GIS三维可视化技术在输电线路运维中的应用研究

GIS三维可视化技术在输电线路运维中的应用研究

钟松树高领军

（国网泉州供电公司福建泉州362000）

摘要：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。

关键词：GIS三维可视化技术；输电线路运维；应用

1三维GIS技术概述及其应用现状

三维GIS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GIS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。从三维GIS技术研发的基础角度来看，目前三维GIS技术的发展主要有以下几种趋势。

（1）应用范围从三维可视化领域向三维地理信息展示发展。这一特点与二维GIS管理一样，都是从可视化角度出发，其目的是将地理数据变为可见的地理信息。

（2）管理模式从分散数据库向系统集成拓展。三维GIS存储与管理海量的空间信息和属性信息，基于分散的关系型数据库管理，将三维可视化与三维空间对象相耦合，从而形成系统集成。

目前，国内外还没有成熟完整的三维GIS平台，与三维GIS技术相关的系统大多数集中在可视化方面。

2影响三维GIS技术发展在输电线路运维中的应用因素

影像三维GIS技术发展的因素分为促进与抑制两个方面。

2.1促进发展的因素有以下几点。

①二维GIS技术已经拥有比较成熟的理论与技术，而且应用到各行各业各领域。

②计算机科学技术的成熟与发展。为三维GIS技术提供了坚实的理论基础。

③空间数据库与面向对象数据库的研发已经进入商业化阶段。

2.2抑制发展的因素有以下几点。

①由于遥感，数字测量技术发展的局限，三维GIS地理数据的廉价获取还相当困难。

②三维GIS技术所需要的数据量远远高于其他系统，目前海量数据的处理技术还处于初级阶段，这就对三维GIS技术的发展产生了一定限制。

③三维GIS技术的核心是三维空间数据库，而三维空间数据库的核心是数据库结构设计和三维数据模型，在这方面缺少统一且权威的理论认证。

④现阶段空间分析还处于二维分析阶段，并非真正实现了三维的控件分析，且处于起步阶段，这也是三维GIS技术发展所面临的问题之一。

3GIS三维可视化技术在输电线路运维中的具体应用

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输电线路三维可视化管理

目前，传统的三维数据采集的手段还比较落后，主要还是以人工测量为主。但是，随着我国科学技术的不断发展，GIS三维可视化技术可以准确地测量出三维走廊的地形、地貌和塔杆的位置等，从而更加方便地为输电线路的运维提供数据支持。采用GIS三维可视化技术采集到的数据还可以通过有关软件进行处理后，就可以产生精度更高的数字模型。基于GIS三维可视化技术采集到的数据，我们可以精确地建立三维模型，以匹配实际的输电线路的运维方式。同时，在建立三维数据模型时，还应该考虑输电线路运维地区的房屋和树木等因素。这样才能保证建立的三维模型更加准确，还能减少后期制定输电线路运维过程中对数据的处理量。因此，GIS三维可视化技术可以清楚地反映外界的三维真实情况，从而使得输电线路运维工作人员更加准确地了解整条输电线路的情况，进而实现对输电线路的三维可视化管理。

3.4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。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。

3.5输电线路的增容分析

为了进一步提高输电线路的载流容量，首先，我国需要考虑温度对输电线路材料造成的影响；其次，当输电线路的载流量增大后，还需要考虑由于在载流量的增大而需要重新考虑输电线与地面的距离。同时，利用GIS三维可视化技术对线路走廊进行快速扫描，可以准确地观察到线路走廊的三维空间位置，再利用计算机软件技术对采集的数据进行处理后，就可以为输电线路运维提供有效的依据。目前，我国已经开发了很多监测输电线路的设备，但是只有GIS三维可视化技术最受欢迎。因此，利用GIS三维可视化技术实现对输电线路的增容进行分析显得非常重要。

结语

总而言之，GIS三维可视化技术在输电线路运维中的应用是一项系统化的工程。由于我国研究和利用GIS三维可视化技术的起步比较晚，尤其与西方发达国家相比，我国在应用GIS三维可视化技术方面还存在很大的差距。但是，近年来我国在利用GIS三维可视化技术在输电线路运维中的应用也取得了一定的成果。为了更好地将GIS三维可视化技术应用于输电线路中，因此，现阶段研究GIS三维可视化技术在的输电线路运维中的应用具有非常重大的现实意义。

参考文献

[1]阳锋，徐祖舰.三维激光雷达技术在输电线路运行与维护的应用[J].南方电网技术，2013，3（2）：62-64.

[2]黄辉，陆利忠，闫镔.三维可视化技术研究[J].信息工程大学学报，2012，11（2）：218-220.