摘 要：輸電線(xiàn)路三維可視化輔助設(shè)計(jì)系統(tǒng)的研究方向和適用范圍包括輸電線(xiàn)路項(xiàng)目的設(shè)計(jì)資料檢索、前期路徑初選、可行性研究、初步設(shè)計(jì)，積極探索線(xiàn)路三維施工圖設(shè)計(jì)和數(shù)字化移交的深度應(yīng)用。該文基于筆者多年從事GIS技術(shù)應(yīng)用的相關(guān)工作經(jīng)驗(yàn)，以三維GIS技術(shù)在電網(wǎng)規(guī)劃設(shè)計(jì)中的應(yīng)用為研究對(duì)象，設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了面向電網(wǎng)規(guī)劃設(shè)計(jì)的三維GIS可視化系統(tǒng)，結(jié)合案例對(duì)系統(tǒng)功能進(jìn)行了分解，詳細(xì)分析了系統(tǒng)運(yùn)行的作業(yè)流程，相信對(duì)從事相關(guān)工作的同行能有所裨益。

關(guān)鍵詞：三維GIS 電網(wǎng)規(guī)劃設(shè)計(jì) 可視化系統(tǒng) 作業(yè)流程

中圖分類(lèi)號(hào)：TP315 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2015）01（b）-0013-04

隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展， 地理信息系統(tǒng)（Geographic Information System，簡(jiǎn)稱(chēng)GIS）在整個(gè)電力行業(yè)中得到了越來(lái)越廣泛的應(yīng)用。將GIS引入配電管理系統(tǒng)（DMS），并與用電MIS，負(fù)荷管理及SCADA等子系統(tǒng)相結(jié)合，為各級(jí)管理人員提供一套簡(jiǎn)單、迅速、方便的配電網(wǎng)運(yùn)行管理系統(tǒng)已成為現(xiàn)代電力企業(yè)提高管理水平和工作效率的有效手段。然而，目前在電力系統(tǒng)中廣泛應(yīng)用的主要還是基于二維坐標(biāo)的GIS系統(tǒng)，其空間表現(xiàn)和分析能力都有很大的局限性。

輸電線(xiàn)路是位于地理空間中的人工構(gòu)建物，其線(xiàn)路距離長(zhǎng)，通過(guò)地區(qū)的地理?xiàng)l件比較復(fù)雜，與眾多電力線(xiàn)路和通訊線(xiàn)路交叉跨越，并且通常會(huì)通過(guò)居民區(qū)、公園和其它特殊區(qū)域。輸電線(xiàn)路及其桿塔位置與地理空間位置密切相關(guān)，特別是在垂直方向上的層次信息尤為重要，這使得二維地理信息系統(tǒng)無(wú)法達(dá)到其管理的需求。近年來(lái)，計(jì)算機(jī)圖形學(xué)的發(fā)展和計(jì)算機(jī)硬件性能的成倍提高使得三維表現(xiàn)技術(shù)日益完善，通過(guò)這些技術(shù)， 我們能夠構(gòu)造更接近于現(xiàn)實(shí)的三維地表模型和各類(lèi)設(shè)備模型，使得GIS系統(tǒng)從二維向三維發(fā)展。

國(guó)際上GIS的發(fā)展始于20世紀(jì)60年代，起源于北美。世界上第一個(gè)GIS是1963年加拿大土地調(diào)查局為了處理大量的土地調(diào)查資料，由測(cè)量學(xué)家R.F.Tominson提出并建立的。20世紀(jì)70年代以后，由于計(jì)算機(jī)軟硬件迅速發(fā)展，特別是大容量存儲(chǔ)功能磁盤(pán)的使用，為地理空間數(shù)據(jù)的錄入、存儲(chǔ)、檢索、輸出提供了強(qiáng)有力的技術(shù)手段，使GIS 朝著實(shí)用方向迅速發(fā)展。20世紀(jì)80年代是 GIS普及和推廣應(yīng)用的大發(fā)展階段，由于新一代高性能計(jì)算機(jī)的普及和迅速發(fā)展，GIS 也逐步走向成熟。GIS的軟硬件投資大大降低而能力明顯提高，已進(jìn)入多學(xué)科領(lǐng)域，由功能單一、比較簡(jiǎn)單的分散系統(tǒng)發(fā)展成為多功能的用戶(hù)共享的綜合性信息系統(tǒng)，并開(kāi)始向電力行業(yè)發(fā)展。電網(wǎng)GIS的應(yīng)用經(jīng)歷了CAD+數(shù)據(jù)庫(kù)、傳統(tǒng)GIS應(yīng)用階段，20世紀(jì)90年代初期，進(jìn)入AM/FM/GIS應(yīng)用階段。建立以數(shù)字化電網(wǎng)及協(xié)同工作環(huán)境為特征的電網(wǎng)GIS，已成為發(fā)達(dá)國(guó)家電力企業(yè)，為增強(qiáng)自身競(jìng)爭(zhēng)能力（降低生產(chǎn)成本、提高服務(wù)水平）而進(jìn)行生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)業(yè)務(wù)流程重組工作、提高電網(wǎng)運(yùn)行科學(xué)管理水平的必不可少的工具。

