（中国能源建设集团云南省电力设计院有限公司云南省昆明市650051）
摘要：随着计算机技术的普及应用以及电网工程项目管理水平的不断提高中,管理信息化已成主要趋势。线路工程设计成果三维可视化在评审中起到了重要参考作用，航测技术、卫片遥感等技术的推广应用，为线路工程设计成果实现直观的三维可视化提供了有利条件。
关键词：GIS系统；三维模型；瓦片金字塔；动态分段；三维可视化；道亨MYL文件
引言：近年来，随着计算机图形学的迅猛发展和计算机硬件性能的成倍提高使得三维可视化技术日益完善，国内外已经研究和开发了很多三维可视化系统。其中著名的Google公司发布了GoogleEarth全球三维可视化平台以及NASA推出的WorldWind可视化平台都能实现基于互联网络的全球影像和DEM数据的可视化。ESRI公司在ArcGIS中发布了一个基于多分辨率全球数据的三维可视化模块ArcGlobe,对矢量地理数据能够进行良好的支持。但在电力行业应用不多，通过三维GIS、信息系统集成等先进技术手段，实现设计成品电子化移交的统一管理与三维可视化展现，为全面深化全寿命周期服务。随着航测技术推广应用，地形、线路、杆塔等成果的三维可视化已经可以实现，以三维可视化技术为基础，对线路三维全景及设计产品进行整合，通过线路工程设计成果三维可视化，使设计成果的表现形式上得到更直观的表观。
三维地理信息加载
地理信息系统简称GIS（GeographicInformationSystem），它是指为收集、管理、操作、分析和显示空间数据的计算机软、硬件系统，具有强大的处理空间数据的能力，在电力行业内，GIS的应用也已经深入到各个方面，如电网工程建设施工招投标、输电线路的前期设计、电网运行和台帐管理等方面，都已经有成功的应用案例。相比于二维GIS，三维GIS在空间信息的展示和多维度的空间分析上更具优势。相比二维GIS，三维GIS为空间信息的展示提供了更丰富、逼真的平台，使人们将抽象难懂的空间信息可视化和直观化，人们结合自己相关的经验就可以理解，从而做出准确而快速的判断。
电力设施三维可视化技术是数字化电力系统的一个重要支撑技术，它充分利用了空间的第三个维度，相对传统二维显示方式具备更强的信息表达能力，能更高效、直观地表达电网中的大量信息。借助三维可视化技术，我们可以把所有电网建设资源以虚拟现实的形式直观地展现在用户面前，直观、真实地展现电力要素的三维信息及综合特征。
图1
三维模型快速加载、创建与渲染
对象建模技术是利用统一三维模型驱动引擎，将不同格式三维模型的结构解析、位置解析、渲染方法进行统一。从而支持以插件模式，将DWG模型、DGN模型、Colada模型、X模型等多种三维模型在系统中进行动态插入。而插入后的模型，根据面向对象的抽象建模原理，将模型的形状、行动、位置、属性进行统一序列化过程，即对一种模型建立一种序列标识。基于序列标识，根据模型不同的语义特征建立模型、实体属性、实体位置三个特征库进行管理，从而实现在三维场景中，交互式、实时化的插入、移动、编辑三维模型。
细节层次模型技术（LOD）是将原始的多面体建立面片模型，并根据视景远近不同，对原始的面片几何模型按不同的逼近程度进行简化，以减少面片结构中的拓扑边和结构面的数量，从而达到在不影响视觉效果的情况下降低数据复杂程度和IO吞吐量的目的，从而提高多面体数据的访问和渲染效率。
多级分层瓦片金字塔及加密技术
涉及到得影像数据量非常庞大，如此海量空间数据要进行有效地管理和渲染应用，必须运用先进的数据调度技术。金字塔瓦片技术能很好地解决海量数据的显示和调度，它最显著的特点是能够保证全息地图模块在调度数据时，不用加载所有数据，只需要从服务器获取需要的几个瓦片范围的数据进行展示，所以决定采用此技术进行影像数据发布。
通过对第0级影像进行四叉树分解，即平均分成四个像元，再在第0级的基础上进行细分，这样逐级分解最终将第n级影像分解为相应层数下的多个大小相同的像元。如下图1：
