三維GIS技術(shù)在輸電線路狀態(tài)監(jiān)測中的應(yīng)用

劉小金

摘 要：GIS技術(shù)作為一項現(xiàn)代科技，已經(jīng)被運用于輸電線路狀態(tài)監(jiān)測與檢修中，改變了傳統(tǒng)的輸電線路狀態(tài)監(jiān)測模式，提高了監(jiān)測效率，能夠?qū)旊娋€路進行全方位的仿真與模擬，確保了線路功能的發(fā)揮。本文首先介紹了GIS技術(shù)原理，然后分析了該技術(shù)在輸電線路狀態(tài)監(jiān)測中的應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：三維GIS技術(shù)；輸電線路；狀態(tài)監(jiān)測；應(yīng)用

中圖分類號：TM726 文獻標識碼：A

GIS技術(shù)的有效應(yīng)用，為人們提供了一個三維立體空間，特別是現(xiàn)代計算機技術(shù)、云計算技術(shù)等的發(fā)展，為GIS技術(shù)提供了全新的出路，將其應(yīng)用于輸電線路檢測中，不僅能對輸電線路的全景進行模擬仿真，為輸電線路的狀態(tài)監(jiān)測創(chuàng)造有利條件，也實現(xiàn)了對輸電線路的全方位檢修與維護，確保其運行質(zhì)量。

1.GIS技術(shù)下的輸電線路狀態(tài)監(jiān)測原理

1.1 地景可視化原理

三維GIS技術(shù)運用的關(guān)鍵就是對輸電線路所處區(qū)域進行三維立體的仿真，達到大數(shù)據(jù)、地景等之間的交替展示，其中的主要原理體現(xiàn)為：在確保地域景色、環(huán)境的特點細致地呈現(xiàn)基礎(chǔ)上，來控制其中的數(shù)據(jù)量，達到相互呼應(yīng)的目標。

1.2 基于多線程的動態(tài)LOD技術(shù)

對一個大范圍的地域地形進行高效仿真、模擬，是現(xiàn)代信息技術(shù)研究的一大方向，能夠?qū)崿F(xiàn)各種技術(shù)的集成運用，其中主要包括：模型簡化、現(xiàn)場剪裁等。為了提高渲染速度，要對數(shù)據(jù)實施簡化處理，確保良好視覺效果的基礎(chǔ)上要控制數(shù)據(jù)量，實際監(jiān)測過程中應(yīng)該根據(jù)客觀地形條件的調(diào)整來科學地篩選與更新數(shù)據(jù)信息，確保地形數(shù)據(jù)處于動態(tài)變化中。

要想達到地域場景、地形條件等的高效模擬，則要對不同地形數(shù)據(jù)塊實施LOD分層，具體則要參照以下標準：第一，地形數(shù)據(jù)塊幾何中心和視線中心二者間的偏角，及其同視點二者的距離。

要把一切和場景相關(guān)的地貌、地形信息、數(shù)據(jù)等劃分為若干個細節(jié)層，就能夠在不同的細節(jié)層次中看到詳細的輸電線路信息、數(shù)據(jù)，而且具有動態(tài)觀察功能，能夠伴著某個試點的轉(zhuǎn)移來了解各個區(qū)域的具體情況、景象等，而且也能確保視點所要觀察的部位的細節(jié)的層次沒有任何變化，能夠有效控制圖像的不良跳動，具體圖示如圖1所示。

圖1中，當矩形方塊的面積越小，意味著越能高清晰地分辨出輸電線路的地形、地貌狀況，E屬于觀察者的角度，同視點較近的位置，調(diào)度高分辨率數(shù)據(jù)。

1.3 基于金字塔結(jié)構(gòu)的地形數(shù)據(jù)

整個GIS系統(tǒng)中，主要依托于以下數(shù)據(jù)技術(shù)，例如：衛(wèi)星影像、激光雷達、高程DEM等，需要供應(yīng)一種能夠妥善適應(yīng)高效調(diào)度的存儲技術(shù)，這樣才能實現(xiàn)三維地形的高效呈現(xiàn)，眾多的存儲結(jié)構(gòu)中，金字塔地形結(jié)構(gòu)則相對成熟，具體的構(gòu)建步驟為：

第一，將最初的地形數(shù)據(jù)成為金字塔的底部結(jié)構(gòu)，也就是最底層，以此為基礎(chǔ)通過像素合成的模式注漿生成以上一層，通過這種方式來逐步搭建一個瓦片金字塔，具體如圖2所示。

2.在線監(jiān)測設(shè)備的立體可視化

GIS三維造型背景下所繪制出的模型實際出現(xiàn)了以下兩大挑戰(zhàn)：第一，三維模型相對復雜，使得現(xiàn)有的計算機系統(tǒng)無法妥善處理與適應(yīng)，而且網(wǎng)絡(luò)寬帶具有局限性，無法讓三維模型高效、及時地顯示，必須控制模型的復雜度，盡量控制系統(tǒng)內(nèi)部要處理的多邊形，確保其幾何性質(zhì)，而且能夠達到適時交互。

