电力三维地理信息平台建设中数据生产及应用电力三维地理信息平台建设中数据生产及应用.doc

1 引言 　　随着地理信息技术的不断发展，三维地理信息技术在电力行业得到了广泛而深入的应用。电力三维地理信息平台利用先进的地理信息、遥感及虚拟现实技术，对海量基础地理信息、电力业务数据进行有机结合，对电力设备应用场景进行三维仿真模拟，实现与地理信息数据相结合的电网三维设计、施工运行管理、故障抢修、安全监控等，提升了电力部门管理和决策水平。 　　数据是三维地理信息平台建设的重要组成部分。在电力三维地理信息平台建设中，每个环节都伴随有大量数据生成、采集、处理，以供平台分析展示，因此科学的数据处理流程是平台成功建设及应用的关键。本文基于自主研发的NSC Globe产品对电力三维地理信息平台建设中数据处理关键生产技术进行研究，总结了一套合理、规范、高效的海量数据处理流程，以提高平台建设效率，促进三维地理信息技术在电力行业的应用。 2 平台介绍 　　NSC Globe是自主研发的三维地理信息平台，该平台利用多源、多尺度空间数据与分布式管理技术以及网络环境下异构GIS数据集成与互操作技术，创建了基于网格渐进传输的三维调度与渲染引擎。结合现阶段智能化电网相关需求，实现了信息模式的共享、系统数据的整合，提供二次开发、服务发布、数据处理以及网络浏览的一整套解决方案，为智能电网信息化建设提供服务。主要功能包括：海量、多源数据集成，电网三维模型精细化渲染、专业空间三维分析、多相机浏览、矢量数据多层融合及实时渲染、多种对象绘制等。 图1 NSC Globe平台体系结构图 3 平台数据生产技术及流程研究 3.1 海量影像及DEM数据生产 3.1.1 数据类型及来源 　　影像及DEM是构建电力三维地理信息平台的基础。为了满足电力行业的应用需求，构建多尺度的电力三维应用场景，需航空影像、遥感影像、无人机影像、DEM数据等多源、多分辨率数据的支撑。 表1 NSC Globe平台影像、DEM数据情况 3.1.2 数据预处理 　　影像及DEM数据需进行预处理，影像需进行调色、匀光、拼接、裁切等处理，DEM数据需进行投影转换、格式转换等预处理。 3.1.2 金字塔瓦片制作 　　为了实现海量数据的快速调度与渲染，NSC Globe平台采用金字塔层级结构对影像及DEM数据进行分级分块管理，因此需构建金字塔瓦片。电力行业的应用需求具有一定的特殊性，影像多沿输电线路走向呈条带状，跨度长达几千公里，因此数据量特别巨大而且数据类型复杂。利用Global Mapper等现有商业软件进行多源海量数据的瓦片生产存在以下几方面的问题：1、大数据量瓦片生产效率低;2、在输出JPG格式瓦片时难以实现不同图层多源影像无缝拼缝;3、缺少对海量瓦片成果文件定位检查的手段。为了解决上述问题，进行了大量试验研究，设计开发了海量瓦片数据生产工具集，实现了瓦片批量生产、瓦片无缝拼接、瓦片自动检查、瓦片加密、瓦片挑选、DEM瓦片编辑等功能，优化了处理流程，极大的提高了生产效率。 3.2 三维电力设备建模 　　平台建设中需向设计单位收集电力设备图纸对杆塔及其附属设施、变电站、换流站等进行三维建模。 3.2.1 建模平台的选择 　　目前主流的建模平台有Bentley、3ds Max、AutoCAD，对三种建模平台的优缺点进行了对比分析，以选择适用的平台。Betnley平台功能更完善，操作更加便捷，建模效率最高，有专业的钢结构建模产品，适用于工业设备的精细化建模;3ds Max 平台在模型渲染及表现效果上，具有明显的优势;AutoCAD平台在建模效率及效果上较上述两者无明显优势，但更符合电力设计人员的操作习惯。结合NSC Globe平台下电力设备的建模需求，最终确定精细复杂模型如变电站等使用Betnley平台建模，单线结构的杆塔模型使用3ds Max平台建模。 3.2.2 建模标准的确定及建模方法 　　建模标准方面，为了保证建模工作的规范性，研究制定了详细的建模标准。依据电力行业应用需求确定建模精度，分为基本、标准、精细三个等级，对每个等级下建模内容、精度做出了详细的要求;依据NSC Globe平台的要求，确定了模型的单位、坐标系、原点、格式、命名规则、内部组织结构等。 　　建模方法方面，采用模型复用、简化及LOD技术，本文使用对象建模技术对原始电网模型进行结构解析，以设备对象为建模单元，通过引用关系组装电网模型。这种模型组织方式保证了电网模型的局部设备的独立性与全局模型的完整性。各个设备模型得到充分复用，提高了资源利用率，减少了模型的内存消耗。以变电站为例，变电站由主变压器、配电变压器、断路器、电抗器等一系列设备组成，这些设备在变电站中可能同时存在多个。在建模的时候，每个设备单独建模，之后根据设备的位置、属性建立模型与空间上的引用关系，构建完整的变电站模型。另外通过模型简化以及LOD技术实现多级模型的制作，