CN104281753A - 基于二三维一体化的输电线路走廊参数化构建方法及*** - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种基于二三维一体化的输电线路走廊参数化构建方法及***，其中，该方法包括如下步骤：S01、获取杆塔、绝缘子二维矢量数据及其高程提取线路走廊三维数据以及获取地形数据；S02、利用绝缘子与杆塔的模型挂接程序，计算绝缘子、输电线相对杆塔的挂接位置形成模型挂接数据；S03、对线路走廊三维数据进行转换处理，生成ArcGIS的shp文件；S04、对三维标准模型库中的模型进行比较、编辑、组装及输出处理生成模型数据；S05、获取地形数据，并根据地形数据、Shp文件以及模型数据构建输电线走廊场景。本发明的三维建模周期短，能够大大提高工作效率，实现二三维一体化应用。

Description

基于二三维一体化的输电线路走廊参数化构建方法及***

技术领域

本发明涉及电力信息技术领域，尤其涉及一种基于二三维一体化的输电线路走廊参数化构建方法及***，广泛应用于输电线路的二三维一体展示、应用及管理。

背景技术

现在三维输电线路走廊的构建方式，主要有两种，一是根据图纸和现在采集的信息进行人工建模，二是根据电网规划设计要求，通过设计软件调用输电线路三维标准模型进行设计组装建模。人工建模方式其周期长，建设成本高，项目的复用性差；规划设计建模方式，建立了输电线路三维标准模型库，通过模型组装构建模型三维场景，大大提高了工作效率，减少了三维建模周期，但前期建立输电线路三维数据规范和三维模型标准库，需要花费大量的工作量，其模型的数据量大，且缺少纹理场景效果比较差，发布成三维场景后，无法对线路进行整体编辑，也无法进行实现二三维一体化应用。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提供一种三维建模周期短，能够大大提高工作效率，实现二三维一体化应用的基于二三维一体化的输电线路走廊参数化构建方法及***。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：提供一种基于二三维一体化的输电线路走廊参数化构建方法，包括如下步骤：

S01、获取杆塔、绝缘子二维矢量数据及其高程提取线路走廊三维数据以及获取地形数据，其中，所述线路走廊由多个杆塔及绝缘子组成；

S02、利用绝缘子与杆塔的模型挂接程序，计算绝缘子、输电线相对杆塔的挂接位置形成模型挂接数据；

S03、对线路走廊三维数据进行转换处理，生成ArcGIS的shp文件；

S04、对三维标准模型库中的模型进行比较、编辑、组装及输出处理生成模型数据，其中，所述模型包括杆塔、绝缘子以及输电线；

S05、获取地形数据，并根据地形数据、Shp文件以及模型数据构建输电线走廊场景。

为了解决上述技术问题，本发明采用的另一个技术方案为：一种基于二三维一体化的输电线路走廊参数化构建***，包括获取单元、计算单元、影像单元、处理单元以及构建单元；

获取单元，用于获取杆塔、绝缘子二维矢量数据及其高程提取线路走廊三维数据以及获取地形数据，其中，所述线路走廊由多个杆塔及绝缘子组成；

计算单元，利用绝缘子与杆塔的模型挂接程序，计算绝缘子、输电线相对杆塔的挂接位置形成模型挂接数据；

影像单元，用于对线路走廊三维数据进行转换处理，生成ArcGIS的shp文件；

处理单元，用于对三维标准模型库中的模型进行比较、编辑、组装及输出处理生成模型数据，其中，所述模型包括杆塔、绝缘子以及输电线；

构建单元，用于根据地形数据、Shp文件以及模型数据构建输电线走廊场景。

本发明的有益效果在于：区别于现有技术中三维建模的周期长、工作效率低，不能实现二三维一体化应用的问题，本发明提供了一种基于二三维一体化的输电线路走廊参数化构建方法，该方法通过制定输电线路杆塔、绝缘子三维数据标准对三维模型进行比较、编辑、组装及输出处理，根据三维数据标准进行三维建模、入库形成输电线路杆塔、绝缘子等三维模型标准库，同时，对三维模型标准库进行有效管理，参数化构建输电线路走廊三维场景，基于二维GIS矢量数据驱动，实现二三维一体化应用。

附图说明

图1为本发明基于二三维一体化的输电线路走廊参数化构建方法的流程图；

图2为本发明的整体流程图；

图3为本发明一实施例的流程图；

图4为本发明另一实施例的流程图；

图5为本发明又一实施例的流程图。

具体实施方式

为详细说明本发明的技术内容、所实现目的及效果，以下结合实施方式并配合附图予以说明。

本发明最关键的构思在于:通过获取杆塔、绝缘子的矢量数据获取线路走廊三维数据以及获取地形数据，然后计算挂接位置，并通过比较输入模型与三维标准模型库模型生成模型数据，并根据地形数据、Shp文件以及模型数据构建输电线走廊场景，三维建模周期短，能够大大提高工作效率，实现二三维一体化应用

