CN111915726B - 一种架空输电线路三维场景的构建方法 - Google Patents

Abstract

一种架空输电线路三维场景的构建方法，包括：获取架空输电线路三维建模所需数据；进行数据预处理；进行架空输电线路虚拟场景三维建模；架空输电线路虚拟场景三维模型优化；基于虚拟现实的架空输电线路三维场景集成。通过建立虚拟的三维线路模型，可对线路结构进行观察，检查杆塔、导线、金具之间的配合和碰撞，优化线路的设计，提高设计质量，同时为设计人员提供直观的体验。

Description

一种架空输电线路三维场景的构建方法

技术领域

本发明属于输电线路设计领域，具体涉及一种架空输电线路三维场景的构建方法。

背景技术

架空输电线路多位于人员稀少、地形复杂、环境恶劣的地方，容易受风雪、雷电等自然灾害的影响，给输电线路设计提出了更高的要求。国内外科研院所的研究人员在提高输电线路规划、施工、运行和维护的安全性、可靠性、经济性等方面开展了大量的研究工作。在国内，输电线路的电压等级不断提高，系统的规模也越来越大，各项研究工作又面临着新的挑战，虚拟现实技术的应用可为输电线路的保障提供非常重要的支撑。

信息技术和电子技术在提高电网运行的自动化水平、信息化水平方面已经取得了非常显著的成绩。随着信息技术的发展，系统数据越来越丰富，对数据的表现方式和表现要求也越来越高。通过运用虚拟现实技术，可为输电线路的设计、规划、项目决策、优化和分析等方面提供非常直观的参考，可为完善系统的技术方案提供非常有用的技术手段。由于虚拟现实技术把多种数据进行整合，可将复杂、专业的数据信息通过非常立体、直观和可交互的方式体现出来，有利于在输电线路的设计、生产、运行维护和检修阶段进行沟通协调，有利于及早发现可能存在的问题，并形成可行的方案。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供了一种架空输电线路三维场景的构建方法，包括以下步骤：

步骤1，获取架空输电线路三维建模所需数据；

步骤2，进行数据预处理；

步骤3，进行架空输电线路虚拟场景三维建模；

步骤4，架空输电线路虚拟场景三维模型优化；

步骤5，基于虚拟现实的架空输电线路三维场景集成。

本发明的有益效果包括：

1)通过建立虚拟的三维线路模型，可对线路结构进行观察，检查杆塔、导线、金具之间的配合和碰撞，优化线路的设计，提高设计质量，同时为设计人员提供非常直观的体验。

2)虚拟现实技术建立了非常直观的可视化模型，与传统设计方法中设计人员头脑里的想象模型不同，三维空间模型表现能力更强，可以非常方便地实现配合关系检查，运动关系检查、碰撞检查，带电距离检查，从而可以在线路施工前发现问题，有利于制定出合理的结构方案，优化结构和布局。

3)通过虚拟现实技术解决了数据无法及时共享的问题，在设计阶段就发现在接口阶段可能存在的矛盾问题，有利于提高设计质量。

4)通过虚拟现实技术和运行维护相互结合，可以为线路运检作业提供直观、形象的指导。有助于提高运检作业水平，提高安全性、可靠性和作业效率。

5)本发明实时采集视频数据，识别出具有完整对象信息的对象形状，经追踪获得动态变化的对象形状相应的对象运动轨迹，将动态变化的对象形状和运动轨迹实时叠加在三维场景中，从而达到了在三维场景中显示真实对象的目的。相比于现有技术，不需要重新绘制需显示的对象，可以直接将采集到的对象图像进行真实显示，以提高效率和使用体验。

附图说明

图1本发明所提出的方法的基本框架。

图2采用本发明构建的基于虚拟现实的架空输电线路三维场景

具体实施方式

为了更好地理解本发明，下面结合附图参考实施例的描述，对本发明的方法进行进一步的说明。

为了全面理解本发明，在以下详细描述中提到了众多具体细节。但是本领域技术人员应该理解，本发明可以无需这些具体细节而实现。在实施例中，不详细描述公知的方法、过程、组件，以免不必要地使实施例繁琐。