金字塔是一种多分辨率层次模型。当绘制地形场景时，在保证显示精度的前提下，为了提高显示速度，不同区域通常需要不同分辨率的数字高程模型数据和影像纹理数据，数字高程模型金字塔和影像金字塔则可以直接提供这些数据而无需进行实时重采样。尽管金字塔模型增加了数据的存储空间，但能够减少完成地形绘制所需的总的时间。分块的金字塔瓦片模型还能够进一步减少数据访问量，提高系统的输入、输出效率，从而提升系统的整体性能。当地形显示窗口大小固定时，采用金字塔瓦片模型可以使数据访问量基本保持不变。金字塔瓦片模型的这一特性对海量地形实时可视化是非常重要的。
目标瓦片搜索实际上是伴随着分辨率搜索。如果采用一种分辨率，则只涉及层搜索和区域搜索。对于采用视点相关LOD（LevelofDetail)技术的地形可视化系统，则需要不同的区域对应不同分辨率的地形数据。因此在瓦片搜索过程中需要进行分辨率测试。目标瓦片搜索采用由粗到细、层层推进的策略。
同时，为了保证服务器和客户端的数据安全性，对单个瓦片数据采用了独创的evg加密文件格式，使数据只能在本平台中使用。
线性电力对象动态分段技术
动态分段（DynamicSegmentation）思想是由美国威斯康星交通厅戴维•弗莱特于1987年首先提出的。该思想解决了处理线性特征信息时所遇到的问题，是一种新的线性特征的动态分析、现实和绘图技术。它是利用线性参考系统和相应算法，在需要分析、显示、查询及输出时，动态计算出属性数据的空间位置，即动态地完成各种属性数据集的显示、分析及绘图的一种方法。动态分段具有如下特点：
1）无需重复数字化就可进行多个属性集的动态显示和分析，减少了数据冗余。
2）并没有按属性数据集对电力输送线路进行真正的分段，只是在需要分析、查询时，动态地完成各种属性数据集的分段显示。
3）所有属性数据集都建立在同一线路位置描述的基础上，即属性数据组织独立于线路位置描述，独立于线路基础底图，因此易于数据的更新和维护。
4）可进行多个属性数据集的综合查询和分析。
道亨计算文件解析建模
GIS已成为电力系统规划与设计中不可替代的强有力的工具，但是现有GIS是以传统地形图和遥感影像为基础构建的，它对电力设施的细节缺乏表现能力。通过三维可视化软件，最终利用道亨提供三维电力设施数据（MYL文件）建立杆塔三维模型，使得利用道亨提供三维电力设施数据（MYL文件）和GIS的空间空间展示功能可使二者优势互补，GIS与道亨相结合可以取长补短，更好发挥各自的效益。通过数据转换，实现电力设施在GIS中的三维可视化，在三维GIS中展现线路布局以及相关的属性信息。
道亨MYL数据解析转换是GIS与道亨交互结合的关键，通过使用给定的MYL数据结构，进行电力设备结构的解析建模，之后保存成读取高效的三维模型文件进行三维展示。
送电线路三维可视化软件
以上关键技术可以实现送电线路三维可视化软件编制，选择具有结构合理、灵活、健壮的.NET技术体系，利用VisualStudio2008编程环境进行开发。选择先进的三维GIS基础平台EV-Globe，具有响应迅速、模拟逼真、渲染高效等要求。利用高效先进的送电线路三维可视化软件，依据电力设施设计图纸，1：1比例建模，真实还原电力设施。并结合电力设施空间位置信息，在三维平台中进行模拟展示。
结语及总结
软件编制解决的重点问题有：1、利用杆塔计算数据自动生成较为准确的杆塔模型，完成解析后自动将该塔型的三维模型入库。2、以杆塔定位成果表和杆塔设计明细表为“引导文件”，以数据库数据为核心，自动查寻设计线路中各“部件”，并在三维地形中实现自动“栽种”，并将统一管理输入的各类设计文件。3、三维可视化软件实现数据打包程序，并对打包的数据进行一定加密处理，实现脱网的单机版应用。4、多渠道收集整理三维可视化软件系统所需要的各类矢量数据，并完成坐标、投影转换。
线路工程设计成果实现三维可视化，在设计成品展示方面有较大的进步，三维可视化数据成果包括地形、地貌、杆塔、导线等主要成果的三维展现。基于影像和地面模型的三维可视化技术应用，较易取得业主认可，有利于无人机航测业务的推广。综合运用各种先进技术，搭建先进的基础数据资源三维平台，实现了本省的地形三维建模以及杆塔计算文件的自动解译，在地理信息细致准确描述、电力杆塔真实还原的基础上，可将该技术延伸至线路三维设计以及工程前期规划中。
参考文献：
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