遥感三维可视化技术在输电线路选线中的应用

王兴华 许成昊 陈锟

[摘    要 ]随着现代化信息技术的不断发展，我国的输电线路建设当中的遥感技术和三维可视化技术得到了广泛的应用，遥感三维可视化的技术可以利用遥感图像来实现技术的合成，建立起三维模型，进行三维影像动画的生成，为设计人员对输电线路的建设提供了最直观形象的基础条件。文章首先对遥感影像处理技术进行了概述，其次对地形三维可视化进行了分析，最后对于具体案例来展开了分析和研究。

[关键词]遥感图像;三维可视化;输电线路

[中图分类号]TM63 [文献标志码]A [文章编号]2095–6487（2021）06–0–02

[Abstract]With the continuous development of modern information technology ， remote sensing technology and 3 D visualization technology in Chinese transmission line construction are widely applied . The technology can realize the technology synthesis ， establish 3 D model ， and provide the basic condition of transmission lines .In this paper ， the remote sensing image processing technology ， the 3 D visualization of terrain ， and finally the analysis and research .

[Keywords]remote sensing images ; 3 D visualization ; power transmission lines

在传统的输电工程选线的操作方式当中，需要搜集相关的技术资料，设计出几个可行的线路方案，经过对比分析选择一个经济合理的线路。在此种方式下对勘测设计人员的经验和水平依赖程度相对较高，在视野局限性方面会受到一定的限制。因此在此种方式对于电力建设已经不能充分的满足。在现代化的输电线路选线过程当中，充分利用遥感三维可视化的技术，可以实现对数据的模型组建，成为可视化三维技术，实现大范围的路径优选，最终获取最优线路，提升经济效益。

1 遥感影像处理

遥感影像包括着航空影像（灰度影像、真彩色影像和彩红外影像等）和各类卫星影像。对于遥感影像当中的文理数据需要对三维表面进行映射，从而可以实现地表景观的真实模拟。在遥感影像的光谱特点方面可以实现对立体模型的视觉效果呈现，在整体三维模型的逼真程序和精确程度方面都起到了一定的作用。在遥感影像的处理方面，主要包括几个方面的内容。

①遥感数据的选取需要对遥感数据当中的丰富的光谱信息进行提取，比如可见光波段、近红外波段、短红外波段等，在不同的应用目标下，进行合适波段的选择分析，实现真实地貌景观的再现。在进行遥感图像制作三维纹理贴图的时候，需要选择颜色一致的波段数据进行组合分析。②对于图像几何和辐射的精度纠正来说，主要可以实现对原始图像当中在空间、波谱以及分辨率方面限制所引起的几何畸变现象和辐射量失真现象进行纠正。③对于图像的配准和镶嵌来说，可以实现对遥感图像进行多源的分析和比较，保证在几何方面上是属于相互配准的。在图像配准的过程当中，需要对图像的集合畸变进行分析和研究，对图形进行统一的转化到坐标系当中。④在图像的融合处理方面，需要对多源的遥感图像在一定的算法基础上，保持在规定的地理坐标系内，进而生产全新的图像。在图像信息的当中，单一的传感器可以对有限的信息进行获取，实现从多张遥感图像当中获取有用信息。在全色图像方面，具备很高的空间分辨率，才有多光谱图像来对信息进行丰富。

2 地形三维可视化

在地形的三维可视化概念当中，即为在对某地区当中的遥感影像来进行纹理获取，对数字高程模型和遥感影像进行叠加分析，实现不同数据之间的坐标配准现象，从而可以对不同来源的同一个地区当中所形成的图像、地理信息要素和文字符号等多种数据信息来进行分析，之后进行坐标系的转换，最终可以在数据的基础上形成一个实时的区域三维地形可视化地形图。在进行地形三维可视化的模拟飞行当中，飞行参数对于三维可视化影响图像本身的质量有这相当重要的关系，根据自身的影像参数、分辨率以及其他方面的因素来进行确定参数。之后就可以为三维地形来进行地形背景的添加和制作，进行薄雾和光照的效果设计和增加，可以使得地形地图进行直观可视化的表现和呈现。

3 具体案例

3.1 工程概况

在文章中，主要以某地区的500 kV的线路来作为主要的研究对象，该地区的进出线走廊相对狭窄，铁路的沿线地形条件比较复杂，在对其进行输变电站建设的过程当中，沿线的文物、煤田、菜市场以及村庄给选线带来了相对较大的困难。因此利用遥感图像对于地表地形、水文、植被以及城镇等多种数据信息进行影像信息的展示，对于选线工作，可以利用遥感三维可视化技术进行应用来实现虚拟现实的可视化设计。