参见图1所示，本发明针对架空输电线路地形及组件特点，设计了一种架空输电线路三维场景的构建方法，包括以下步骤：

步骤1，获取架空输电线路三维建模所需数据；

步骤2，进行数据预处理；

步骤3，进行架空输电线路虚拟场景三维建模；

步骤4，架空输电线路虚拟场景三维模型优化；

步骤5，基于虚拟现实的架空输电线路三维场景集成；

其中，所述步骤1，获取架空输电线路三维建模所需数据，具体包括：

三维空间数据：通过空间数据资源获取建模对象的空间位置、形状轮廓、尺寸大小、比例等三维空间数据，所述空间数据资源包括架空输电线路CAD平面及立体规划图、建筑设计、环境景观设计的CAD平面图及立面图、航拍影像图、遥感影像图；

地形数据：通过地形数据资源获取建模对象的等高线、DEM数据，所述地形数据资源包括地形数字测量图像；

纹理数据：通过纹理数据资源获取建模对象的纹理数据，所述纹理数据资源包括建模对象不同角度、不同立面的数码照片、以及园林景观、道路的实景照片；

属性数据：通过属性数据资源获取建模对象的属性相关的文字、图片、音频和视频文件数据，所述属性数据资源包括文字介绍、语音介绍、图片展示、视频展示等与空间位置交互相关的多媒体类型的属性数据；

形态特征数据：通过形态特征数据资源获取建模对象的动态对象数据，所述形态特征数据资源包括实时采集的视频数据。

优选地，其中，所述步骤2，进行数据预处理，具体包括：

对三维空间数据使用地理信息软件进行数字化，分成不同的地理图层，便于场景图形的有效管理，所述地理图层包括道路、绿地、水系、水域、建筑、架空输电线路组件；

对地形数据需以数字化的方式录入地理信息软件，处理后生成DEM数字高程模型或等高线数据，便于三维地形建模；

对纹理数据使用图像处理软件进行处理，使纹理符合模型要求；

将属性数据分成文字、图片、音频和视频这四种多媒体种类，对每一种类文件中的不同后缀类型进行统一；

对形态特征数据进行二值化处理，提取对象轮廓信息，识别对象形状，得到所述形态特征数据中的动态对象。

优选地，其中，所述步骤3，进行架空输电线路虚拟场景三维建模，具体包括：

步骤3-1，以三维空间数据作为建模基础，以建模对象照片作为外观参照，勾画建模对象的外部轮廓，形成建模对象外部轮廓线模型；

步骤3-2，构造三维模型，具体包括：

步骤3-2-1，基于所述建模对象外部轮廓线模型，根据所述轮廓线依序创建三维曲面，在保证建筑物外形的情况下建立优化的三维模型；

步骤3-2-2，对架空输电线路组件进行建模；

步骤3-3，在所述三维模型表面贴图，贴上对应的纹理，真实地再现物体的质地细节；

步骤3-4，对所述三维模型注入属性。

优选地，其中，所述步骤4，架空输电线路虚拟场景三维模型优化，具体包括：

步骤4-1，虚拟三维模型优化；

步骤4-1-1，去除冗余的几何面，包括以下步骤：

步骤4-1-1-1，平面模型精简：默认初始化的平面模型，其段数属性为长度分段和宽度分段均为4；新建平面模型时，对其属性中截面段数进行设置，长、宽边上段数均设为1，将平面模型默认的4×4×2的32个三角面减少到2个面，从而去除冗余的30个三角面；

步骤4-1-1-2，圆柱体模型精简：默认初始化的圆柱体模型，其段数属性为高度分段为5、端面分段为1、边数为18；新建圆柱体模型时，对模型的属性中高度分段、截面分段、边数进行设置，高度分段设为1、端面分段设为1、边数设为12，总面数为48，从而去除冗余的168个冗余面；