對于GIS系統(tǒng)從產(chǎn)生到實際應(yīng)用中，經(jīng)歷了一個發(fā)展的過程，特別是編碼模式的選擇，全新的編碼方式同GIS技術(shù)之間有效配合，達到了對各項設(shè)備的在線監(jiān)測，提高了監(jiān)測準確度，解除了舊式技術(shù)的不足。其中頂點簡化算法得到了應(yīng)用。

3.三維GIS輸電線路在線狀態(tài)監(jiān)測與模擬

現(xiàn)階段，三維GIS技術(shù)有了全新的發(fā)展與進步，正在建立起以生產(chǎn)管理系統(tǒng)數(shù)據(jù)為地基，借助于高精度三維立體數(shù)據(jù)，不僅能實現(xiàn)對輸電線路的狀態(tài)監(jiān)測與模擬，也能實現(xiàn)其他多種功能，屬于一個綜合應(yīng)用平臺，具體功能是指：三維模型觀察、桿塔定位、立體數(shù)據(jù)分析等，同時，也能達到對整個輸電線路異常問題的排查與監(jiān)測。

3.1 監(jiān)測雷電

參照所要監(jiān)測的輸電線路，將一系列參數(shù)數(shù)據(jù)輸入系統(tǒng)，例如：走廊半徑、終始時間等來最終得到雷電的相關(guān)數(shù)據(jù)，將線路所處地域的地形條件、地域環(huán)境、自然地理特征等作為參考的基礎(chǔ)性數(shù)據(jù)，達到對各個地域的雷電強度的統(tǒng)計，同時，也要查詢各個地域雷電的密度，將其作為雷電防范與改造的基礎(chǔ)性數(shù)據(jù)。

3.2 覆冰監(jiān)測

覆冰主要是氣象環(huán)境、客觀自然環(huán)境所致，對此則要對目標線路周圍的一切數(shù)據(jù)，例如：溫度變化量、電流泄漏量、地線拉力等加以查詢、查找，對應(yīng)獲得輸電線路的覆冰狀態(tài)。

3.3 風偏檢測

三維GIS技術(shù)同樣能夠?qū)徍孙L偏狀況，能夠?qū)U塔頭間隙的風偏情況加以審核，從而得出風偏結(jié)論。先利用GIS系統(tǒng)來定位一個區(qū)域內(nèi)的輸電線路，再借助監(jiān)測系統(tǒng)重點從線路的弧垂閃絡(luò)、舞動情況等方面進行檢測，將監(jiān)測到的風偏數(shù)據(jù)，憑借GPRS傳輸至中心監(jiān)控系統(tǒng)，如果發(fā)現(xiàn)任何故障問題，整個系統(tǒng)則將傳遞出警示性信號和信息，為故障處理提供依據(jù)。

3.4 污穢監(jiān)測

可以借助GIS技術(shù)來檢查、審核污染區(qū)域的絕緣情況，從而為線路的維護與檢修供應(yīng)所需的數(shù)據(jù)、依據(jù)，借助已經(jīng)形成的污穢區(qū)的地形圖，絕緣子的類型、結(jié)構(gòu)高度等一系列數(shù)據(jù)來主動計算得出各類桿塔所在地域的數(shù)據(jù)、信息，從中得出桿塔的絕緣配置狀態(tài)，對應(yīng)得出不同桿塔能否達到絕緣配置的規(guī)定。

3.5 防雷質(zhì)量監(jiān)測

借助于GIS技術(shù)，來審核輸電線路所在地域的絕緣水平，從而為輸電線路的整改、維修等創(chuàng)造條件，再運用已經(jīng)得出的污穢地域的相關(guān)參數(shù)，例如：絕緣子型號、結(jié)構(gòu)高度、爬距等，能夠自動化生成各類桿塔所在位置的污染狀況，也能得出這些桿塔的絕緣水平，最后明確此桿塔能否達到絕緣配置的相關(guān)規(guī)定。

3.6 輸電線路在線監(jiān)測的三維可視化顯示

現(xiàn)階段，三維GIS技術(shù)已經(jīng)全面實現(xiàn)了輸電線路的在線化監(jiān)測，能夠妥善獲得相關(guān)的地理信息數(shù)據(jù)，然而，因為三維可視化管理依然有待研究與發(fā)展，目前的功能局限于單純的圖景現(xiàn)實，無法體現(xiàn)出數(shù)據(jù)平臺的獨特優(yōu)勢，要想獲得較好的服務(wù)，就必須對輸電線路在線監(jiān)測系統(tǒng)進行適時地更新，要盡量達到監(jiān)測數(shù)據(jù)與GIS數(shù)據(jù)之間的充分融合，從而達到可視化的效果。

結(jié)語

三維GIS技術(shù)為輸電線路的狀態(tài)監(jiān)測提供了一個更好的發(fā)展方向，實現(xiàn)了對輸電線路的狀態(tài)監(jiān)測、動態(tài)跟蹤，提高了輸電線路運行效率，能夠確保及時發(fā)現(xiàn)問題，提高狀態(tài)監(jiān)測效率，確保了輸電線路的安全。

參考文獻

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