我國(guó)的電網(wǎng)GIS的建設(shè)是在20世紀(jì)末、21世紀(jì)初逐步開(kāi)始的，在2000年前后曾經(jīng)在國(guó)內(nèi)掀起建設(shè)熱潮，各大企業(yè)紛紛上馬，但是失敗者居多，以至于很多企業(yè)信息化主管“談GIS色變”。究其原因，主要有以下三點(diǎn)。

（1）軟件行業(yè)的大環(huán)境不具備。當(dāng)時(shí)中國(guó)軟件行業(yè)還處于初級(jí)階段，對(duì)軟件項(xiàng)目的管理水平商處于起步階段，對(duì)其中存在的各種問(wèn)題尚沒(méi)有清醒的認(rèn)識(shí)，導(dǎo)致大量項(xiàng)目的失敗。

（2）技術(shù)和管理有問(wèn)題。當(dāng)時(shí)電力GIS 建設(shè)以配電網(wǎng)為主，這和當(dāng)時(shí)正在進(jìn)行的城鄉(xiāng)電網(wǎng)改造熱潮有很大的聯(lián)動(dòng)關(guān)系，但是和輸電網(wǎng)絡(luò)相比，配電網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，不規(guī)范型式較多，而且變化頻繁，在技術(shù)和工程上都具有挑戰(zhàn)性，且當(dāng)時(shí)很多關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題沒(méi)有解決。

（3）定位有問(wèn)題。當(dāng)時(shí)大量的GIS建設(shè)者只是從建設(shè)一個(gè)信息化系統(tǒng)的角度來(lái)考慮問(wèn)題，而沒(méi)有意識(shí)到這種系統(tǒng)中的電網(wǎng)資源實(shí)際上是整個(gè)電力系統(tǒng)各個(gè)業(yè)務(wù)的基礎(chǔ)支撐性信息。這樣在整個(gè)系統(tǒng)的規(guī)劃和設(shè)計(jì)上眼光局限于局部，只考慮到單個(gè)項(xiàng)目的需求，形成了信息孤島，最終導(dǎo)致整個(gè)系統(tǒng)走向萎縮和衰亡。電網(wǎng)GIS在經(jīng)過(guò) 2000～2005年低谷期后，目前又逐漸發(fā)展起來(lái)，這個(gè)趨勢(shì)正好符合技術(shù)經(jīng)濟(jì)學(xué)的技術(shù)發(fā)展曲線(xiàn)。新一輪的GIS建設(shè)和上一輪相比，有較大的不同，主要體現(xiàn)在以下三個(gè)方面。

（1）大部分電力GIS廠(chǎng)家對(duì)于電網(wǎng)企業(yè)的需求有了更深刻的理解。很多廠(chǎng)家已經(jīng)意識(shí)到對(duì)電網(wǎng)企業(yè)來(lái)說(shuō)電網(wǎng)資源才是核心，GIS只是一個(gè)平臺(tái)和工具，這種名稱(chēng)的變化暗示了建設(shè)重心的偏移。

（2）對(duì)于各種關(guān)鍵難題，在技術(shù)上和管理上都有了新的解決方案和思路。在對(duì)于配電網(wǎng)絡(luò)頻繁變化的問(wèn)題上，采取了將網(wǎng)路資源修改、合并到電網(wǎng)工程設(shè)計(jì)流程中去的方法，在業(yè)務(wù)流程中解決對(duì)變化的控制。這和傳統(tǒng)GIS簡(jiǎn)單地采用編輯建模的方式在效果上產(chǎn)生了本質(zhì)差異，達(dá)到了很好的效果。這也反映了在系統(tǒng)建設(shè)水平上的提升，也意識(shí)到了企業(yè)信息化的建設(shè)，很大程度上是一個(gè)管理問(wèn)題，而不是一個(gè)技術(shù)問(wèn)題。近年來(lái)信息技術(shù)日新月異的發(fā)展，給系統(tǒng)的建設(shè)提供了更完美的思路和豐富的建設(shè)實(shí)踐，如Internet的普及、SOA技術(shù)架構(gòu)的提出和實(shí)施，都為各種技術(shù)難題的解決提供了方案。

