基于三维GIS技术的配电网可视化系统设计.pdf

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1、第1期总第223期农业科技与装备No．1TotalNo．223兰Q!兰±!旦垒坦!旦!!旦堡兰!!竺望!竺垒!竺!堕里旦!竺￡Ⅸ兰里皇里g旦!P里竺里!I!皇翌：呈Q!兰基于三维(31S技术的配电网可视化系统设计张静1．张作香2(1．辽阳建筑职业学院，辽宁辽阳111000；2．沈阳农业大学信息与电气工程学院，沈阳110866)摘要：根据配电网系统需求特点，利用数字高层模型(DEM)、三维设备模型、海量数据处理技术、二维GIS等多种业界领域先技术，实现基于GIS的三维配电网系统的设计方案。三维地理信息系统不仅能模拟三维场景，使电网具有交互性，还能利用其空间分析功能

2、满足配电线路规划、设计、培训模拟等业务要求，同时完成设备、设施空间和属性信息的维护和查询。关键词：配电网；三维GIS；数字高程模型；可视化系统中图分类号：TP319；TM72文献标识码：A文章编号：1674—1161(2013)01-0038—02随着计算机技术的飞速发展，地理信息系统在整个电力行业中得到了越来越广泛的应用。目前，我国大多数配电网是基于二维的。近年来，以空间可视化技术和空间数据库技术为支撑的三维GIS技术蓬勃发展．在大规模地形显示、空间数据管理和分析等方面取得突破性进展．为研究新一代可视化配电网管理系统提供了必要条件。三维可视化地理信息系统(GI

3、S)可以更真实、直观地处理越来越复杂的三维空间数据。三维配电网系统包括三维数字地形模型、高分辨率遥感影像数据、三维电力设施与设备模型三维仿真场景，能够对电网设备、电网建设区域的三维可视化仿真。并允许用户在三维场景中交互完成场景浏览、漫游、定位等操作，便于用户全方位、直观化地了解电力网建设情况及电网所在区域环境。1三维GIS技术三维GIS技术用X，Y，Z来表述空间对象，以立体造型技术展现地理空间现象，不仅能够表达空间对象间的平面关系，而且能描述和表达它们之间的垂向关系。从而对空间对象进行特有的三维空间分析和操作。三维GIS技术除具备二维GIS技术的传统功能外．还具

4、有如下基本功能。1)包容一维、二维对象。将传统的二维GIS中的一维、二维对象置于三维立体空间中，并存贮它们的真实几何位置及空间拓扑关系。2)三维GIS技术的核心是三维空间数据库。三维空间数据库对空间对象进行存储与管理。使三维GIS技术既不同于CAD．也不同于传统的二维GIS。3)三维空间分析功能。空间分析三维化，即直接收稿日期：2012一11—25作者简介：张静(1973一)，女，副教授，从事信息处理与信号分析方面的工作。在三维空间进行空间操作与分析．使三维GIS明显不同于二维GIS，且功能更加强大。1．1GlS基础数据数字高程模型(DEM)是一种通用的空间型数

5、据结构。它是按照一定的采集地面高程建立规则格网高程数据，用来描述裸地表的地形图。DEM是整个三维GIS系统三维数字模型的重要组成部分。其数据获取可以分为两种方式：一是对彩色地形图进行定向．与影像套合后提取等高线．通过一定的算法插值成数字高程模型：二是将等高线矢量数据转化为TIN后．由TIN转换为DEM．最后通过一系列的修正和融合处理得到完整DEM。数字表面模型(DSM)包括建筑物、树木、电力线路等．激光雷达点云数据本身就是一种DSM。数字正射影像(DOM)是对航空(航天)像片经过数字微分纠正．消除由影像倾斜和地形起伏引起的变形后形成的影像，是一种栅格数据。矢量数

6、据包括送电线路走廊、变电站、公路、铁路、地物标识、设计线路和杆塔数据。1．2海量三维数据处理对海量数据的管理主要指对影像数据的储存和读取。影像数据的存储、读取和传输是影响系统的最重要因素。海量数据大范围三维场景快速漫游的实现，主要受制于以下几个因素：1)几何数据的数据量庞大；2)纹理数据的数据量庞大；3)地物繁多。对影像数据管理的目的是解决影像数据读取速度慢和传输数据量大的问题。对影像数据进行管理时，必须采用影像分块技术，同时利用与视点相关的LOD技术在服务器端对影像数据建立金字塔模型．采用空间索引对影像数据进行存储、管理、传输和无缝拼接，实现影像信息的优化管理

7、和在客户端快速浏览。2013年第1期张静等：基于三维GIS技术的配电网可视化系统设计392配电网可视化系统分析与设计2．1系统分析系统的建设目标是在开放式的信息技术框架体系下。以数字地球为载体．以高分辨率影像数据、数字高程模型、高精度三维电网模型为基础．以三维地理信息系统为平台，建立三维场景．利用地理信息系统的数据组织、空间分析和测算功能．把基础地理信息和影像、电网、电源、变电站、相关电力专题数据整合在一起，为电网建设中的规划、设计等部门管理提供决策支持和服务。2．2系统体系结构系统设计以发挥三维GIS在电网规划中的辅助作用为根本出发点，以数据共享和资源整合为目

8、的，同时考虑信息资源和空