劉小金

摘 要：GIS技術(shù)作為一項(xiàng)現(xiàn)代科技，已經(jīng)被運(yùn)用于輸電線路狀態(tài)監(jiān)測(cè)與檢修中，改變了傳統(tǒng)的輸電線路狀態(tài)監(jiān)測(cè)模式，提高了監(jiān)測(cè)效率，能夠?qū)旊娋€路進(jìn)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(cè)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(cè)；應(yīng)用

中圖分類號(hào)：TM726 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

GIS技術(shù)的有效應(yīng)用，為人們提供了一個(gè)三維立體空間，特別是現(xiàn)代計(jì)算機(jī)技術(shù)、云計(jì)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(cè)中，不僅能對(duì)輸電線路的全景進(jìn)行模擬仿真，為輸電線路的狀態(tài)監(jiān)測(cè)創(chuàng)造有利條件，也實(shí)現(xiàn)了對(duì)輸電線路的全方位檢修與維護(hù)，確保其運(yùn)行質(zhì)量。

1.GIS技術(shù)下的輸電線路狀態(tài)監(jiān)測(cè)原理

1.1 地景可視化原理

三維GIS技術(shù)運(yùn)用的關(guān)鍵就是對(duì)輸電線路所處區(qū)域進(jìn)行三維立體的仿真，達(dá)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(diǎn)細(xì)致地呈現(xiàn)基礎(chǔ)上，來(lái)控制其中的數(shù)據(jù)量，達(dá)到相互呼應(yīng)的目標(biāo)。

1.2 基于多線程的動(dòng)態(tài)LOD技術(shù)

對(duì)一個(gè)大范圍的地域地形進(jìn)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(yùn)用，其中主要包括：模型簡(jiǎn)化、現(xiàn)場(chǎng)剪裁等。為了提高渲染速度，要對(duì)數(shù)據(jù)實(shí)施簡(jiǎn)化處理，確保良好視覺(jué)效果的基礎(chǔ)上要控制數(shù)據(jù)量，實(shí)際監(jiān)測(cè)過(guò)程中應(yīng)該根據(jù)客觀地形條件的調(diào)整來(lái)科學(xué)地篩選與更新數(shù)據(jù)信息，確保地形數(shù)據(jù)處于動(dòng)態(tài)變化中。

要想達(dá)到地域場(chǎng)景、地形條件等的高效模擬，則要對(duì)不同地形數(shù)據(jù)塊實(shí)施LOD分層，具體則要參照以下標(biāo)準(zhǔn)：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(diǎn)二者的距離。

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

圖1中，當(dāng)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(diǎn)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(gè)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(dá)、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(chǔ)技術(shù)，這樣才能實(shí)現(xiàn)三維地形的高效呈現(xiàn)，眾多的存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)中，金字塔地形結(jié)構(gòu)則相對(duì)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(guò)像素合成的模式注漿生成以上一層，通過(guò)這種方式來(lái)逐步搭建一個(gè)瓦片金字塔，具體如圖2所示。

2.在線監(jiān)測(cè)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(shí)際出現(xiàn)了以下兩大挑戰(zhàn)：第一，三維模型相對(duì)復(fù)雜，使得現(xiàn)有的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)無(wú)法妥善處理與適應(yīng)，而且網(wǎng)絡(luò)寬帶具有局限性，無(wú)法讓三維模型高效、及時(shí)地顯示，必須控制模型的復(fù)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(dá)到適時(shí)交互。

對(duì)于GIS系統(tǒng)從產(chǎn)生到實(shí)際應(yīng)用中，經(jīng)歷了一個(gè)發(fā)展的過(guò)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(dá)到了對(duì)各項(xiàng)設(shè)備的在線監(jiān)測(cè)，提高了監(jiān)測(cè)準(zhǔn)確度，解除了舊式技術(shù)的不足。其中頂點(diǎn)簡(jiǎn)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(cè)與模擬