（3）中國(guó)軟件行業(yè)的項(xiàng)目管理和實(shí)施水平有了很大的提高。大部分信息化企業(yè)已經(jīng)從傳統(tǒng)的“手工作坊”式的開(kāi)發(fā)方式開(kāi)始向系統(tǒng)化、體系化、規(guī)范化的方向發(fā)展，項(xiàng)目實(shí)施成功率有了很大的提高，對(duì)于復(fù)雜信息化項(xiàng)目的駕馭水平有了明顯提升。正是在這樣的變化背景下，電網(wǎng)GIS的建設(shè)構(gòu)想從傳統(tǒng)的GIS的思路中脫胎而出，無(wú)論是在技術(shù)和管理上，還是在行業(yè)大氣候下，都更加具備了相應(yīng)的實(shí)施條件。

從相關(guān)的研究來(lái)看，國(guó)內(nèi)的部分系統(tǒng)僅初步具備輸電線(xiàn)路可研選線(xiàn)、初步設(shè)計(jì)的功能，還無(wú)法真正實(shí)現(xiàn)線(xiàn)路三維施工圖設(shè)計(jì)的功能，實(shí)現(xiàn)真正意義上的線(xiàn)路三維施工圖設(shè)計(jì)也是各大設(shè)計(jì)院和相關(guān)軟件公司的努力方向。從目前的計(jì)算機(jī)硬件配置、三維地理信息發(fā)展水平的角度來(lái)看，已基本具備開(kāi)展此項(xiàng)工作的條件。為進(jìn)一步拓展輸電線(xiàn)路三維設(shè)計(jì)的開(kāi)發(fā)與應(yīng)用，加快線(xiàn)路設(shè)計(jì)的自動(dòng)化、一體化進(jìn)程，提高線(xiàn)路勘測(cè)設(shè)計(jì)的進(jìn)度、質(zhì)量和服務(wù)水平，本文以輸電線(xiàn)路設(shè)計(jì)為主要出發(fā)點(diǎn)，提出了構(gòu)建輸電線(xiàn)路三維可視化輔助設(shè)計(jì)系統(tǒng)的技術(shù)方案。

1 系統(tǒng)的構(gòu)建

1.1 開(kāi)發(fā)模式

輸電線(xiàn)路三維可視化輔助設(shè)計(jì)系統(tǒng)的軟件開(kāi)發(fā)模式采用三級(jí)構(gòu)架模式：支撐采用開(kāi)放數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、采用工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)GIS軟件；在此基礎(chǔ)上，采用組件式二次開(kāi)發(fā)專(zhuān)業(yè)作業(yè)平臺(tái)；在專(zhuān)業(yè)作業(yè)平臺(tái)之上，再開(kāi)發(fā)各種高級(jí)應(yīng)用。

采用這種可很好的隔離了高級(jí)和底層基礎(chǔ)平臺(tái)，減少了開(kāi)發(fā)的難度，提高系統(tǒng)對(duì)公用數(shù)據(jù)庫(kù)和基礎(chǔ)地理數(shù)據(jù)的利用率。但對(duì)于專(zhuān)業(yè)作業(yè)平臺(tái)來(lái)說(shuō)，卻提出了很高的要求，它不僅和GIS專(zhuān)業(yè)知識(shí)有關(guān)，還需要輸電線(xiàn)路勘測(cè)設(shè)計(jì)的相關(guān)專(zhuān)業(yè)知識(shí)和技術(shù)，對(duì)輸電線(xiàn)路有個(gè)整體全面的了解。

1.2 軟件體系結(jié)構(gòu)

輸電線(xiàn)路三維可視化輔助設(shè)計(jì)系統(tǒng)推薦采用自下而上的4層次型軟件體系結(jié)構(gòu)。這種體系結(jié)構(gòu)綜合考慮了現(xiàn)有的軟硬件技術(shù)水平和系統(tǒng)需求的因素，充分體現(xiàn)了軟件體系結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的系統(tǒng)性和可擴(kuò)充性，是一套面向可視化輸電線(xiàn)路設(shè)計(jì)的、具有高重用度的軟件體系結(jié)構(gòu)。