步骤4-1-1-3，删除重叠面：选择模型物体，将其转换为可编辑多边形或可编辑网格，然后在多边形模式下，将物体间重叠的面进行逐一删除；

步骤4-1-1-4，删除隐藏的面：选择模型物体，将其转换为可编辑多边形或可编辑网格，然后在多边形模式下，将物体隐藏的面进行逐一删除；

步骤4-2，场景结构优化，采用单元分割和层次细节相结合的方法对场景的总体结构进行优化，包括以下步骤：

步骤4-2-1，单元分割优化，具体包括：

步骤4-2-1-1，将虚拟场景分割成多个单元网格；

步骤4-2-1-2，针对虚拟场景，确定人体左眼的第一视场角和右眼的第二视场角；

步骤4-2-1-3，获取所述第一视场角和第二视场角的并集区域；

步骤4-2-1-4，将所述并集区域之外的所述单元网格删除；

步骤4-2-1-3，对所述并集区域内的单元网格对应的场景模型进行渲染；

步骤4-2-2，层次细节优化，具体包括：

步骤4-2-2-1，设置粗略场景模型和精细场景模型；

步骤4-2-2-2，用户进行漫游时，根据观察的不同距离程度进行场景模型切换，当距离大于阈值时，调用粗略场景模型，当距离小于或等于阈值时，调用精细场景模型。

优选地，其中，所述步骤5，基于虚拟现实的架空输电线路三维场景集成，具体包括：

步骤5-1，将三维场景模型导入仿真平台；

步骤5-2，依据所述地形数据，进行场景设置，对场景设置所需效果；

步骤5-3，进行相机设置，根据需要设置不同的相机，实现多种浏览模式；所述浏览模式包括行走、飞行、静物观察、摄像机动画。

步骤5-4，依据所述形态特征数据，实现模型动画，所述模型动画具体包括三种类型：骨骼动画：用于实现人物或角色的各种动作；位移动画：用于实现刚性物体的运动轨迹；变形动画：用于实现物体的自身顶点坐标变化；

步骤5-5，集成多媒体信息，所述多媒体信息包括文字、图片、音频、视频。

步骤5-6，设计界面布局；

步骤5-7，连接数据库，通过数据库接口，与数据库进行连接，从数据库中存取模型、动画、贴图以及各种数据查询信息，以实现场景数据的后台动态更新；

步骤5-8，设置时间轴，通过添加时间轴的关键帧和脚本，设置不同对象动画的时间组合；

步骤5-10，控制三维场景漫游和设备内部流程动画视频浏览，实现可交互的功能展示，输出基于虚拟现实的架空输电线路三维场景。

优选地，其中，步骤5-4，依据所述形态特征数据，实现模型动画，具体包括：

步骤5-4-1，从视频数据中识别动态对象；

步骤5-4-2，根据所述动态对象的实时数据，获得对应的对象运动轨迹，具体包括：

步骤5-4-2-1，获得动态变化的对象形状的相对空间位置信息：从视频数据的中获得对象形状变化的角度信息；根据所述对象形状变化的角度信息获得对象的距离信息；根据所述对象形状变化的角度信息和所述对象的距离信息获得物体的相对空间位置信息；

步骤5-4-2-2，根据动态变化的对象形状上确定出的定位点，获得所述动态变化的对象形状上的定位点的变化信息；

步骤5-4-2-3，根据所述相对空间位置信息和所述定位点的变化信息，获得相应的对象运动轨迹；

步骤5-4-4，将所述动态对象的对象形状和所述对应的对象运动轨迹处理成三维图像实时叠加投影在3D场景中。

优选地，其中，所述架空输电线路组件包括导地线、绝缘子、金具、杆塔、基地装置中的一种或多种。

本发明考虑地形和架空输电线路，具体的设计思路如下：

(1)地形：选取架空输电线路典型地质条件，根据数字正射影像(DOM)、数字高程模型(DEM)、数字表面模型(DSM)、激光雷达点云和影像等设计所需真实地形地理信息数据，利用三维建模、虚拟仿真等技术，构建几种典型复杂地形(包括山区、森林、大跨越等)的三维场景模型。

