关键技术研究[D].浙江大学，2018.12.