系統(tǒng)各層功能和設(shè)計(jì)考慮如下：

（1）專(zhuān)業(yè)應(yīng)用層。專(zhuān)業(yè)應(yīng)用層構(gòu)成了輔助設(shè)計(jì)系統(tǒng)與用戶(hù)交互的界面，包括各種可視化的輸電線(xiàn)路顯示、查詢(xún)、設(shè)計(jì)、數(shù)據(jù)管理、圖表輸出等功能。

（2）模型對(duì)象層。主要功能是把多數(shù)據(jù)源的地理數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為單一的、綜合的、基于數(shù)據(jù)模型的對(duì)象，從而有效地解決了GIS中多數(shù)據(jù)源多數(shù)據(jù)類(lèi)型的問(wèn)題。在模型對(duì)象層中，設(shè)置了代表三維場(chǎng)景中的地形、覆蓋在地形上的矢量對(duì)象（如公路、地區(qū)邊界、河流等）、立體建模的地物對(duì)象（如主要的居民地、重要的河流、輸電線(xiàn)路上主要的跨越和標(biāo)注等）和輸電線(xiàn)路上的電力器件對(duì)象（如輸電線(xiàn)、避雷線(xiàn)、桿塔和絕緣子等）。

（3）數(shù)據(jù)層。在數(shù)據(jù)層中，采用文件系統(tǒng)加關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)來(lái)構(gòu)成系統(tǒng)的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫(kù)，由關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)來(lái)管理系統(tǒng)的屬性數(shù)據(jù)，由文件系統(tǒng)來(lái)管理系統(tǒng)的空間數(shù)據(jù)?？紤]到三維GIS中對(duì)空間數(shù)據(jù)查詢(xún)、顯示以及分析的特殊要求，需要對(duì)管理空間數(shù)據(jù)的文件系統(tǒng)采用多種形式的優(yōu)化。

（4）轉(zhuǎn)換通信層。轉(zhuǎn)換通信層包含數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換和連接通信兩個(gè)子層，通信子層的設(shè)立屏蔽了各種物理通信介質(zhì)和網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議的差別，為數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換子層提供統(tǒng)一格式的數(shù)據(jù)；數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換子層負(fù)責(zé)將不同分系統(tǒng)間的數(shù)據(jù)分類(lèi)、轉(zhuǎn)換、融合后上傳到數(shù)據(jù)層；通信層實(shí)現(xiàn)了與電力行業(yè)其它數(shù)據(jù)庫(kù)的數(shù)據(jù)共享。

1.3 系統(tǒng)構(gòu)建原則

構(gòu)架輸電線(xiàn)路三維可視化輔助設(shè)計(jì)系統(tǒng)所應(yīng)遵循的原則如下。

（1）系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計(jì)。

C/S（Client/Server）和B/S（Browser/Server）是開(kāi)發(fā)模式架構(gòu)的兩大主流技術(shù)。C/S結(jié)構(gòu)可以充分利用兩端硬件環(huán)境的優(yōu)勢(shì)，將任務(wù)合理分配到Client端和Server端來(lái)實(shí)現(xiàn)，降低了系統(tǒng)的通訊開(kāi)銷(xiāo)；B/S結(jié)構(gòu)用戶(hù)工作界面通過(guò)WWW瀏覽器實(shí)現(xiàn)，極少部分事務(wù)邏輯在瀏覽器實(shí)現(xiàn)，但是主要事務(wù)邏輯在服務(wù)器端實(shí)現(xiàn)。本系統(tǒng)的架構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)遵循 B/S和 C/S相結(jié)合原則，以便充分發(fā)揮兩類(lèi)架構(gòu)的優(yōu)勢(shì)。

（2）穩(wěn)定可靠。

穩(wěn)定性、可靠性是對(duì)系統(tǒng)運(yùn)行的最基本的要求。作為大型的信息系統(tǒng)，輸電線(xiàn)路三維可視化輔助設(shè)計(jì)系統(tǒng)數(shù)據(jù)協(xié)調(diào)通信復(fù)雜，一旦發(fā)生丟失或者系統(tǒng)崩潰將會(huì)造成嚴(yán)重的損失、浪費(fèi)大量的人力物力，甚至?xí)绊懻５纳a(chǎn)活動(dòng)，所以要充分考慮系統(tǒng)的各個(gè)方面，保證系統(tǒng)的穩(wěn)定性。