(2)线路：基于国网公司通用设计，利用基于虚拟现实技术的三维建模引擎，实现导地线、绝缘子、金具、杆塔、基地装置等主要架空输电线路组件模型的建立，设计附带属性信息的三维模型库构建技术。

具体的工作包括：

1、数据基础

(1)数据内容

虚拟场景的三维建模首先需要相关的数据基础，包括空间数据：如建模对象的位置、形状轮廓、尺寸大小、比例等；纹理数据：建模对象不同角度不同立面的数码照片以及不同材质的纹理数据；属性数据：建模对象的有关属性介绍的文字、图片、音频和视频文件数据。这些基础数据的来源有：资料收集、测绘测量、遥感航拍、相机拍摄等方式。

(2)数据来源获取

在实际操作中，一般通过资料数据的收集，获取场景图纸数据，如CAD平面规划图、建筑设计及环境景观设计的CAD平面图和立面图、航拍影像图、遥感影像图等空间数据；通过对地形进行数字测量，获取详细的地形数据，如等高线、DEM等数据；使用数码相机获取建筑物的立面实景照片和园林景观、道路的实景照片等纹理数据；收集获取文字介绍、语音介绍、图片展示、视频展示等与空间位置交互相关的各种多媒体类型的属性数据，为虚拟现实系统提供多媒体集成的信息来源，增强系统的交互性；对于一些特殊场景中的动态对象，如行走的人，飞行的鸟等，需要收集形态特征数据。

(3)数据预处理

以上获取的部分数据需要加工预处理之后才能被使用，航拍影像、遥感影像等地理空间数据，需要利用地理信息软件如Arc GIS进行数字化，分成道路、绿地、水系水域、建筑等不同的图层，便于场景图形的有效管理；测量得到的地形数据需要以数字化的方式录入Arc GIS等地理信息软件处理后生成DEM数字高程模型或等高线数据，便于三维地形建模；使用图像处理软件如Photoshop对实拍照片进行处理，使纹理符合模型要求。

2、虚拟场景三维建模技术

在虚拟场景中，虚拟对象是主体，它的虚拟再现是通过建模来实现的。对象虚拟是虚拟场景三维建模的重点，是使用户进行三维交互沉浸体验的首要条件。

几何建模的优点是交互性好，用户可以随意更改虚拟环境的观察点和观察方向，实现实时交互，如移动或旋转虚拟物体等。缺点是所建构的对象模型都是多边形组成，数据量较大，难以达到较强的真实感，并且建模过程也较为复杂。图像建模的优点是虚拟环境渲染质量高，有照片的真实质感，且绘制速度快。缺点是虚拟浏览和交互能力有限，不能实现任意方式的空间漫游和交互。为了合理地发挥两者的优势，利用图像和几何相结合的建模技术。基于图像与几何建模相结合的建模形式为：模型+贴图形式。

模型+贴图形式的原理是根据不同视角的被建模物体的照片，通过建模软件多视图的点、线位置采样，然后分区块构建模型。这种方式建模是使图像与几何结合的建模技术尽量最大程度地挖掘建模技术的潜力，把高仿真度的图像映射于简单的对象模型，在几乎不牺牲三维模型真实度的情况下，可以极大地减少模型的网格数量。具体建模过程分四步：

