輸電線路三維建模在線路日常巡維中的應(yīng)用

曾志誠(chéng)

摘 要：輸電線路日常維護(hù)是保證輸電線路健康的重要措施之一，而輸電線路巡線路徑的記憶及巡線結(jié)果的記錄是巡維工作中需要解決的其中兩個(gè)棘手問題。本文充分使用GIS及三維建模技術(shù)，為輸電線路建立三維模型。利用輸電線路三維模型， 協(xié)助輸電線路巡維人員記憶巡線路徑及記錄巡線結(jié)果，以幫助巡維人員更好的完成輸電線路巡維任務(wù)。

關(guān)鍵詞：線路巡維；輸電線路；三維建模

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

1 研究背景

隨著中國(guó)經(jīng)濟(jì)建設(shè)的快速發(fā)展，社會(huì)用電需求量也在急劇增長(zhǎng)。為滿足日漸增長(zhǎng)的用電需求，越來越多的輸電線路在規(guī)劃建設(shè)中或已經(jīng)開始正式投運(yùn)，這無疑會(huì)加重線路運(yùn)維人員的巡維壓力。而在輸電線路巡維工作中，存在兩個(gè)棘手的問題：

1.1 記憶輸電線路的巡維路徑

記憶輸電線路的巡維路徑是進(jìn)行巡維工作的首要條件。由于架空輸電線路大部分建設(shè)在郊區(qū)及山區(qū)，運(yùn)維人員在巡線時(shí)就要面對(duì)“山路十八彎”的狀況：山路路況復(fù)雜，路口眾多，且無明顯的標(biāo)志物，導(dǎo)致巡維人員難以有效的記憶巡線路徑，且由于缺少有效的路徑記錄方式，好不容易記住的巡視路徑往往容易遺忘掉。

1.2 巡維結(jié)果的處理

對(duì)巡維結(jié)果的處理是每天巡維工作中必不可少的一個(gè)環(huán)節(jié)，是對(duì)巡維工作的總結(jié)。把巡維結(jié)果分類整理好，能夠使巡維人員隨時(shí)方便的查詢了解線路的運(yùn)行情況。目前一般采用紙記或使用word、excel等辦公軟件進(jìn)行巡維結(jié)果的處理。但這些方法雖然能對(duì)結(jié)果進(jìn)行處理，但卻缺乏一定的靈活性，記錄得信息也不夠詳盡。

本文的主要任務(wù)是利用軟件建立輸電線路三維模型，通過把線路走廊與巡維路線錄入該模型，建立一個(gè)詳細(xì)的巡維地理信息地圖，幫助巡維人員記憶巡線路徑；通過把巡維結(jié)果錄入到模型相應(yīng)的位置上，以詳細(xì)、靈活的處理巡維結(jié)果，幫助巡維人員及時(shí)了解線路運(yùn)行現(xiàn)狀。

2 建模概述

2.1 建模軟件的選擇

本次建模所采用的軟件為Google Earth與Sketch Up。Google Earth是一款Google公司開發(fā)的虛擬地球儀軟件，它把衛(wèi)星照片、航空照相和GIS布置在一個(gè)地球的三維模型上。在本文中，Google Earth主要起到桿塔定位、巡線線路制訂，以及為輸電線路模型提供載體的作用。Google Earth與其它地圖軟件相比有如下特點(diǎn)：

（1）Google Earth包含了地球上各個(gè)地方的地形地貌信息。部分地圖軟件只能向用戶提供某個(gè)位置的衛(wèi)星照片，但卻不能提供該位置的海拔高度等地理信息。而Google Earth則結(jié)合了衛(wèi)星照片和地理信息，為用戶提供一個(gè)三維的地球模型，這便于用戶在Google Earth的基礎(chǔ)上建立其它建筑模型。

（2）Google Earth能方便的使用經(jīng)緯度進(jìn)行定位。本文因?yàn)樾枰⒁粋€(gè)線路的三維模型，故需要利用桿塔的經(jīng)緯度來為桿塔精確定位，以建立一個(gè)相對(duì)精準(zhǔn)的線路模型。

（3）Google Earth的可塑性高。Google Earth上雖然只有建筑物的衛(wèi)星照片沒有三維模型，但用戶可以通過使用Sketch Up建立三維模型，并上傳到Google Earth中來隨意改變地球模型的地形地貌，以建造自己需要的模型模塊。

Sketch Up是一款可供用于創(chuàng)建和展示 3D 模型的軟件。它簡(jiǎn)單易學(xué)，能使人們更加方便地以三維方式思考和溝通，是一套直接面向設(shè)計(jì)方案創(chuàng)作過程的設(shè)計(jì)工具，其創(chuàng)作過程不僅能夠充分表達(dá)設(shè)計(jì)師的思想，而且完全滿足與用戶即時(shí)交流的需要，它使得用戶可以直接在電腦上進(jìn)行十分直觀的構(gòu)思，是三維建筑設(shè)計(jì)方案創(chuàng)作的優(yōu)秀工具。在Sketch Up中建立三維模型就像我們使用鉛筆在圖紙上作圖一般，Sketch Up本身能自動(dòng)識(shí)別你的這些線條，加以自動(dòng)捕捉。它的建模流程簡(jiǎn)單明了，就是畫線成面，而后擠壓成型，這也是建筑建模最常用的方法。而且，Sketch Up能與Google Earth方便的進(jìn)行互動(dòng)，利用Sketch Up能獲取Google Earth上的地形信息，能在Google Earth地球模型的基礎(chǔ)上建立其它建筑，并上傳到Google Earth上進(jìn)行顯示。在本文中，Sketch Up主要起到建立輸電線路模型，并上傳到Google Earth的作用。

2.2 模型的建立

本文以500kV陽(yáng)五甲乙線為例建立線路模型。模型的建立主要分三部分進(jìn)行：

（1）Google Earth上進(jìn)行桿塔定位

結(jié)合線路的日常巡視測(cè)量500kV陽(yáng)五甲乙線的線路桿塔坐標(biāo)，通過Google Earth的地標(biāo)功能把線路桿塔的位置在地圖模型上標(biāo)示出來。如圖1所示。如同建立一條新線路時(shí)需要先對(duì)桿塔的中心樁進(jìn)行定位一樣，這方便于我們?cè)诘厍蚰Ｐ蜕线M(jìn)行線路建模。

（2）在Sketch Up中建立桿塔的三維模型

利用Sketch Up的三維建模功能，依據(jù)線路桿塔的圖紙，建立出桿塔的1：1三維模型。

（3）把在Sketch Up中建立的桿塔模型上傳到Google Earth中完成陽(yáng)五甲乙線的建模

由于Sketch Up與Google Earth擁有強(qiáng)大的互動(dòng)功能。所以只需根據(jù)第一步在Google Earth中確定好的線路桿塔地標(biāo)，把在Sketch Up中建立的桿塔模型上傳到指定位置就能建立起基于Google Earth與Sketch Up的輸電線路模型，如圖2所示。

通過觀察該輸電三維模型，能直觀的看到線路周圍的地形地貌信息、交叉跨越情況、同塔架設(shè)情況及桿塔類型等線路信息。利用該三維模型為管理輸電線路提供一個(gè)三維平臺(tái)。

3 模型應(yīng)用

通過觀察線路三維模型能了解輸電線路的基本情況，但這僅僅是三維模型的基本功能，本文建立輸電線路三維模型的主要目的是為解決輸電線路巡維工作中的巡線路徑記憶及巡線結(jié)果處理問題提供一個(gè)可用的方法，所以本文對(duì)模型的應(yīng)用也從這兩方面著手。