三維GIS技術在輸電線路狀態監測中的應用

劉小金

摘 要：GIS技術作為一項現代科技，已經被運用于輸電線路狀態監測與檢修中，改變了傳統的輸電線路狀態監測模式，提高了監測效率，能夠對輸電線路進行全方位的仿真與模擬，確保了線路功能的發揮。本文首先介紹了GIS技術原理，然后分析了該技術在輸電線路狀態監測中的應用。

關鍵詞：三維GIS技術；輸電線路；狀態監測；應用

中圖分類號：TM726 文獻標識碼：A

GIS技術的有效應用，為人們提供了一個三維立體空間，特別是現代計算機技術、云計算技術等的發展，為GIS技術提供了全新的出路，將其應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，為輸電線路的狀態監測創造有利條件，也實現了對輸電線路的全方位檢修與維護，確保其運行質量。

1.GIS技術下的輸電線路狀態監測原理

1.1 地景可視化原理

三維GIS技術運用的關鍵就是對輸電線路所處區域進行三維立體的仿真，達到大數據、地景等之間的交替展示，其中的主要原理體現為：在確保地域景色、環境的特點細致地呈現基礎上，來控制其中的數據量，達到相互呼應的目標。

1.2 基于多線程的動態LOD技術

對一個大范圍的地域地形進行高效仿真、模擬，是現代信息技術研究的一大方向，能夠實現各種技術的集成運用，其中主要包括：模型簡化、現場剪裁等。為了提高渲染速度，要對數據實施簡化處理，確保良好視覺效果的基礎上要控制數據量，實際監測過程中應該根據客觀地形條件的調整來科學地篩選與更新數據信息，確保地形數據處于動態變化中。

要想達到地域場景、地形條件等的高效模擬，則要對不同地形數據塊實施LOD分層，具體則要參照以下標準：第一，地形數據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的地貌、地形信息、數據等劃分為若干個細節層，就能夠在不同的細節層次中看到詳細的輸電線路信息、數據，而且具有動態觀察功能，能夠伴著某個試點的轉移來了解各個區域的具體情況、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，調度高分辨率數據。

1.3 基于金字塔結構的地形數據

整個GIS系統中，主要依托于以下數據技術，例如：衛星影像、激光雷達、高程DEM等，需要供應一種能夠妥善適應高效調度的存儲技術，這樣才能實現三維地形的高效呈現，眾多的存儲結構中，金字塔地形結構則相對成熟，具體的構建步驟為：

第一，將最初的地形數據成為金字塔的底部結構，也就是最底層，以此為基礎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.在線監測設備的立體可視化

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

對于GIS系統從產生到實際應用中，經歷了一個發展的過程，特別是編碼模式的選擇，全新的編碼方式同GIS技術之間有效配合，達到了對各項設備的在線監測，提高了監測準確度，解除了舊式技術的不足。其中頂點簡化算法得到了應用。

3.三維GIS輸電線路在線狀態監測與模擬

現階段，三維GIS技術有了全新的發展與進步，正在建立起以生產管理系統數據為地基，借助于高精度三維立體數據，不僅能實現對輸電線路的狀態監測與模擬，也能實現其他多種功能，屬于一個綜合應用平臺，具體功能是指：三維模型觀察、桿塔定位、立體數據分析等，同時，也能達到對整個輸電線路異常問題的排查與監測。

3.1 監測雷電

參照所要監測的輸電線路，將一系列參數數據輸入系統，例如：走廊半徑、終始時間等來最終得到雷電的相關數據，將線路所處地域的地形條件、地域環境、自然地理特征等作為參考的基礎性數據，達到對各個地域的雷電強度的統計，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性數據。

3.2 覆冰監測

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

3.3 風偏檢測

三維GIS技術同樣能夠審核風偏狀況，能夠對桿塔頭間隙的風偏情況加以審核，從而得出風偏結論。先利用GIS系統來定位一個區域內的輸電線路，再借助監測系統重點從線路的弧垂閃絡、舞動情況等方面進行檢測，將監測到的風偏數據，憑借GPRS傳輸至中心監控系統，如果發現任何故障問題，整個系統則將傳遞出警示性信號和信息，為故障處理提供依據。

3.4 污穢監測

可以借助GIS技術來檢查、審核污染區域的絕緣情況，從而為線路的維護與檢修供應所需的數據、依據，借助已經形成的污穢區的地形圖，絕緣子的類型、結構高度等一系列數據來主動計算得出各類桿塔所在地域的數據、信息，從中得出桿塔的絕緣配置狀態，對應得出不同桿塔能否達到絕緣配置的規定。

3.5 防雷質量監測

借助于GIS技術，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、維修等創造條件，再運用已經得出的污穢地域的相關參數，例如：絕緣子型號、結構高度、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規定。

3.6 輸電線路在線監測的三維可視化顯示

現階段，三維GIS技術已經全面實現了輸電線路的在線化監測，能夠妥善獲得相關的地理信息數據，然而，因為三維可視化管理依然有待研究與發展，目前的功能局限于單純的圖景現實，無法體現出數據平臺的獨特優勢，要想獲得較好的服務，就必須對輸電線路在線監測系統進行適時地更新，要盡量達到監測數據與GIS數據之間的充分融合，從而達到可視化的效果。

結語

三維GIS技術為輸電線路的狀態監測提供了一個更好的發展方向，實現了對輸電線路的狀態監測、動態跟蹤，提高了輸電線路運行效率，能夠確保及時發現問題，提高狀態監測效率，確保了輸電線路的安全。

參考文獻

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