请参照图1以及图2，一种基于二三维一体化的输电线路走廊参数化构建方法，包括如下步骤：

S01、获取杆塔、绝缘子二维矢量数据及其高程提取线路走廊三维数据以及获取地形数据以及获取地形数据，其中，所述线路走廊由多个杆塔及绝缘子组成；

S02、利用绝缘子与杆塔的模型挂接程序，计算绝缘子、输电线相对杆塔的挂接位置形成模型挂接数据；

S03、对线路走廊三维数据进行转换处理，生成ArcGIS的shp文件；

S04、对三维标准模型库中的模型进行比较、编辑、组装及输出处理生成模型数据，其中，所述模型包括杆塔、绝缘子以及输电线；

S05、根据地形数据、Shp文件以及模型数据构建输电线走廊场景。

从上述描述可知，本发明的有益效果在于：通过制定输电线路杆塔、绝缘子三维数据标准对三维模型进行比较、编辑、组装及输出处理，根据三维数据标准进行三维建模、入库形成输电线路杆塔、绝缘子等三维模型标准库，同时，对三维模型标准库进行有效管理，对三维模型标准库进行有效管理，参数化构建输电线路走廊三维场景，基于二维GIS矢量数据驱动，实现二三维一体化应用。

进一步的，所述步骤S04之后还包括根据模型挂接数据以及模型数据进行参数建模的步骤，其中，所述参数建模包括手动创建杆塔、绝缘子以及输电线模型。

进一步的，所述步骤S04具体包括，

S41、模型比较步骤，对输入的模型与三维标准模型库中的模型进行比较，若三维标准模型库中存在输入的模型，则直接获取该模型，若否则执行步骤S42；

S42、模型编辑步骤，对输入的模型进行放大、缩小、旋转、平移以及拆分操作；

S43、搭建三维模型步骤，调用多个子模型，分别进行放大、缩小、旋转、拉伸操作后输出；

S44、三维模型入库步骤，根据三位模型切分原则，检验切分后的模型，并对入库的模型进行命名并赋予编码及属性后导入三维标准模型库。

上述的拆分以国家电网公司三维模型系列规范为指导，不同种类、不同类型的设备分别进行建模；同一类型设备，可以进行细分的，依据设备共同点及可复用性，以方便组装、方便建模为原则，制定三维模型切分规范，最大限度提高子模型的可复用性，希望可以调用需要的子模型、以搭积木的方式进行三维场景的搭建，个性化需求再单独建模，有效降低建模成本。例如：杆塔，不同类型的杆塔均可切分为塔头、塔身、塔脚等及部分。而绝缘子串和金具等小型设备，则不宜再进行细分。而变电站内的大型设备，则需要制定相应的切分规范，指导建模者建模时进行切分、建模，规范建模、入库和管理，为后续三维场景建设奠定基础。

上述的命名以国家电网公司三维模型系列规范为指导，制定三维模型命名规范。单个模型、子模型对应单个命名，不允许模型、子模型相同命名的存在，确保模型、子模型命名的唯一性，保证模型检索、模型搭建的正确。

上述的编码以国家电网公司三维模型系列规范为指导，制定三维模型编码规范。规范模型入库编码可考虑模型表现等级、模型所属类别、模型类型、模型类型子类、电压等级、绝缘子材质、绝缘子片数、呼称高、防护金具类型、厂家简称和模型顺序号等方面，确保编码简单、唯一，方面检索和管理。

进一步的，所述步骤S05中构建输电线走廊场景的步骤中利用的算法为弧垂模拟算法。输电线路走廊的杆塔是根据线路杆塔坐标点，以垂直于当前杆塔点与前后两个杆塔点之间的角度中心线作为当前杆塔模型的摆放角度，通过当前杆塔坐标点从地形数据上获取地面高程，来确定当前杆塔各种位置信息。线路上的各个杆塔根据上述的计算方法获取各杆塔模型的摆放位置，绝缘子通过模型挂接获取绝缘子相对杆塔的相对位置，杆塔位置确定后，就可以通过绝缘子相对于杆塔的位置计算出绝缘子的具体摆放位置，地线导线是根据地线挂接点获得前后两端导线挂接位置通过弧垂模拟算法计算出地线，A、B、C相的导线是根据绝缘子挂接点、绝缘子的大小、挂接角度获取前后两端的导线挂接位置通过弧垂模拟算法计算A、B、C相的导线。具体的弧垂模拟导线算法如下：

