遙感三維可視化技術在輸電線路選線中的應用

王興華 許成昊 陳錕

[摘 ? ?要 ]隨著現代化信息技術的不斷發展，我國的輸電線路建設當中的遙感技術和三維可視化技術得到了廣泛的應用，遙感三維可視化的技術可以利用遙感圖像來實現技術的合成，建立起三維模型，進行三維影像動畫的生成，為設計人員對輸電線路的建設提供了最直觀形象的基礎條件。文章首先對遙感影像處理技術進行了概述，其次對地形三維可視化進行了分析，最后對于具體案例來展開了分析和研究。

[關鍵詞]遙感圖像;三維可視化;輸電線路

[中圖分類號]TM63 [文獻標志碼]A [文章編號]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

在傳統的輸電工程選線的操作方式當中，需要搜集相關的技術資料，設計出幾個可行的線路方案，經過對比分析選擇一個經濟合理的線路。在此種方式下對勘測設計人員的經驗和水平依賴程度相對較高，在視野局限性方面會受到一定的限制。因此在此種方式對于電力建設已經不能充分的滿足。在現代化的輸電線路選線過程當中，充分利用遙感三維可視化的技術，可以實現對數據的模型組建，成為可視化三維技術，實現大范圍的路徑優選，最終獲取最優線路，提升經濟效益。

1 遙感影像處理

遙感影像包括著航空影像（灰度影像、真彩色影像和彩紅外影像等）和各類衛星影像。對于遙感影像當中的文理數據需要對三維表面進行映射，從而可以實現地表景觀的真實模擬。在遙感影像的光譜特點方面可以實現對立體模型的視覺效果呈現，在整體三維模型的逼真程序和精確程度方面都起到了一定的作用。在遙感影像的處理方面，主要包括幾個方面的內容。

①遙感數據的選取需要對遙感數據當中的豐富的光譜信息進行提取，比如可見光波段、近紅外波段、短紅外波段等，在不同的應用目標下，進行合適波段的選擇分析，實現真實地貌景觀的再現。在進行遙感圖像制作三維紋理貼圖的時候，需要選擇顏色一致的波段數據進行組合分析。②對于圖像幾何和輻射的精度糾正來說，主要可以實現對原始圖像當中在空間、波譜以及分辨率方面限制所引起的幾何畸變現象和輻射量失真現象進行糾正。③對于圖像的配準和鑲嵌來說，可以實現對遙感圖像進行多源的分析和比較，保證在幾何方面上是屬于相互配準的。在圖像配準的過程當中，需要對圖像的集合畸變進行分析和研究，對圖形進行統一的轉化到坐標系當中。④在圖像的融合處理方面，需要對多源的遙感圖像在一定的算法基礎上，保持在規定的地理坐標系內，進而生產全新的圖像。在圖像信息的當中，單一的傳感器可以對有限的信息進行獲取，實現從多張遙感圖像當中獲取有用信息。在全色圖像方面，具備很高的空間分辨率，才有多光譜圖像來對信息進行豐富。

2 地形三維可視化

在地形的三維可視化概念當中，即為在對某地區當中的遙感影像來進行紋理獲取，對數字高程模型和遙感影像進行疊加分析，實現不同數據之間的坐標配準現象，從而可以對不同來源的同一個地區當中所形成的圖像、地理信息要素和文字符號等多種數據信息來進行分析，之后進行坐標系的轉換，最終可以在數據的基礎上形成一個實時的區域三維地形可視化地形圖。在進行地形三維可視化的模擬飛行當中，飛行參數對于三維可視化影響圖像本身的質量有這相當重要的關系，根據自身的影像參數、分辨率以及其他方面的因素來進行確定參數。之后就可以為三維地形來進行地形背景的添加和制作，進行薄霧和光照的效果設計和增加，可以使得地形地圖進行直觀可視化的表現和呈現。

3 具體案例

3.1 工程概況

在文章中，主要以某地區的500 kV的線路來作為主要的研究對象，該地區的進出線走廊相對狹窄，鐵路的沿線地形條件比較復雜，在對其進行輸變電站建設的過程當中，沿線的文物、煤田、菜市場以及村莊給選線帶來了相對較大的困難。因此利用遙感圖像對于地表地形、水文、植被以及城鎮等多種數據信息進行影像信息的展示，對于選線工作，可以利用遙感三維可視化技術進行應用來實現虛擬現實的可視化設計。

3.2 數據需求

在該工程當中主要應用到了三維可視化的地理信息系統，可以對常規的二維數據模型進行三維控件的應用和轉化，對于海量的數據在三維設計軟件的基礎上可以重構真是的地形地貌環境，并且可以實現對靜態模型工程文件的引入，從而生成逼真的三維場景。