(1)数据准备工作

1)利用照相机从不同角度对建模对象进行拍照，通常取前、后、左、右、顶部五个方向。照片需要经过Photoshop软件处理得到符合要求的纹理贴图图片。

2)基于国网公司通用设计，准备导地线、绝缘子、金具、杆塔、基地装置等主要架空输电线路组件图纸。

(2)利用三维空间信息勾勒物体外轮廓线

利用拍摄的建模对象照片作为建模对象外观参照，以及建模对象的尺寸的测量数据为建模基础，勾画建模对象的外部轮廓，形成建模对象外部轮廓线模型。

(3)构造三维模型

1)运用3D建模工具软件边界线造型命令，根据所画的轮廓线依次创建三维曲面，在保证建筑物外形的情况下，作最大优化，建立最优三维模型。

2)运用3D建模工具，根据架空输电线路组件进行建模

(4)贴图

利用3D建模工具软件的材质/贴图工具，按照相应的贴图方法，在模型表面贴上对应的纹理和质地，能较真实地再现物体的细节。

3、三维场景优化

对于三维虚拟场景，其模型创建与一般效果图或动画场景的建立不同，因为在桌面式虚拟现实系统中，受限于硬件设备的制约，过于复杂精细的虚拟场景在实时渲染运行的速度和进行交互操作的流畅性都会受到很大影响，这就必然决定在虚拟场景中创建的三维模型不能太过复杂。

当虚拟场景的逼真度和系统运行速度发生矛盾时，应当先保证系统实时渲染的速度，进行场景模型精简或场景模型优化。三维场景优化分为模型优化和场景结构优化。

(1)模型优化

一般情况下，三维虚拟场景实时渲染时速度受限制的主要问题在于模型过于复杂，场景模型总三角面数太多，因此最有效的优化方式，还是场景渲染时，尽一切办法减少模型的三角面。

1)去除冗余的几何面

在三维建模过程中，如何判断一个模型的高效和成功，往往看其是否能够利用最少的面数达到同等的视觉效果。新建的模型，往往会有一些多边形面处于不可见的状态，除去这些几何面不但不会影响模型本身的视觉效果，反而由于减少了模型的面数，使得场景的渲染速度得以提高。包括以下步骤：

①平面(Plane)模型精简

平面(Plane)是在模型建模过程中最常用建模模型，默认初始化的Plane的段数属性为长度分段和宽度分段都为4，但是如果不需要对该Plane做进一步修改处理的话，完全可以将其属性中的长宽段数降到最低，以达到模型优化的目的。

在新建Plane时，对其属性中截面段数进行设置，长、宽边上段数全设为1，这样一来，就可以把Plane模型默认的4×4×2的32个三角面减少到两个面，从而减少了冗余的30个三角面。

②圆柱体(Cylinder)模型精简

圆柱体(Cylinder)是经常使用的建模模型之一，如果不需要在对其进行修改处理，同样可以通过降低属性的高度和边数段数的方法来减少多余面。

默认新建的圆柱体模型，其属性段数为高度分段5、端面分段1和边数18，总面数为216；对于圆柱体而言，其边数值达到12便可以认定为一个圆，因此可以对模型的属性中高度段数和截面分段进行修改，改为高度分段1、端面分段1和边数12，总面数为48，从而精简了168个冗余面。

③删除重叠面

在建模过程中，两个相邻的模型之间往往都会存在重叠的面。这些面的存在不仅增加了冗余几何面，而且在后期渲染过程中，也会由于面的重叠而出现画面闪烁的现象，影响场景的整体效果，因此要将这些重叠面删除。

选择模型物体，将其转换为可编辑多边形或可编辑网格，然后再在多边形模式下，将物体间重叠的面进行逐一删除。

④删除隐藏的面

在建模过程中，存在大量常理上视觉根本看不到的面，比如所有建筑等实体模型的底面，这些面的存在与否根本不会影响画面的效果，但是对于这些面的删减却可以提高场景的渲染速度，因此在模型优化时，将这些面删除，具体做法与删除重叠面的方法相同。

(2)结构优化

三维场景的优化除了对模型本身进行优化外，还可以通过对场景的总体结构进行优化，采用单元分割和层次细节相结合的方法进行结构优化。

1)单元分割优化

将虚拟场景分割成较小的单元，渲染时，只对当前视角中的场景模型进行渲染，对于视角外的场景模型做忽略处理，从而提高了场景渲染的处理速度。按人眼视觉观察规律来分析，人眼只能观看到视角范围内的一部分场景，因此不需要对整个场景进行渲染处理，而只需对人眼可视部分进行渲染处理，在场景调度时，则只需输入部分单元模型，可以大大节约系统的资源，提高系统的运行速度。

