基于三维GIS技术的配电线路空间距离获取方法技术

本发明专利技术公开了一种基于三维GIS技术的配电线路空间距离获取方法，先由工测地形数据对线路走廊范围内的基础地理信息数据进行高程修正，根据高程修正后的基础地理信息数据构建出三维线路走廊数字场景，之后再进行配电线路的空间距离计算。本发明专利技术能够构建精确的三维线路走廊数字场景，从而提高了配电线路的空间距离计算精度，有效缩短空间距离校验时间。

Spatial distance acquisition method for distribution lines based on 3D GIS Technology

The invention discloses a method for acquiring spatial distance of distribution lines based on three-dimensional GIS technology. Firstly, elevation correction of basic geographic information data in line corridor is carried out by engineering survey topographic data, and then digital scene of three-dimensional line corridor is constructed according to elevation correction basic geographic information data, and then distribution lines are carried out. The spatial distance of road is calculated. The invention can construct accurate three-dimensional line corridor digital scene, thereby improving the accuracy of spatial distance calculation of distribution lines and effectively shortening the space distance verification time.

【技术实现步骤摘要】
基于三维GIS技术的配电线路空间距离获取方法
本专利技术涉及配电线路数字化设计
，具体涉及一种基于三维GIS技术的配电线路空间距离获取方法。
技术介绍
配电网工程中设备与设备、设备与地物等之间的空间距离是配电线路设计中的重要数据，空间距离精度在配电线路设计中起着关键作用，例如在配网线路钻越高压线路时往往需要较高的空间距离精度，另外随着电网电压等级的提高和规模的扩大，三维GIS(地理信息系统)技术在电网中的应用越来越越广泛，对配电线路空间距离的精度要求也越来越高。然而传统设计模式下配电线路设计使用平断面图绘制导地线弧垂，通过将导地线弧垂投影到线路中心断面的方式模拟导地线，用有限个相关联的二维投影图来阐述全部的设计要求，此方式无法在二维图形中综合考虑横担宽度、风偏等因素对导地线姿态的影响，导致配电线路空间距离计算精确度不高，无法满足现有设计要求。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是如何提高配电线路空间距离的计算精度，基于该技术问题提供一种基于三维GIS技术的配电线路空间距离获取方法。为了解决上述技术问题，本专利技术提供的技术方案如下：基于三维GIS技术的配电线路空间距离获取方法，包括以下步骤：1)由工测地形数据对线路走廊范围内的基础地理信息数据进行高程修正，根据高程修正后的基础地理信息数据构建出三维线路走廊数字场景；2)根据构建的三维线路走廊数字场景，计算配电线路的空间距离。所述基础地理信息数据采用面状存储方式，以三角网为最小数据单元，所述三角网是由连续的三角面组成，所述步骤1)具体包括以下步骤：S11)以线路走廊内的耐张段为自然分界点将整个线路走廊切分成多个四边形；S12)以每个耐张段内中心断面线的基础地理信息数据点为依据将该耐张段所在四边形划分成多个近似梯形；S13)以一个近似梯形作为地形融合最小单位，获取近似梯形区域中基础地理信息数据点的高程；S14)确定每个工测地形数据点所在的近似梯形区域，并迭代计算出工测地形数据点和工测地形数据点所在近似梯形区域的各个三角面的高程差，从计算出的高程差中找出符合地形融合方程的高程差作为工测地形数据点所在近似梯形区域的高程差修正值；S15)根据工测地形数据点所在近似梯形区域的高程差修正值对获取的基础地理信息数据点高程进行修正，修正完成后，将修正后的基础地理信息数据点添加到线路走廊中重新构建地形，得到地势起伏无畸变的三维线路走廊数字场景。根据工测地形数据点所在近似梯形区域的高程差修正值对获取的基础地理信息数据点高程进行修正，具体为计算出基础地理信息数据点修正后高程：基础地理信息数据点修正后高程＝基础地理信息数据点高程-工测地形数据点所在近似梯形区域的高程差修正值。所述步骤2)具体包括以下步骤：S21)对线路走廊数字场景中的地面和设备模型进行三角网划分，所述三角网由连续的多个三角面组成；S22)选取被校验物体模型，并对被校验物体模型的所有三角面按位置进行分组，每组三角面构成一个三角面组包络球；所述被校验物体模型为线路走廊数字场景中的地面或设备模型；S23)选取校验点，计算校验点到三角面组包络球的距离，找出与校验点距离最近的三角面组；S24)在与校验点最近的三角面组中，计算校验点到该组中每个三角面的距离，找出最短距离。在步骤2)之后还进行空间距离和线路走廊数字场景的三维显示。空间距离和线路走廊数字场景的三维显示具体包括以下步骤：S31)输出整个线路走廊数字场景的三维图形，所述三维图形为三维曲面，所述三维曲面由一系列曲面片拼合而成，每个曲面片有一个唯一的法向量；S32)确定三维图形中所有可见面，运用隐藏面消隐算法将视域外或被遮挡住的不可见面消去，将三维图形转换为透视投影图；S33)根据曲面片的法向量计算出可见面投射至观察者眼中的光亮度大小和颜色分量，根据计算出的光亮度大小和颜色分量确定透视投影图上每一像素的灰度和颜色，最终将确定像素灰度和颜色的透视投影图在计算机上显示。本专利技术具有以下有益效果：本专利技术通过构建精确的三维线路走廊数字场景，能够有效提高配电线路的空间距离计算精度，有效缩短空间距离校验时间。附图说明图1是本专利技术的技术路线示意图。具体实施方式下面结合附图和具体实施例对本专利技术作进一步说明，以使本领域的技术人员可以更好地理解本专利技术并能予以实施，但所举实施例不作为对本专利技术的限定。如图1所示，基于三维GIS技术的配电线路空间距离获取方法，包括以下步骤：1)由工测地形数据对线路走廊范围内的基础地理信息数据进行高程修正，根据高程修正后的基础地理信息数据构建出三维线路走廊数字场景，即通过对基础地理信息数据进行高程修正使工测地形数据和基础地理信息数据融合，构建出地势起伏无畸变的三维线路走廊数字场景；其中工测地形数据为人工测得的离散的点状数据，例如，使用GPS、全站仪等手段获取的离散的测点数据。基础地理信息数据包括卫片数据或航片数据；其中卫片是卫星遥感图像的通称，航片泛指用航空摄影装置拍摄的各类遥感像片。线路走廊为架空输电线路的路径所占用的土地面积和空间区域。三维GIS(地理信息系统)技术通常是以数字地球作为可视化的表现形式，多采用球面坐标系统。其中基础地理信息数据采用面状存储方式，以三角网为最小数据单元，三角网是由连续的三角面组成，用于拟合具有连续分布的自然表面，它根据区域有限个点集将区域划分为相连的三角面网络。在工测地形数据和基础地理信息数据这两种地形数据的融合过程中需要保持所有工测数据离散点的相对位置不变，以保证工测数据作为空间设计的依据，并采用插值法由工测采集的离散点高程对在线路走廊范围内的基础地理信息数据进行高程修正。步骤1)具体包括以下步骤：S11)以线路走廊内的耐张段为自然分界点将整个线路走廊切分成多个四边形；S12)以每个耐张段内中心断面线的基础地理信息数据点为依据将该耐张段所在四边形划分成多个近似梯形；其中，近似梯形指四边形的每个划分块的形状与梯形近似。S13)以一个近似梯形作为地形融合最小单位，获取近似梯形区域中基础地理信息数据点的高程；S14)确定每个工测地形数据点所在的近似梯形区域，并迭代计算出工测地形数据点和工测地形数据点所在近似梯形区域的各个三角面的高程差，从计算出的高程差中找出符合地形融合方程的高程差作为工测地形数据点所在近似梯形区域的高程差修正值；可以理解地，通过地形融合方程的校验可以排除一些与真实地形数据差别较大的数据。S15)根据工测地形数据点所在近似梯形区域的高程差修正值对步骤S13)中获取的基础地理信息数据点的高程进行修正，修正完成后，将修正后的基础地理信息数据点添加到线路走廊中重新构建地形，得到地势起伏无畸变的三维线路走廊数字场景。其中根据工测地形数据点所在近似梯形区域的高程差修正值对步骤S13)中获取的基础地理信息数据点高程进行修正，具体为根据以下公式计算出基础地理信息数据点修正后高程：基础地理信息数据点修正后高程＝基础地理信息数据点高程-工测地形数据点所在近似梯形区域的高程差修正值。其中地势起伏无畸变是指地形数据融合过程中整个线路走廊范围内的地势起伏没有畸变。其中耐张段指两个耐张杆之间的距离。步骤S11-S15)通过对高程差进行修正，能够实现工测地形数据和基础地理信息数据这两种不同来源的地形数据地有效融合，使得融合后整个走廊范围本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.基于三维GIS技术的配电线路空间距离获取方法，其特征是，包括以下步骤：1）由工测地形数据对线路走廊范围内的基础地理信息数据进行高程修正，根据高程修正后的基础地理信息数据构建出三维线路走廊数字场景；2)根据构建的三维线路走廊数字场景，计算配电线路的空间距离。