（3）可擴(kuò)展性原則。

輸電線(xiàn)路三維可視化輔助設(shè)計(jì)系統(tǒng)投資巨大、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，較短的開(kāi)發(fā)周期內(nèi)難以達(dá)到預(yù)想的功能要求，如何保證這些人力物力的可持續(xù)性利用，保證系統(tǒng)能夠適應(yīng)組織機(jī)構(gòu)調(diào)整、適應(yīng)新增的功能需求、適應(yīng)因流程重組而帶來(lái)的需求變化也是系統(tǒng)設(shè)計(jì)和開(kāi)發(fā)中的一個(gè)指導(dǎo)思想。

（4）運(yùn)行高效。

如果運(yùn)行效率低下，即使系統(tǒng)功能建設(shè)非常完善，最終也無(wú)法實(shí)現(xiàn)實(shí)用化。由于輸電線(xiàn)路可視化輔助設(shè)計(jì)系統(tǒng)數(shù)據(jù)量大，要確保所選擇的三維GIS平臺(tái)有良好的性能和數(shù)據(jù)加載手段；除上述手段外，還需要進(jìn)行良好的需求控制，避免系統(tǒng)功能的冗余。

（5）開(kāi)放性。

輸電線(xiàn)路三維可視化輔助設(shè)計(jì)系統(tǒng)要實(shí)現(xiàn)與其它專(zhuān)業(yè)軟件的平穩(wěn)“對(duì)接”，設(shè)計(jì)時(shí)就必需確保其有足夠的開(kāi)放性，具有良好的應(yīng)用編程接口和對(duì)業(yè)界標(biāo)準(zhǔn)的遵循，保證各模塊間相互協(xié)調(diào)處理、數(shù)據(jù)共享。

（6）開(kāi)發(fā)期的系統(tǒng)投資重點(diǎn)。

本系統(tǒng)總體投資較大，但GIS軟件平臺(tái)和二次開(kāi)發(fā)所占的費(fèi)用相對(duì)較少，但作為影響系統(tǒng)性能較為關(guān)鍵因素，決定著系統(tǒng)的可用性和實(shí)用性，系統(tǒng)一旦建成后便難以更換平臺(tái)或重新進(jìn)行整體開(kāi)發(fā)。因此在構(gòu)建系統(tǒng)前應(yīng)進(jìn)行大量的調(diào)研工作，并加大對(duì)軟件平臺(tái)和二次開(kāi)發(fā)的預(yù)期投入。

各種專(zhuān)題信息及地理數(shù)據(jù)所占的投資較高，但在系統(tǒng)開(kāi)發(fā)或調(diào)試期間利用率較低，其有效性又極容易失時(shí)，因此建議分步展開(kāi)地理數(shù)據(jù)的采購(gòu)和各種專(zhuān)題信息制作。

（7）GIS系統(tǒng)的選用。

建設(shè)輸電線(xiàn)路三維可視化輔助設(shè)計(jì)系統(tǒng)是一個(gè)投入大、時(shí)間長(zhǎng)的過(guò)程，這要求平臺(tái)供應(yīng)商對(duì)用戶(hù)的應(yīng)用系統(tǒng)提供長(zhǎng)期的支持和維護(hù)。

另外，由于系統(tǒng)所包含的內(nèi)容非常龐雜，技術(shù)涉及面廣，應(yīng)該采用具有廣大用戶(hù)群的GIS產(chǎn)品，從而在技術(shù)支持、產(chǎn)品的穩(wěn)定性和產(chǎn)品的升級(jí)換代等方面得到保證。

2 GIS數(shù)據(jù)

2.1 基礎(chǔ)地理數(shù)據(jù)

地球表面的自然地物和人文地物形狀各異、錯(cuò)綜復(fù)雜、關(guān)系密切，經(jīng)過(guò)抽象簡(jiǎn)化，地球表面的地物可以用下面四大類(lèi)數(shù)據(jù)來(lái)表達(dá)。

（1）數(shù)字線(xiàn)劃數(shù)據(jù)（DLG）：DLG作為大多數(shù)的GIS最為常見(jiàn)的核心數(shù)據(jù)形式，用抽象的圖形表達(dá)地理空間的實(shí)體，非常適合于計(jì)算機(jī)的表達(dá)。