2)层次细节优化

按照空间距离的远近来分层展示不同细节程度的场景，根据人的视觉感观规律来设计场景。针对不同细节等级使用相应不同的细节层次模型来进行描述，在用户进行漫游时，根据观察的不同距离程度进行场景模型切换，即当距离远时，就调用较为粗略的模型，当距离近时，调用精细的模型，从而实现场景结构的优化。

完成数据基础准备、三维场景建模及三维场景优化后，即可得到可用的三维场景模型。

4、基于虚拟现实的架空输电线路三维场景集成

三维场景模型建立之后，需要将场景模型导入集成，对模型如设置模型材质的效果、对场景进行相关参数的设置，如水面特效、建筑物的物理碰撞等；并添加实现场景的交互漫游、空间导航功能：

依据所述地形数据，进行场景设置，对场景设置所需效果；

进行相机设置，根据需要设置不同的相机，实现多种浏览模式；所述浏览模式包括行走、飞行、静物观察、摄像机动画。

依据所述形态特征数据，实现模型动画，所述模型动画具体包括三种类型：骨骼动画：用于实现人物或角色的各种动作；位移动画：用于实现刚性物体的运动轨迹；变形动画：用于实现物体的自身顶点坐标变化；具体包括以下步骤：

从视频数据中识别动态对象；

根据所述动态对象的实时数据，获得对应的对象运动轨迹，具体包括：获得动态变化的对象形状的相对空间位置信息：从视频数据的中获得对象形状变化的角度信息；根据所述对象形状变化的角度信息获得对象的距离信息；根据所述对象形状变化的角度信息和所述对象的距离信息获得物体的相对空间位置信息；根据动态变化的对象形状上确定出的定位点，获得所述动态变化的对象形状上的定位点的变化信息；根据所述相对空间位置信息和所述定位点的变化信息，获得相应的对象运动轨迹；

将所述动态对象的对象形状和所述对应的对象运动轨迹处理成三维图像实时叠加投影在3D场景中。

集成多媒体信息，所述多媒体信息包括文字、图片、音频、视频。

设计界面布局；

连接数据库，通过数据库接口，与数据库进行连接，从数据库中存取模型、动画、贴图以及各种数据查询信息，以实现场景数据的后台动态更新；

设置时间轴，通过添加时间轴的关键帧和脚本，设置不同对象动画的时间组合；

控制三维场景漫游和设备内部流程动画视频浏览，实现可交互的功能展示，输出基于虚拟现实的架空输电线路三维场景。

本发明与现有技术相比，其显著优点为：

1)通过建立虚拟的三维线路模型，可对线路结构进行观察，检查杆塔、导线、金具之间的配合和碰撞，优化线路的设计，提高设计质量，同时为设计人员提供非常直观的体验。

2)虚拟现实技术建立了非常直观的可视化模型，与传统设计方法中设计人员头脑里的想象模型不同，三维空间模型表现能力更强，可以非常方便地实现配合关系检查，运动关系检查、碰撞检查，带电距离检查，从而可以在线路施工前发现问题，有利于制定出合理的结构方案，优化结构和布局。

3)通过虚拟现实技术解决了数据无法及时共享的问题，在设计阶段就发现在接口阶段可能存在的矛盾问题，有利于提高设计质量。

4)通过虚拟现实技术和运行维护相互结合，可以为线路运检作业提供直观、形象的指导。有助于提高运检作业水平，提高安全性、可靠性和作业效率。

5)本发明实时采集视频数据，识别出具有完整对象信息的对象形状，经追踪获得动态变化的对象形状相应的对象运动轨迹，将动态变化的对象形状和运动轨迹实时叠加在三维场景中，从而达到了在三维场景中显示真实对象的目的。相比于现有技术，不需要重新绘制需显示的对象，可以直接将采集到的对象图像进行真实显示，以提高效率和使用体验。