現(xiàn)階段，三維GIS技術(shù)有了全新的發(fā)展與進(jìn)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(shí)現(xiàn)對(duì)輸電線路的狀態(tài)監(jiān)測(cè)與模擬，也能實(shí)現(xiàn)其他多種功能，屬于一個(gè)綜合應(yīng)用平臺(tái)，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(shí)，也能達(dá)到對(duì)整個(gè)輸電線路異常問(wèn)題的排查與監(jiān)測(cè)。

3.1 監(jiān)測(cè)雷電

參照所要監(jiān)測(cè)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(shí)間等來(lái)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(dá)到對(duì)各個(gè)地域的雷電強(qiáng)度的統(tǒng)計(jì)，同時(shí)，也要查詢各個(gè)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(cè)

覆冰主要是氣象環(huán)境、客觀自然環(huán)境所致，對(duì)此則要對(duì)目標(biāo)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(duì)應(yīng)獲得輸電線路的覆冰狀態(tài)。

3.3 風(fēng)偏檢測(cè)

三維GIS技術(shù)同樣能夠?qū)徍孙L(fēng)偏狀況，能夠?qū)U塔頭間隙的風(fēng)偏情況加以審核，從而得出風(fēng)偏結(jié)論。先利用GIS系統(tǒng)來(lái)定位一個(gè)區(qū)域內(nèi)的輸電線路，再借助監(jiān)測(cè)系統(tǒng)重點(diǎn)從線路的弧垂閃絡(luò)、舞動(dòng)情況等方面進(jìn)行檢測(cè)，將監(jiān)測(cè)到的風(fēng)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(wèn)題，整個(gè)系統(tǒng)則將傳遞出警示性信號(hào)和信息，為故障處理提供依據(jù)。

3.4 污穢監(jiān)測(cè)

可以借助GIS技術(shù)來(lái)檢查、審核污染區(qū)域的絕緣情況，從而為線路的維護(hù)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(lái)主動(dòng)計(jì)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(duì)應(yīng)得出不同桿塔能否達(dá)到絕緣配置的規(guī)定。

3.5 防雷質(zhì)量監(jiān)測(cè)

借助于GIS技術(shù)，來(lái)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(yùn)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(hào)、結(jié)構(gòu)高度、爬距等，能夠自動(dòng)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(dá)到絕緣配置的相關(guān)規(guī)定。

3.6 輸電線路在線監(jiān)測(cè)的三維可視化顯示

現(xiàn)階段，三維GIS技術(shù)已經(jīng)全面實(shí)現(xiàn)了輸電線路的在線化監(jiān)測(cè)，能夠妥善獲得相關(guān)的地理信息數(shù)據(jù)，然而，因?yàn)槿S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(shí)，無(wú)法體現(xiàn)出數(shù)據(jù)平臺(tái)的獨(dú)特優(yōu)勢(shì)，要想獲得較好的服務(wù)，就必須對(duì)輸電線路在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)進(jìn)行適時(shí)地更新，要盡量達(dá)到監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)與GIS數(shù)據(jù)之間的充分融合，從而達(dá)到可視化的效果。

結(jié)語(yǔ)

三維GIS技術(shù)為輸電線路的狀態(tài)監(jiān)測(cè)提供了一個(gè)更好的發(fā)展方向，實(shí)現(xiàn)了對(duì)輸電線路的狀態(tài)監(jiān)測(cè)、動(dòng)態(tài)跟蹤，提高了輸電線路運(yùn)行效率，能夠確保及時(shí)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，提高狀態(tài)監(jiān)測(cè)效率，確保了輸電線路的安全。

參考文獻(xiàn)

[1]史方舟.三維GIS輸電線路管理系統(tǒng)的研究與應(yīng)用[D].東北師范大學(xué)，2012.

[2]康來(lái)，瞿師，楊冰，等.大規(guī)模GIS數(shù)據(jù)三維可視化系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J].系統(tǒng)仿真學(xué)報(bào)，2009（S1）：166-169.endprint