三维GIS技术在输电线路状态监测中的应用

刘小金

摘 要：GIS技术作为一项现代科技，已经被运用于输电线路状态监测与检修中，改变了传统的输电线路状态监测模式，提高了监测效率，能够对输电线路进行全方位的仿真与模拟，确保了线路功能的发挥。本文首先介绍了GIS技术原理，然后分析了该技术在输电线路状态监测中的应用。

关键词：三维GIS技术；输电线路；状态监测；应用

中图分类号：TM726 文献标识码：A

GIS技术的有效应用，为人们提供了一个三维立体空间，特别是现代计算机技术、云计算技术等的发展，为GIS技术提供了全新的出路，将其应用于输电线路检测中，不仅能对输电线路的全景进行模拟仿真，为输电线路的状态监测创造有利条件，也实现了对输电线路的全方位检修与维护，确保其运行质量。

1.GIS技术下的输电线路状态监测原理

1.1 地景可视化原理

三维GIS技术运用的关键就是对输电线路所处区域进行三维立体的仿真，达到大数据、地景等之间的交替展示，其中的主要原理体现为：在确保地域景色、环境的特点细致地呈现基础上，来控制其中的数据量，达到相互呼应的目标。

1.2 基于多线程的动态LOD技术

对一个大范围的地域地形进行高效仿真、模拟，是现代信息技术研究的一大方向，能够实现各种技术的集成运用，其中主要包括：模型简化、现场剪裁等。为了提高渲染速度，要对数据实施简化处理，确保良好视觉效果的基础上要控制数据量，实际监测过程中应该根据客观地形条件的调整来科学地筛选与更新数据信息，确保地形数据处于动态变化中。

要想达到地域场景、地形条件等的高效模拟，则要对不同地形数据块实施LOD分层，具体则要参照以下标准：第一，地形数据块几何中心和视线中心二者间的偏角，及其同视点二者的距离。

要把一切和场景相关的地貌、地形信息、数据等划分为若干个细节层，就能够在不同的细节层次中看到详细的输电线路信息、数据，而且具有动态观察功能，能够伴着某个试点的转移来了解各个区域的具体情况、景象等，而且也能确保视点所要观察的部位的细节的层次没有任何变化，能够有效控制图像的不良跳动，具体图示如图1所示。

图1中，当矩形方块的面积越小，意味着越能高清晰地分辨出输电线路的地形、地貌状况，E属于观察者的角度，同视点较近的位置，调度高分辨率数据。

1.3 基于金字塔结构的地形数据

整个GIS系统中，主要依托于以下数据技术，例如：卫星影像、激光雷达、高程DEM等，需要供应一种能够妥善适应高效调度的存储技术，这样才能实现三维地形的高效呈现，众多的存储结构中，金字塔地形结构则相对成熟，具体的构建步骤为：

第一，将最初的地形数据成为金字塔的底部结构，也就是最底层，以此为基础通过像素合成的模式注浆生成以上一层，通过这种方式来逐步搭建一个瓦片金字塔，具体如图2所示。

2.在线监测设备的立体可视化

GIS三维造型背景下所绘制出的模型实际出现了以下两大挑战：第一，三维模型相对复杂，使得现有的计算机系统无法妥善处理与适应，而且网络宽带具有局限性，無法让三维模型高效、及时地显示，必须控制模型的复杂度，尽量控制系统内部要处理的多边形，确保其几何性质，而且能够达到适时交互。

对于GIS系统从产生到实际应用中，经历了一个发展的过程，特别是编码模式的选择，全新的编码方式同GIS技术之间有效配合，达到了对各项设备的在线监测，提高了监测准确度，解除了旧式技术的不足。其中顶点简化算法得到了应用。

3.三维GIS输电线路在线状态监测与模拟

现阶段，三维GIS技术有了全新的发展与进步，正在建立起以生产管理系统数据为地基，借助于高精度三维立体数据，不仅能实现对输电线路的状态监测与模拟，也能实现其他多种功能，属于一个综合应用平台，具体功能是指：三维模型观察、杆塔定位、立体数据分析等，同时，也能达到对整个输电线路异常问题的排查与监测。

3.1 监测雷电

参照所要监测的输电线路，将一系列参数数据输入系统，例如：走廊半径、终始时间等来最终得到雷电的相关数据，将线路所处地域的地形条件、地域环境、自然地理特征等作为参考的基础性数据，达到对各个地域的雷电强度的统计，同时，也要查询各个地域雷电的密度，将其作为雷电防范与改造的基础性数据。

3.2 覆冰监测

覆冰主要是气象环境、客观自然环境所致，对此则要对目标线路周围的一切数据，例如：温度变化量、电流泄漏量、地线拉力等加以查询、查找，对应获得输电线路的覆冰状态。

3.3 风偏检测

三维GIS技术同样能够审核风偏状况，能够对杆塔头间隙的风偏情况加以审核，从而得出风偏结论。先利用GIS系统来定位一个区域内的输电线路，再借助监测系统重点从线路的弧垂闪络、舞动情况等方面进行检测，将监测到的风偏数据，凭借GPRS传输至中心监控系统，如果发现任何故障问题，整个系统则将传递出警示性信号和信息，为故障处理提供依据。

3.4 污秽监测

可以借助GIS技术来检查、审核污染区域的绝缘情况，从而为线路的维护与检修供应所需的数据、依据，借助已经形成的污秽区的地形图，绝缘子的类型、结构高度等一系列数据来主动计算得出各类杆塔所在地域的数据、信息，从中得出杆塔的绝缘配置状态，对应得出不同杆塔能否达到绝缘配置的规定。

3.5 防雷质量监测

借助于GIS技术，来审核输电线路所在地域的绝缘水平，从而为输电线路的整改、维修等创造条件，再运用已经得出的污秽地域的相关参数，例如：绝缘子型号、结构高度、爬距等，能够自动化生成各类杆塔所在位置的污染状况，也能得出这些杆塔的绝缘水平，最后明确此杆塔能否达到绝缘配置的相关规定。

3.6 输电线路在线监测的三维可视化显示

现阶段，三维GIS技术已经全面实现了输电线路的在线化监测，能够妥善获得相关的地理信息数据，然而，因为三维可视化管理依然有待研究与发展，目前的功能局限于单纯的图景现实，无法体现出数据平台的独特优势，要想获得较好的服务，就必须对输电线路在线监测系统进行适时地更新，要尽量达到监测数据与GIS数据之间的充分融合，从而达到可视化的效果。

结语

三维GIS技术为输电线路的状态监测提供了一个更好的发展方向，实现了对输电线路的状态监测、动态跟踪，提高了输电线路运行效率，能够确保及时发现问题，提高状态监测效率，确保了输电线路的安全。

参考文献

[1]史方舟.三维GIS输电线路管理系统的研究与应用[D].东北师范大学，2012.

[2]康来，瞿师，杨冰，等.大规模GIS数据三维可视化系统设计与实现[J].系统仿真学报，2009（S1）：166-169.endprint