1)根据两点距离设定弧垂导线的插值点N；

2)根据两点坐标计算两点的高差角B；

3)根据两点坐标和高差角计算高差系数A；

A＝Math.Sqrt(Math.Pow((9.80665*p1+9.80665*0.9*Math.PI*Q*(Q+d)/1000),2)+Math.Pow((0.625*v*v*(d+2*Q)*a*u/1000),2))/(2*O)；

A＝A/(Math.Cos(Math.Atan(tanB)))；

4)计算每个插值点坐标(x,y,z)

pt.x＝x1+((x2-x1)*i)/(N*1.0)；

pt.y＝y1+((y2-y1)*i)/(N*1.0)；

pt.z＝z1+(z2-z1)*i/N-A*(N-i)*i*((x2-x1)*(x2-x1)+(y2-y1)*(y2-y1))/(N*N)；

5)将每个插值点连线即为弧垂模拟导线；

综上所述，线路走廊操作一体化，构建三维场景时直接使用原有二维线路走廊数据进行三维驱动，无需进行格式转换避免了准备两份数据减少空间冗余易于更新维护；在二维建模***中对线路走廊相关设备的形状、路径进行编辑后，在三维场景中也可同时展示编辑后的效果，所得即所见；可以在二维或三维的各自场景中直接操作相互间的数据，包括漫游、放大、查询、定位、查看属性，高级分析、查询统计等，做到二三维展示一体化集成，提升应用体验与管理效果。

下表为人工建模、设计建模与本方案的参数化构建输电线走廊的对比，从中可以，看出参数化构建输电线走廊的优点；

一种基于二三维一体化的输电线路走廊参数化构建***，包括获取单元、计算单元、影像单元、处理单元以及构建单元；

获取单元，用于获取杆塔、绝缘子二维矢量数据及其高程提取线路走廊三维数据以及获取地形数据，其中，所述线路走廊由多个杆塔及绝缘子组成；

计算单元，利用绝缘子与杆塔的模型挂接程序，计算绝缘子、输电线相对杆塔的挂接位置形成模型挂接数据；

影像单元，用于对线路走廊三维数据进行转换处理，生成ArcGIS的shp文件；

处理单元，用于对三维标准模型库中的模型进行比较、编辑、组装及输出处理生成模型数据，其中，所述模型包括杆塔、绝缘子以及输电线；

构建单元，用于根据地形数据、Shp文件以及模型数据构建输电线走廊场景。

综上所述，基于二三维一体化的输电线路走廊参数化构建***为上述方法的具体应用，能够大大提高工作效率，实现二三维一体化应用。

请参照图3，本发明的实施例一：

该实施方式主要是前期，电网GIS平台里没有地形、影像、矢量数据，PMS(电网生产管理***)里面也没有线路走廊相关的参数信息，且三维模型标准库还没有或未完全建立的情况下，进行实施的方式。

1、从其他地方获取GIS数据，转换成为SHP数据；

2、从其他地方获取地形影像数据；

3、构建地形影像场景；

4、从线路走廊三维模型库查询杆塔类型是否存在；

5、按要求对模型库里不存在的杆搭及绝缘子类型进行三维建模；

6、生成osg/.x格式，进行杆塔和绝缘子对应点挂接，形成模型挂接参数；

7、录取其他参数化构建参数；

8、使用线路走廊场景参数化构建工具进行二维矢量三维驱动，形成线路走廊三维场景；

9、在线路走廊二三维一体化平台上进行应用。

请参照图4，本发明的实施例二：该实施方式主要是电网GIS平台里己经有地形、影像、矢量数据，PMS里面也有线路走廊相关的参数信息，但三维模型标准库还没有或未完全建立的情况下，进行实施的方式：

1、从电网GIS平台获取GIS数据，转换成为SHP数据；

2、从电网GIS平台获取地形影像数据，构建地形影像场景；

3、从线路走廊三维模型库查询杆塔类型是否存在；

4、按要求对模型库里不存在的杆搭及绝缘子类型进行三维建模；

5、进行杆塔和绝缘子对应点挂接，形成模型挂接参数；

6、从PMS获取其他参数化构建参数；

7、使用线路走廊场景参数化构建工具进行二维矢量三维驱动，形成线路走廊三维场景；

8、在线路走廊二三维一体化平台上进行应用。

请参阅图5，本发明的实施例三：该实施方式主要是电网GIS平台里己经有地形、影像、矢量数据，PMS里面也有线路走廊相关的参数信息，同时，三维模型标准库己经完全情况下，进行实施的方式。