（2）影像數(shù)據(jù)：影像數(shù)據(jù)包括遙感影像和航空影像。由于影像數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)源豐富，生產(chǎn)效率高，并且直觀(guān)而詳細(xì)地記錄了地表的自然現(xiàn)象，因此影像數(shù)據(jù)在現(xiàn)代GIS中起越來(lái)越重要的作用。

（3）數(shù)字高程模型（DEM）：DEM在GIS中已經(jīng)作為專(zhuān)門(mén)空間數(shù)據(jù)來(lái)采集，DEM的精度已經(jīng)逐步成為衡量一個(gè)地理信息系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)。

（4）屬性數(shù)據(jù)：GIS的空間查詢(xún)、空間分析都離不開(kāi)屬性數(shù)據(jù)的支持。正是因?yàn)镚IS存儲(chǔ)了圖形和屬性數(shù)據(jù)，才使GIS內(nèi)容豐富、應(yīng)用廣泛。

GIS數(shù)據(jù)可以由野外數(shù)據(jù)采集、地圖數(shù)字化、攝影測(cè)量、遙感圖像處理等多種方式獲取，在構(gòu)建本系統(tǒng)時(shí)應(yīng)綜合利用以上獲取手段，依據(jù)所要解決問(wèn)題的選擇數(shù)據(jù)獲取手段。對(duì)于輸電線(xiàn)路核心區(qū)域可利航空影像經(jīng)處理生成DEM及DOM等基礎(chǔ)地理數(shù)據(jù)，對(duì)于規(guī)劃走廊可購(gòu)買(mǎi)相關(guān)區(qū)域高分辨遙感衛(wèi)星影像經(jīng)遙感軟件處理獲取三維GIS系統(tǒng)所需的基礎(chǔ)地理數(shù)據(jù)。

2.2 基礎(chǔ)地理數(shù)據(jù)

輸電線(xiàn)路三維可視化輔助設(shè)計(jì)系統(tǒng)不僅要有輸變電設(shè)備的坐標(biāo)、高程信息，還應(yīng)具有各設(shè)備的空間形狀和各種屬性信息。輸變電數(shù)據(jù)包括電廠(chǎng)升壓站、變電、輸電設(shè)備的數(shù)據(jù)等。電廠(chǎng)升壓站：電廠(chǎng)的名稱(chēng)、類(lèi)型、用途、所在地，升壓站構(gòu)架的三維模型、經(jīng)緯度坐標(biāo)和高程。

變電數(shù)據(jù)：變電站和開(kāi)關(guān)站的名稱(chēng)、電壓等級(jí)、性質(zhì)、所在地及全景三維模型，構(gòu)架經(jīng)緯度坐標(biāo)、高程、間隔名稱(chēng)和相序；

輸電設(shè)備：輸電線(xiàn)路名稱(chēng)、編號(hào)、回路數(shù)、設(shè)計(jì)氣象條件、污區(qū)等線(xiàn)路屬性，所有輸電桿塔的三維實(shí)體模型、具體塔位定位坐標(biāo)、高程，絕緣子金具串三維實(shí)體和各種屬性信息，導(dǎo)、地線(xiàn)類(lèi)型、結(jié)構(gòu)、安全系數(shù)和控制導(dǎo)、地線(xiàn)架線(xiàn)的各種屬性信息。

對(duì)于已有竣工圖資料的線(xiàn)路，可結(jié)合桿塔明細(xì)表中的桿塔、呼高、轉(zhuǎn)角度數(shù)、檔距、絕緣串型等信息，并通設(shè)定線(xiàn)路起止端的塔位坐標(biāo)將線(xiàn)路一次性導(dǎo)入系統(tǒng)。

對(duì)于竣工圖資料不全的線(xiàn)路，可通過(guò)外業(yè)數(shù)據(jù)采集，用手持GPS采集構(gòu)架、桿塔等坐標(biāo)，由于此方法耗時(shí)耗力，又無(wú)法直接獲取桿塔高度和導(dǎo)線(xiàn)等屬性信息，故不建議在設(shè)計(jì)院大面積推廣。

3 系統(tǒng)功能用例

3.1 基本功能模塊

輸電線(xiàn)路三維可視化輔助設(shè)計(jì)系統(tǒng)的總體功能模塊包括三維基本功能、歸檔信息查詢(xún)、輔助設(shè)計(jì)功能、數(shù)據(jù)更新維護(hù)和權(quán)限安全管理等。