这里只说明了本发明的优选实施例，但其意并非限制本发明的范围、适用性和配置。相反，对实施例的详细说明可使本领域技术人员得以实施。应能理解，在不偏离所附权利要求书确定的本发明精神和范围情况下，可对一些细节做适当变更和修改。

Claims (2)

1.一种架空输电线路三维场景的构建方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1，获取架空输电线路三维建模所需数据；

步骤2，进行数据预处理；

步骤3，进行架空输电线路虚拟场景三维建模；

步骤4，架空输电线路虚拟场景三维模型优化；

步骤5，基于虚拟现实的架空输电线路三维场景集成；

其中，所述步骤1，获取架空输电线路三维建模所需数据，具体包括：

三维空间数据：通过空间数据资源获取建模对象的空间位置、形状轮廓、尺寸大小、比例，所述空间数据资源包括架空输电线路CAD 平面及立体规划图、建筑设计、环境景观设计的CAD平面图及立面图、航拍影像图、遥感影像图；

地形数据：通过地形数据资源获取建模对象的等高线、DEM数据，所述地形数据资源包括地形数字测量图像；

纹理数据：通过纹理数据资源获取建模对象的纹理数据，所述纹理数据资源包括建模对象不同角度、不同立面的数码照片、以及园林景观、道路的实景照片；

属性数据：通过属性数据资源获取建模对象的属性相关的文字、图片、音频和视频文件数据，所述属性数据资源包括文字介绍、语音介绍、图片展示、视频展示与空间位置交互相关的多媒体类型的属性数据；

形态特征数据：通过形态特征数据资源获取建模对象的动态对象数据，所述形态特征数据资源包括实时采集的视频数据；

其中，所述步骤2，进行数据预处理，具体包括：

对三维空间数据使用地理信息软件进行数字化，分成不同的地理图层，便于场景图形的有效管理，所述地理图层包括道路、绿地、水系、水域、建筑、架空输电线路组件；

对地形数据需以数字化的方式录入地理信息软件，处理后生成 DEM 数字高程模型或等高线数据，便于三维地形建模；

对纹理数据使用图像处理软件进行处理，使纹理符合模型要求；

将属性数据分成文字、图片、音频和视频这四种多媒体种类，对每一种类文件中的不同后缀类型进行统一；

对形态特征数据进行二值化处理，提取对象轮廓信息，识别对象形状，得到所述形态特征数据中的动态对象；

其中，所述步骤3，进行架空输电线路虚拟场景三维建模，具体包括：

步骤3-1，以三维空间数据作为建模基础，以建模对象照片作为外观参照，勾画建模对象的外部轮廓，形成建模对象外部轮廓线模型；

步骤3-2，构造三维模型，具体包括：

步骤3-2-1，基于所述建模对象外部轮廓线模型，根据所述轮廓线依序创建三维曲面，在保证建筑物外形的情况下建立优化的三维模型；

步骤3-2-2，对架空输电线路组件进行建模；

步骤3-3，在所述三维模型表面贴图，贴上对应的纹理，真实地再现物体的质地细节；

步骤3-４，对所述三维模型注入属性；

其中，所述步骤4，架空输电线路虚拟场景三维模型优化，具体包括：

步骤4-1，虚拟三维模型优化；

步骤4-1-1，去除冗余的几何面，包括以下步骤：

步骤4-1-1-1，平面模型精简：默认初始化的平面模型，其段数属性为长度分段和宽度分段均为4；新建平面模型时，对其属性中截面段数进行设置，长、宽边上段数均设为1，将平面模型默认的4×4×2的32个三角面减少到2个面，从而去除冗余的30个三角面；