在遙感圖像的三維可視化實現當中，需要對輸電線路的三維可視化數據來進行分析，主要分為遙感影像圖、線路所經區域的DEM以及鐵塔的三維模型這三個方面。在遙感圖像處理方面，蹦采用的是美國陸地衛星影像和法國影像，經過對比之后發現，法國影像具備高分辨率，可以實現對三個單色波段的數據進行提供的同時，還可以提供全色波段的數據數值。對兩種數據影像的數據進行矯正、變換以及增強處理之后，可以制作成為彩色的遙感圖像，對于地面當中的建筑物進行很好的反應，其中包括河流、山川、道路、居民區和比較大型的建筑物等。在地形三維可視化輸電線路方面，需要實現地形的三維可視化，地形可視化主要是利用數字高程模型來進行制作的。在對地圖信息進行采集的時候，一般都會利用手扶跟蹤方案和地形圖的矢量掃描方式。其中手扶跟蹤的方式具有勞動強度大且效率低下的特點，因此需要利用地圖掃描矢量圖的方式來精心該數據的采集。在對1∶50000的地形圖進行掃描提取數據之后，利用PS來對圖形做出預處理，對圖像做出亮度調整以及對比度的調整等，在MapGIS軟件的基礎上實現對地形圖的交互式的矢量化。最后就可以進行等高線的生成，對遙感影像進行加載之后，得到更加真實的效果。

3.3 三維模型的建立

在對三維模型進行建立的時候，屬于一個輸電線路可視化建設設計的重要環節之一，對鐵塔的三維模型建立需要實現其美學效果和工程招投標以及設計匯報等多方面的效果。在繪制模型當中，可以利用AutoCAD來進行繪制圖形，對大量的數據集中處理之后，就可以對輸電鐵塔本身的單線圖和材料表進行繪制，對于設計人員來說可以進行參數的歸納和總結，實現設計的時間和精力的有效節約。在對IMAGIS創建鐵塔三維實體的創建過程當中，利用其坐標修改的功能，對其坐標和尺寸根據建立模型的時候所搜集到的數據參數進行三維坐標的建立。在軟件的數據轉換過程當中，可以實現對精確線條模型的建立，創建成為三維實體。

3.4 方案優化設計

在該工程當中，需要對方案進行線路優化，在優化的過程當中，需要考慮到經濟合理的范圍，在長期運行的基礎上保證施工方案，實現短線路長度的縮小。避免線路經過還把在1Km以上的地區，從而避免冰區范圍。還要減少穿越煤田長度，對于房屋拆遷的地段也要進行不斷的優化和縮小。對其路徑進行優化之后可以確定出最終的方案，全長為179.6km，曲折系數為1.08，全程線路當中的轉角有58個，優化之后的方案，在線路長度和轉角個數方面相對較少，全線的海拔都屬于1km一下，對于煤礦的穿越區域距離縮小了1km，避免了對窯廠區域和采石場區域的穿越，其遙感三維可視圖如圖1所示。

3.5 三維場景漫游

在三維場景漫游當中，可以對地理信息系統進行應用，對常規的二維碼模型數據進行應用到三維空間當中，實現三維數據的可視化的同時，也可以提供用戶強大的操作工具。在三維環境當中，可以進行真實的地貌地物的重現和展現。在三維景觀透視漫游軟件當中，3Dbrowser可以在正射影像和DEM數據的基礎上，進行其他靜態模型的引入和添加，從而對生成逼真的三維場景，實現漫游的狀態。在視覺仿真系統當中，需要對IMAGIS的部分技術和IDL技術來進行結合最終形成三維建模編輯模塊，在3Dbrowser的基礎上形成仿真模塊，完成三維輸電線路的建模和視覺仿真的要求。在實現的過程當中，對DEM導入到IMAGIS軟件當中進行處理，之后可以對鐵塔模型的方案進行輸入設定，將形成的三維場景保存在3D格式，進行在3DBrowser可以實現虛擬線路的體驗，對于其中的飛行高度和速度數據，需要進行根據自身的實際情況來做出調節，更加直觀形象的對地形地貌進行反映和觀察。

4 結束語

綜上所述，利用遙感三維可視化技術對輸電線路的選線應用，可以對人力物力和財力實現最大限度的節約，對于其經濟效益和社會效益也會得到相對較大的促進作用。在實際應用的過程當中需要不斷的對其進行優化改造，實現設計人員不必要的體能消耗，從而保證最優線路的選擇，實現輸電工程的穩定可持續建設。

參考文獻

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