3.2 数据需求

在该工程当中主要应用到了三维可视化的地理信息系统，可以對常规的二维数据模型进行三维控件的应用和转化，对于海量的数据在三维设计软件的基础上可以重构真是的地形地貌环境，并且可以实现对静态模型工程文件的引入，从而生成逼真的三维场景。

在遥感图像的三维可视化实现当中，需要对输电线路的三维可视化数据来进行分析，主要分为遥感影像图、线路所经区域的DEM以及铁塔的三维模型这三个方面。在遥感图像处理方面，蹦采用的是美国陆地卫星影像和法国影像，经过对比之后发现，法国影像具备高分辨率，可以实现对三个单色波段的数据进行提供的同时，还可以提供全色波段的数据数值。对两种数据影像的数据进行矫正、变换以及增强处理之后，可以制作成为彩色的遥感图像，对于地面当中的建筑物进行很好的反应，其中包括河流、山川、道路、居民区和比较大型的建筑物等。在地形三维可视化输电线路方面，需要实现地形的三维可视化，地形可视化主要是利用数字高程模型来进行制作的。在对地图信息进行采集的时候，一般都会利用手扶跟踪方案和地形图的矢量扫描方式。其中手扶跟踪的方式具有劳动强度大且效率低下的特点，因此需要利用地图扫描矢量图的方式来精心该数据的采集。在对1∶50000的地形图进行扫描提取数据之后，利用PS来对图形做出预处理，对图像做出亮度调整以及对比度的调整等，在MapGIS软件的基础上实现对地形图的交互式的矢量化。最后就可以进行等高线的生成，对遥感影像进行加载之后，得到更加真实的效果。

3.3 三维模型的建立

在对三维模型进行建立的时候，属于一个输电线路可视化建设设计的重要环节之一，对铁塔的三维模型建立需要实现其美学效果和工程招投标以及设计汇报等多方面的效果。在绘制模型当中，可以利用AutoCAD来进行绘制图形，对大量的数据集中处理之后，就可以对输电铁塔本身的单线图和材料表进行绘制，对于设计人员来说可以进行参数的归纳和总结，实现设计的时间和精力的有效节约。在对IMAGIS创建铁塔三维实体的创建过程当中，利用其坐标修改的功能，对其坐標和尺寸根据建立模型的时候所搜集到的数据参数进行三维坐标的建立。在软件的数据转换过程当中，可以实现对精确线条模型的建立，创建成为三维实体。

3.4 方案优化设计

在该工程当中，需要对方案进行线路优化，在优化的过程当中，需要考虑到经济合理的范围，在长期运行的基础上保证施工方案，实现短线路长度的缩小。避免线路经过还把在1Km以上的地区，从而避免冰区范围。还要减少穿越煤田长度，对于房屋拆迁的地段也要进行不断的优化和缩小。对其路径进行优化之后可以确定出最终的方案，全长为179.6km，曲折系数为1.08，全程线路当中的转角有58个，优化之后的方案，在线路长度和转角个数方面相对较少，全线的海拔都属于1km一下，对于煤矿的穿越区域距离缩小了1km，避免了对窑厂区域和采石场区域的穿越，其遥感三维可视图如图1所示。

3.5 三维场景漫游

在三维场景漫游当中，可以对地理信息系统进行应用，对常规的二维码模型数据进行应用到三维空间当中，实现三维数据的可视化的同时，也可以提供用户强大的操作工具。在三维环境当中，可以进行真实的地貌地物的重现和展现。在三维景观透视漫游软件当中，3Dbrowser可以在正射影像和DEM数据的基础上，进行其他静态模型的引入和添加，从而对生成逼真的三维场景，实现漫游的状态。在视觉仿真系统当中，需要对IMAGIS的部分技术和IDL技术来进行结合最终形成三维建模编辑模块，在3Dbrowser的基础上形成仿真模块，完成三维输电线路的建模和视觉仿真的要求。在实现的过程当中，对DEM导入到IMAGIS软件当中进行处理，之后可以对铁塔模型的方案进行输入设定，将形成的三维场景保存在3D格式，进行在3DBrowser可以实现虚拟线路的体验，对于其中的飞行高度和速度数据，需要进行根据自身的实际情况来做出调节，更加直观形象的对地形地貌进行反映和观察。

4 结束语

综上所述，利用遥感三维可视化技术对输电线路的选线应用，可以对人力物力和财力实现最大限度的节约，对于其经济效益和社会效益也会得到相对较大的促进作用。在实际应用的过程当中需要不断的对其进行优化改造，实现设计人员不必要的体能消耗，从而保证最优线路的选择，实现输电工程的稳定可持续建设。

参考文献

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