步骤4-1-1-2，圆柱体模型精简：默认初始化的圆柱体模型，其段数属性为高度分段为5、端面分段为1、边数为18；新建圆柱体模型时，对模型的属性中高度分段、截面分段、边数进行设置，高度分段设为1、端面分段设为1、边数设为12，总面数为 48，从而去除冗余的168个冗余面；

步骤4-1-1-3，删除重叠面：选择模型物体，将其转换为可编辑多边形或可编辑网格，然后在多边形模式下，将物体间重叠的面进行逐一删除；

步骤4-1-1-4，删除隐藏的面：选择模型物体，将其转换为可编辑多边形或可编辑网格，然后在多边形模式下，将物体隐藏的面进行逐一删除；

步骤4-2，场景结构优化，采用单元分割和层次细节相结合的方法对场景的总体结构进行优化，包括以下步骤：

步骤4-2-1，单元分割优化，具体包括：

步骤4-2-1-1，将虚拟场景分割成多个单元网格；

步骤4-2-1-2，针对虚拟场景，确定人体左眼的第一视场角和右眼的第二视场角；

步骤4-2-1-3，获取所述第一视场角和第二视场角的并集区域；

步骤4-2-1-4，将所述并集区域之外的所述单元网格删除；

步骤4-2-1-3，对所述并集区域内的单元网格对应的场景模型进行渲染；

步骤4-2-2，层次细节优化，具体包括：

步骤4-2-2-1，设置粗略场景模型和精细场景模型；

步骤4-2-2-2，用户进行漫游时，根据观察的不同距离程度进行场景模型切换，当距离大于阈值时，调用粗略场景模型，当距离小于或等于阈值时，调用精细场景模型；

其中，所述步骤5，基于虚拟现实的架空输电线路三维场景集成，具体包括：

步骤5-1，将三维场景模型导入仿真平台；

步骤5-2，依据所述地形数据，进行场景设置，对场景设置所需效果；

步骤5-3，进行相机设置，根据需要设置不同的相机，实现多种浏览模式；所述浏览模式包括行走、飞行、静物观察、摄像机动画；

步骤5-4，依据所述形态特征数据，实现模型动画，所述模型动画具体包括三种类型：骨骼动画：用于实现人物或角色的各种动作；位移动画：用于实现刚性物体的运动轨迹；变形动画：用于实现物体的自身顶点坐标变化；

步骤5-5，集成多媒体信息，所述多媒体信息包括文字、图片、音频、视频；

步骤5-6，设计界面布局；

步骤5-7，连接数据库，通过数据库接口，与数据库进行连接，从数据库中存取模型、动画、贴图以及各种数据查询信息，以实现场景数据的后台动态更新；

步骤5-8，设置时间轴，通过添加时间轴的关键帧和脚本，设置不同对象动画的时间组合；

步骤5-10，控制三维场景漫游和设备内部流程动画视频浏览，实现可交互的功能展示，输出基于虚拟现实的架空输电线路三维场景；

其中，步骤5-4，依据所述形态特征数据，实现模型动画，具体包括：

步骤5-4-1，从视频数据中识别动态对象；

步骤5-4-2，根据所述动态对象的实时数据，获得对应的对象运动轨迹，具体包括：

步骤5-4-2-1，获得动态变化的对象形状的相对空间位置信息：从视频数据的中获得对象形状变化的角度信息；根据所述对象形状变化的角度信息获得对象的距离信息；根据所述对象形状变化的角度信息和所述对象的距离信息获得物体的相对空间位置信息；

步骤5-4-2-2，根据动态变化的对象形状上确定出的定位点，获得所述动态变化的对象形状上的定位点的变化信息；

步骤5-4-2-3，根据所述相对空间位置信息和所述定位点的变化信息，获得相应的对象运动轨迹；

步骤5-4-4，将所述动态对象的对象形状和所述对应的对象运动轨迹处理成三维图像实时叠加投影在3D场景中。

2.如权利要求1所述的方法，其中，所述架空输电线路组件包括导地线、绝缘子、金具、杆塔、基地装置中的一种或多种。