3.2 三維高級(jí)功能

（1）智能規(guī)劃、選線(xiàn)通過(guò)建立矢量地理信息、設(shè)置障礙物緩沖半徑，系統(tǒng)可自動(dòng)優(yōu)選出若干條線(xiàn)路路徑，分析輸電線(xiàn)路對(duì)耕地、村鎮(zhèn)和廠(chǎng)礦影響，且在交互設(shè)計(jì)過(guò)程中對(duì)控制線(xiàn)路走向的不良地質(zhì)、特殊地質(zhì)等災(zāi)害性地質(zhì)或重點(diǎn)設(shè)施等必須繞避的控制點(diǎn)發(fā)出警告信息等。

（2）二、三維聯(lián)動(dòng)智能排塔定位。系統(tǒng)開(kāi)發(fā)獨(dú)立的排塔定位模塊，要求系統(tǒng)可以在三維場(chǎng)景、二維平面和排塔定位模塊等3個(gè)窗口上聯(lián)動(dòng)操作；在給定導(dǎo)、地線(xiàn)型號(hào)及安全系數(shù)、電壓等級(jí)后，通過(guò)一定的人工干預(yù)（如設(shè)定經(jīng)濟(jì)檔距范圍、增加跨越點(diǎn)、特殊地形強(qiáng)制立塔等），系統(tǒng)可根據(jù)桿塔使用條件、地形特征進(jìn)行智能排塔定位。

（3）走廊范圍內(nèi)三維場(chǎng)景快速建模。排塔定位模塊的平斷面地物與三維場(chǎng)景相關(guān)聯(lián)，即通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)繪和終勘定位后，線(xiàn)路走廊范圍內(nèi)的房屋、橋梁等可以作為矢量立方體直接讀取到三維場(chǎng)景，以便進(jìn)行空間測(cè)量。

（4）相關(guān)電氣計(jì)算及校驗(yàn)。電氣計(jì)算及校驗(yàn)包括：“交叉跨越距離驗(yàn)算”、“桿塔中心位移”、“雙聯(lián)懸垂串長(zhǎng)調(diào)整計(jì)算”、“雙回路塔調(diào)整板計(jì)算”、“導(dǎo)線(xiàn)風(fēng)偏對(duì)障礙物距離驗(yàn)算”、“耐張塔跳線(xiàn)計(jì)算”、“直線(xiàn)塔導(dǎo)線(xiàn)風(fēng)偏計(jì)算”等。

（5）三維金具組裝設(shè)計(jì)與制圖。在三維實(shí)體中對(duì)各種金具串進(jìn)行組裝、拆分等逼真模擬，可進(jìn)行絕緣子串材料的耗量統(tǒng)計(jì)及金具零件查看、編輯功能，能完成材料統(tǒng)計(jì)、重量計(jì)算、尺寸計(jì)算、三維標(biāo)注及任意角度顯示及三維打印出圖等項(xiàng)工作，同時(shí)也可以輸出二維金具組裝施工圖；允許對(duì)金具組裝數(shù)據(jù)庫(kù)和圖形文件的內(nèi)容隨時(shí)進(jìn)行修改和補(bǔ)充，對(duì)金具部件的部分信息編輯等項(xiàng)工作。

4 系統(tǒng)運(yùn)行的作業(yè)流程

4.1 可研、初步設(shè)計(jì)流程

圖1為可研、初步設(shè)計(jì)階段線(xiàn)路設(shè)計(jì)人員的主作業(yè)流程，新建工程由項(xiàng)目經(jīng)理創(chuàng)建，未按流程建立的工程數(shù)據(jù)存放于本地計(jì)算機(jī)，補(bǔ)充手續(xù)后方可上傳。

4.2 施工圖設(shè)計(jì)流程

圖2為施工圖設(shè)計(jì)階段線(xiàn)路設(shè)計(jì)人員的主操作流程，設(shè)計(jì)人員由項(xiàng)目經(jīng)理指任，主作業(yè)流程的所有數(shù)據(jù)均存放于系統(tǒng)服務(wù)器中，同時(shí)系統(tǒng)允許將數(shù)據(jù)由服務(wù)器下載到本地計(jì)算機(jī)，以用于脫機(jī)工作或本地備份。

4.3 竣工圖設(shè)計(jì)流程

圖3為竣工圖設(shè)計(jì)階段線(xiàn)路設(shè)計(jì)人員的主操作流程，主作業(yè)流程的所有數(shù)據(jù)均存放于系統(tǒng)服務(wù)器中。

5 結(jié)語(yǔ)

