CN113806897A - 一种基于三维gis技术的电力工程建设决策优化方法 - Google Patents

一种基于三维gis技术的电力工程建设决策优化方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于三维GIS技术的电力工程建设决策优化方法，首先获取设计数据，在对建设区域进行初步勘测的基础上利用遥感技术采集三维数据，并利用该数据构建三维空间数据库，并搭建可视化建设平台，构建电力工程建设模型，对电力工程决策进行辅助优化；本发明的技术方案将遥感技术、地理信息系统技术和全球定位系统技术结合，有效提高电力工程测量的效率和精度，减少现场勘查人员的外业工作量，降低工程造价；技术方案高灵活、快响应、低成本，可得到真实的三维场景图，可从不同视角观看线路周围的地物、地貌信息，精确辅助指导施工人员定位施工区域，可直观有效的为工程建设管理决策层分析方案利弊提供有效的数据支撑。

Description

一种基于三维GIS技术的电力工程建设决策优化方法
技术领域
本发明涉及一种电力工程策略优化方法，具体是一种基于三维GIS技术的电力工程建设决策优化方法。
背景技术
近年来，随着国民经济的持续发展，加快电网建设显得尤为紧迫。电网建设涉及土地、规划、城建、交通、铁路、航道、林业、电信、农业等相关部门以及地方的经济、行政和人际关系。
测绘工作作为电力工程设计的前期工作对工程造价及工程设计、建设质量起着至关重要的作用，其从很大程度上影响着整个电力工程投资成本的有效控制，尤其体现在外业测量的效率、质量，内业成图的成品率及内外业对施测工作的现势性和返工率等方面。但目前，无论是高压输电线路建设，10KV配网技改大修，还是农村低压线路改造，电力建设工程勘测为半人工状态进行，且有严重滞后的趋势。电力项目迟迟不能投运，不但给国家和电力企业造成了经济损失，而且给地方政治、经济和社会效益带来了较大影响。可以说，电力工程建设进度问题已经成为当前电网建设中的最大制约。
当前在配网基建工程中，电力线路的测量大多采用传统的电力线路测量，是通过普通的测量工具测量出线档间的档距，通过将每个档距进行累加，得出线路长度，测量精度差、设备运用少、人力成本高、定位勘测难，传统的测量方式存在较多的缺陷。
电力工程勘测数字化程度将对工程建设进度起着决定性作用，具体的说，工程勘测数字化辅助决策既是电力建设项目的晴雨表，也是工程形象进度表，它将直接关系到工程能否按时开工和如期投入运行。
发明内容
本发明的目的是提供一种基于三维GIS技术的电力工程建设决策优化方法，为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种基于“3S”集成技术的电力工程建设辅助决策方法，包括以下步骤：
步骤1、根据电力工程建设设计数据，获取建设区域原始坐标，建设区域地理、行政信息和规划采集对象的边界线及特征线，并进行坐标转换；
步骤2、进行电力工程建设区域初步勘测，获取初级电力廊道航线基础数据，并规划电力工程建设区域及建设廊道无人机航线；
步骤3、利用RS遥感技术采集三维空间对象数据，包含电力工程项目的全景正射图像数据、倾斜摄影图像数据和建设廊道全彩三维激光雷达点云数据；
步骤4、对数据进行预处理及数据质量核验；
步骤5、根据处理后的数据，构建三维GIS空间数据库；
步骤6、根据步骤5构建的三维GIS空间数据库，搭设电力工程可视化建设平台；
步骤7、根据步骤5构建的三维GIS空间数据库，分析处理点云数据；
步骤8、基于步骤6和步骤7构建电力工程建设模型，并进行可视化展示，对电力工程建设决策进行辅助优化。
与现有技术相比，本发明的有点在于：
(1)本发明的技术方案将遥感技术、地理信息系统技术和全球定位系统技术结合，能够有效提高电力工程测量的效率和精度，大幅减少现场勘查人员的外业工作量；
(2)本发明的技术方案可根据沿线现场踏勘，与粗估房屋拆迁量和林木砍伐量比较，采用三维GIS技术可视化后，可以精确辅助指导建设路径选线，最大程度避开房屋、林木、河流等聚集区域，效果显著；
(3)本发明的技术方案可以在施工图设计阶段优化，线路路径，合理设置线路转角，减少了铁塔使用数量，降低工程造价；
(4)本发明的技术方案高灵活、快响应、低成本，可得到真实的三维场景图，可从不同视角观看线路周围的地物、地貌信息，精确辅助指导施工人员定位施工区域，规划设计临时进场道路、临时施工场地、临时施工物资堆放场地，规划设计永久建设占地区域，规划安全运行距离内政策处理协调方案，规划建设过程中地面障碍物跨越方案；