1、从电网GIS平台获取GIS数据；

2、从电网GIS平台获取地形影像数据；

3、从PMS获取其他参数化构建参数；

4、从三维模型标准库获取相关三维模型及模型挂接参数；

5、使用线路走廊场景参数化构建工具进行二维矢量三维驱动，形成线路走廊三维场景；

6、在线路走廊二三维一体化平台上进行应用。

综上所述，本发明提供的提出了基于三维GIS的输电线路走廊参数化构建方法，该方法其针对输电线路走廊杆塔和绝缘子进行三维数据标准规范制定和三维模型标准库建设，前期花费的工作量较小，后期可通过二维GIS矢量数据驱动，实现输电线路走廊三维场景快速构建，并可实现二三维一体化应用，大大提高了工作效率，为三维线路走廊大面积应用推广创造条件。具体情况如下：

1、实现线路走廊参数化构建，快速构建输电线路走廊三维场景，解决三维数据建模周期长、成本高的问题；

2、实现线路走廊二三维一体化应用，解决三维数据更新无法局部更新，无法进行直接编辑更新的问题，为三维线路走廊大面积应用推广创造条件；

3、实现模型挂接配置，满足不同线路类型杆塔与绝缘子挂接匹配问题，解决单回路和多回路同杆架设等多种线路走廊类型的参数化配置生成，更为真实模拟线路走廊三维场景，为实现线路走廊的有效管理打下基础；

4、创建输电线路杆塔和绝缘子的三维模型标准库，实现各种杆塔、绝缘子类型的三维模型建模、入库，为线路走廊参数化构建提供匹配的杆塔和绝缘子模型，为实现线路走廊参数化构建提供三维模型，减少三维模型的重复建设；

5、创建输电线路杆塔和绝缘子的三维数据标准，实现线路走廊三维模型制作、检查、入库和应用标准化，大大减少线路走廊三维应用项目的重复性建设，大大提高了工作效率。

以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等同变换，或直接或间接运用在相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (5)

1.一种基于二三维一体化的输电线路走廊参数化构建方法，其特征在于，包括如下步骤：

S01、获取杆塔、绝缘子二维矢量数据及其高程提取线路走廊三维数据以及获取地形数据，其中，所述线路走廊由多个杆塔及绝缘子组成；

S02、利用绝缘子与杆塔的模型挂接程序，计算绝缘子、输电线相对杆塔的挂接位置形成模型挂接数据；

S03、对线路走廊三维数据进行转换处理，生成ArcGIS的shp文件；

S04、对三维标准模型库中的模型进行比较、编辑、组装及输出处理生成模型数据，其中，所述模型包括杆塔、绝缘子以及输电线；

S05、获取地形数据，并根据地形数据、Shp文件以及模型数据构建输电线走廊场景。

2.根据权利要求1所述的基于二三维一体化的输电线路走廊参数化构建方法，其特征在于，所述步骤S04之后还包括根据模型挂接数据以及模型数据进行参数建模的步骤，其中，所述参数建模包括手动创建杆塔、绝缘子以及输电线模型。

3.根据权利要求1所述的基于二三维一体化的输电线路走廊参数化构建方法，其特征在于，所述步骤S04具体包括，

S41、模型比较步骤，对输入的模型与三维标准模型库中的模型进行比较，若三维标准模型库中存在输入的模型，则直接获取该模型，若否则执行步骤S42；

S42、模型编辑步骤，对输入的模型进行放大、缩小、旋转、平移以及拆分操作；

S43、搭建三维模型步骤，调用多个子模型，分别进行放大、缩小、旋转、拉伸操作后输出；

S44、三维模型入库步骤，根据三位模型切分原则，检验切分后的模型，并对入库的模型进行命名并赋予编码及属性后导入三维标准模型库。

4.根据权利要求1所述的基于二三维一体化的输电线路走廊参数化构建方法，其特征在于，所述步骤S05中构建输电线走廊场景的步骤中利用的算法为弧垂模拟算法。

5.一种基于二三维一体化的输电线路走廊参数化构建***，其特征在于，包括获取单元、计算单元、影像单元、处理单元以及构建单元；

获取单元，用于获取杆塔、绝缘子二维矢量数据及其高程提取线路走廊三维数据以及获取地形数据，其中，所述线路走廊由多个杆塔及绝缘子组成；

计算单元，利用绝缘子与杆塔的模型挂接程序，计算绝缘子、输电线相对杆塔的挂接位置形成模型挂接数据；

影像单元，用于对线路走廊三维数据进行转换处理，生成ArcGIS的shp文件；

处理单元，用于对三维标准模型库中的模型进行比较、编辑、组装及输出处理生成模型数据，其中，所述模型包括杆塔、绝缘子以及输电线；

构建单元，用于根据地形数据、Shp文件以及模型数据构建输电线走廊场景。