輸電線(xiàn)路三維可視化輔助設(shè)計(jì)系統(tǒng)的研究方向和適用范圍包括輸電線(xiàn)路項(xiàng)目的設(shè)計(jì)資料檢索、前期路徑初選、可行性研究、初步設(shè)計(jì)，積極探索線(xiàn)路三維施工圖設(shè)計(jì)和數(shù)字化移交的深度應(yīng)用。

實(shí)現(xiàn)真正意義上的線(xiàn)路三維施工圖設(shè)計(jì)無(wú)成功先例和經(jīng)驗(yàn)可循，具體實(shí)施時(shí)難度較大，存在一定的風(fēng)險(xiǎn)，本方案可分階段實(shí)施，但在系統(tǒng)必須留有擴(kuò)展能力，為后期實(shí)現(xiàn)全部功能創(chuàng)造條件；由于本系統(tǒng)的信息量大，而大部分基礎(chǔ)測(cè)繪成果屬于國(guó)家秘密，高精度的基礎(chǔ)地理數(shù)據(jù)會(huì)不同程度地增加失、泄密風(fēng)險(xiǎn)，因此建議盡量避免集成平臺(tái)中涉及涉密的基礎(chǔ)地理數(shù)據(jù)，并加強(qiáng)基礎(chǔ)地理數(shù)據(jù)的保密管理。

參考文獻(xiàn)

[1]劉宜灼.SkyLine支持下的電力選線(xiàn)三維系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J].地理空間信息，2010（5）：24-26.

[2]毛克，劉江龍，劉永強(qiáng).Google Earth三維選線(xiàn)技術(shù)在高壓送電線(xiàn)路中的應(yīng)用[J].電力勘測(cè)設(shè)計(jì)，2010（4）：25-28.

[3]閻平，熊曉光，蔣榮安，等.應(yīng)用高分辨率衛(wèi)片三維選線(xiàn)平臺(tái)進(jìn)行規(guī)劃選線(xiàn)[J].電力勘測(cè)設(shè)計(jì)，2008（4）：58-61.

[4]邱贊富，陽(yáng)德勝.機(jī)載激光掃描數(shù)碼攝影測(cè)量系統(tǒng)在公路勘測(cè)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用[J]. 公路工程，2008（1）：93-96，105.

[5]杜紅星，周安荔.三維可視化鐵路選線(xiàn)輔助設(shè)計(jì)系統(tǒng)研究[J].鐵道工程學(xué)報(bào)，2004（1）：48-51.

[6]高洪深.決策支持系統(tǒng)（DSS）理論與方法[M].北京：清華大學(xué)出版社，2009.

[7]劉耀.論決策支持系統(tǒng)的應(yīng)用現(xiàn)狀和發(fā)展前景[J].計(jì)算機(jī)與現(xiàn)代化，2000（2）：29-44.

[8]田軍等.我國(guó)決策支持系統(tǒng)應(yīng)用研究的進(jìn)展[J].科技導(dǎo)報(bào)，2005，23（7）：71-75.

[9]朱六璋.淺析電網(wǎng)運(yùn)行調(diào)度決策支持系統(tǒng)的應(yīng)用[J].安徽電力，2005，22（2）：6-9.

[10]洪冰.數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)技術(shù)在電力營(yíng)銷(xiāo)決策支持系統(tǒng)的應(yīng)用[J].電工技術(shù)，2007（9）：15-16.

[11]郭召松.火電廠(chǎng)應(yīng)急救援決策支持系統(tǒng)研究[D].中國(guó)地質(zhì)大學(xué)，2010.

[12]顧曉輝，馮林橋，周明.面向?qū)ο蟮目梢暬娏ο到y(tǒng)分析軟件研究[J].電力自動(dòng)化設(shè)備，2001（3）：12-14.

[13]李廣榮，程鳳娟，皮微云.3dsmax 7三維與動(dòng)畫(huà)設(shè)計(jì)精彩實(shí)例[M].北京：清華大學(xué)，2005：25-33.

[14]路由.3DStudioMAX5.0基礎(chǔ)造型方法[M].武漢：武漢大學(xué)出版社，2004：1-6.

[15]石華軍，萬(wàn)明忠.三維地理信息系統(tǒng)與電網(wǎng)數(shù)字化管理[J].電力勘測(cè)設(shè)計(jì)，2004（3）：64.

[16]郝齊輝.虛擬現(xiàn)實(shí)中復(fù)雜形體的LOD模型研究[D].鄭州大學(xué)，2006.