【技术特征摘要】
1.基于三维GIS技术的配电线路空间距离获取方法，其特征是，包括以下步骤：1）由工测地形数据对线路走廊范围内的基础地理信息数据进行高程修正，根据高程修正后的基础地理信息数据构建出三维线路走廊数字场景；2)根据构建的三维线路走廊数字场景，计算配电线路的空间距离。2.如权利要求1所述的基于三维GIS技术的配电线路空间距离获取方法，其特征是，所述基础地理信息数据采用面状存储方式，以三角网为最小数据单元，所述三角网是由连续的三角面组成，所述步骤1）具体包括以下步骤：S11）以线路走廊内的耐张段为自然分界点将整个线路走廊切分成多个四边形；S12）以每个耐张段内中心断面线的基础地理信息数据点为依据将该耐张段所在四边形划分成多个近似梯形；S13）以一个近似梯形作为地形融合最小单位，获取近似梯形区域中基础地理信息数据点的高程；S14）确定每个工测地形数据点所在的近似梯形区域，并迭代计算出工测地形数据点和工测地形数据点所在近似梯形区域的各个三角面的高程差，从计算出的高程差中找出符合地形融合方程的高程差作为工测地形数据点所在近似梯形区域的高程差修正值；S15）根据工测地形数据点所在近似梯形区域的高程差修正值对获取的基础地理信息数据点高程进行修正，修正完成后，将修正后的基础地理信息数据点添加到线路走廊中重新构建地形，得到地势起伏无畸变的三维线路走廊数字场景。3.如权利要求2所述的基于三维GIS技术的配电线路空间距离获取方法，其特征是，根据工测地形数据点所在近似梯形区域的高程差修正值对获取的基础地理信息数据点高程进行修正，具体为计算出基础地理信息数据点修正后高...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄彭，刘蕊，沈鸿冰，张雨龙，韩念遐，
申请(专利权)人：中国电力科学研究院，国家电网公司，
类型：发明
国别省市：北京,11