(5)本发明的技术方案可以模拟拟建工程全过程建设过程，可直观有效的为工程建设管理决策层分析方案利弊提供有效的数据支撑。
下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步的描述。
附图说明
图1为本发明的步骤流程图。
图2为本发明的实施例中的建设廊道无人机航线图。
图3为本发明的实施例中的带状航线图。
图4为本发明的实施例中的纵向航线图。
图5-7为本发明的实施例中获取的全彩三维激光雷达点云数据。
图8为本发明的实施例中的单木参数图。
图9为本发明的实施例中的建设路径正射高清图。
具体实施方式
一种基于三维GIS技术的电力工程建设决策优化方法，包括以下步骤：
步骤1、根据电力工程建设设计数据，获取建设区域原始坐标，建设区域地理、行政信息和规划采集对象的边界线及特征线，并进行坐标转换，具体为：
提取电力工程建设区域内原始的行政区规划、地形地貌、交通、水系、建筑、自然地理信息数据，导出建设区域相关的CAD点、线、面文件；
选择建设区域边界线和关键控制点，导出建设路径中心线CAD文件，检验校正数据，进行建设区域坐标转换。
步骤2、进行电力工程建设区域初步勘测，获取初级电力廊道航线基础数据，并规划电力工程建设区域及建设廊道无人机航线，具体为：
步骤2-1：通过飞行器预飞现场勘察待测区域，获取地形类别、地面覆盖类型、植被覆盖密度等，确定电力工程建设区域内高大建筑的高度，对建筑物高度进行测量，做好勘测现场情况登记备案，规划勘测范围。
步骤2-2：根据步骤1获取的电力杆塔中心点经纬度和塔顶高程数据设计电力建设路径廊道带状航线和纵向自由高度廊道航线，利用航线规划设计软件，导入测区中心线带状KML文件，根据现场预勘察记录数据，设置相关飞行高度，航向重叠率、旁向重叠率、仿地折角航线参数，生成相应的带状仿地飞行航线任务KML文件；
根据测区底部和顶部高程，绘制面状KML文件，导入WPM专业化定制化航线规划设计软件，设置相关航线参数生成相应电力工程待建廊道纵向自由高度廊道航线任务KML文件。
步骤3、利用RS遥感技术采集三维空间对象数据，包含电力工程项目的全景正射图像数据、倾斜摄影图像数据和建设廊道全彩三维激光雷达点云数据，具体为：
步骤3-1：根据步骤2中的电力工程建设区域及建设廊道无人机航线，利用遥感系统，结合实时位姿补偿技术，获取厘米级精准正射图像数据；
步骤3-2：利用集成三轴云台，进行多角度摆动拍摄，获取三维倾斜图像；
步骤3-3：针对建设路径中的立面或斜面的作业任务，获得贴近摄影图像，在安全距离范围内，高效获取超高分辨率的数据影像，精准还原地表和物体精细纹理、结构和特征；
步骤3-4：利用集激光雷达模块、测绘相机、高精度惯导，融合GNSS、高精度惯导与视觉数据获取建设区域的厘米级精度真彩实时点云数据；再以其他区域、间隔来分批进行局部加密勘测，确保在勘测精度与范围之间达到勘测区域的点云数据全方位获取。
步骤4、对数据进行预处理及数据质量核验，具体为：
步骤4-1：检查各地面基站记录的原始数据是否存在异常，分析该数据是否可用，采集时段与飞行时段吻合，并且采集频率满足要求；
对POS原始数据进行检查、分析数据记录编号的完整性；
对点云原始数据检查完整性，并检查其覆盖范围是否满足要求，检查点云去噪、密度和精度是否满足要求；
对原始影像数据进行检查，包括是否漏拍，是否覆盖整个测区，是否有漏洞，影像数据重叠度是否与规划一致，影像画面是否满足要求；
步骤4-2：对满足要求的原始数据进行解码，获取GPS数据、IMU数据和激光测距数据；将同一架次的GPS数据、IMU数据、地面基站观测数据、飞行记录数据、基站控制点数据和激光测距数据等进行整理，联合POS数据和激光测距数据，附加系统检校数据，进行点云数据解算，生成LAS格式的点云数据。
步骤5、根据处理后的数据，构建三维GIS空间数据库，具体为：
步骤5-1：构建空间数据库，包含基础地形图数据，如电力工程区域内1：5万、1：10万等基础地形图，一般为扫描数字化并纠正好的数字栅格线规划图，进过拼接裁切后生成、建设区域的三维激光点云数据、数字地面模型DEM、数字表面模型DSM、数字正射影像图DOM等高线数据，已经处理生成带有地理坐标的图像数据，并与基础地形图数据坐标系统保持一致，且两者之间的相对误差在允许范围内；
步骤5-2：构建属性数据库，包括基础地质资料，各种比例尺的地质图件、新构造分布图、地质灾害专题数据，地质灾害点位置及属性信息、地质灾害专题分布图、电力线路数据，杆塔、线路和变电站的位置、属性及符号、分类编码数据，主要指杆塔、线路和变电站的有关属性分类编码数据。以国家或部委的现行规范为准、建设区域内房屋、道路、铁路、河流、山川、植被等有关属性分类编码数据；
步骤5-3：构建资料数据库，包括多媒体数据，用于存放野外勘测和布设影像和视频等资料数据；技术文档数据，电力线路勘测和布设各环节所产生的工程技术文档资料，包括相关的法律法规和技术标准规范；系统维护数据，主要存贮系统运行维护日志，系统用户、角色和权限表，数据字典等；
步骤5-4：数据服务层和数据入库方案建设，为系统提供数据服务组件，实现系统各种功能的需求；
由于数据采集和录入过程中，不可避免地会产生错误。因此，数据采集完成后，要对其进行必要的编辑处理和数据校验，以保证数据符合建库技术要求，这是数据入库的必要步骤，同时使系统与外界的数据顺利交换，实现数据共享。
步骤6、根据步骤5构建的三维GIS空间数据库，搭设电力工程可视化建设平台，具体为：
步骤6-1：搭建三维可视化数字沙盘搭建，利用ArcGIS软件经过格式转换、配准，切片数据处理生成不同层级的影像数据，并将摄影测量成果数据经过配准、分层等处理；
步骤6-2：三维模型制作与入库，根据电力工程建设设计图，如杆塔图、绝缘子串图等列出设备清单和模型列表，利用3D Studio Max软件制作所有涉及到的杆塔和设备的独立的三维模型，并将这些模型按照施工现场实际的情况组装起来，使用模型数据处理工具将杆塔模型等模型导入数据库中；
步骤6-3：整理杆塔桩位表、挂线位置表及各种交叉跨越信息，根据收集的勘测设计资料，如线路终勘定位后桩位成果表、铁塔及基础明细表等整理出杆塔桩位表、挂线位置表及各种交叉跨越的矢量信息，存入数据库中；
步骤6-4：将资料数据进行标准化处理并建立资料数据库分专业类别存放，数据库中以存放项目路径的形式访问档案资料，系统在启动时自动调用资料数据库中的数据，在三维模拟界面中查阅相关电子化档案资料，授权用户可以在三维模拟界面中查阅相关电子化档案资料，例如点击一基杆塔，可以查询这基杆塔所有的电气、结构、勘测方面的收集存储的电子化档案，完成电力工程可视化建设平台的搭建。
步骤7、根据步骤5构建的三维GIS空间数据库，分析处理点云数据，具体为：
步骤7-1：利用LiDAR360软件航带拼接功能，，基于严密的几何模型匹配来自不同航线的数据，实时显示拼接结果,使用点云和栅格数据管理工具，包括数据格式转换、点云去噪、归一化、栅格波段运算，生成高精度点云数据，基于点数、点密度、Z值等对点云进行统计分析，评估数据质量，确保数据准确性；得到高清的三维真实场景图，可进行放大、缩小、漫游以及任意角度的浏览；
步骤7-2：利用LiDAR360进行分类，包括地面点分类、模型关键点分类、选择区域地面点分类、机器学习模型分类等分类方法，分离点云数据中建筑、植被、道路的通用类别；
步骤7-3：通过矢量编辑功能完成数字线画图流程中矢量化部分，依托点云优秀的显示效果提供高对比度的底图，快速清晰分辨房屋、植被区域、道路、路灯、水域、桥梁地物的轮廓以辅助地物矢量化，快速提取电力线路与已有地物的交叉跨越处的高度，完成线路交叉跨越测量工作；
步骤7-4：利用LiDAR360生成数字高程模型、数字表面模型和冠层高度模型获取有用的地形和森林信息；
通过断面分析工具，可以生成断面图产品；还可以生成等高线、山体阴影、坡度、坡向、粗糙度等多种产品。同时，提供对模型数据进行编辑处理，提取提取地形特征、地质结构面特征等；
通过机载林业功能基于激光雷达点云数据提取一系列森林结构参数(如：高度分位数、叶面积指数、郁闭度等)，分割单木并提取单木参数(包括树木棵数、胸径、树的位置、树高、冠幅等属性)，批量提取参数编辑属性；
步骤7-5：基于机载激光雷达点云数据获取净空分析报告，包含标定杆塔、数据分类、危险点检测，精确标注影响电力廊道安全运行的待拆迁房屋结构及面积、树木数据以及砍伐量信息。
步骤8、基于步骤6和步骤7构建电力工程建设模型，并进行可视化展示，对电力工程建设决策进行辅助优化，具体为：
步骤8-1：绘制输电线路塔位基础图、立塔建设规划信息正射高清图及三维仿真模型图；绘制路径保护区范围内主要跨越物水平、垂直安全距离的正射高清图及三维仿真模型图；绘制路径保护区内需清除的植被单木信息正射高清图及三维仿真模型图；绘制建设路径保护区内需搭设跨越保护架三维仿真模型图；
步骤8-2：利用电力工程可视化建设平台进行三维场景的显示、查询和空间分析；
显示功能支持实现:可以显示整个三维场景并且可以在其中进行漫游、缩放、旋转以及飞行浏览等操作，显示整条输电线路包括导线、杆塔模型、绝缘子并且可以直观显示出线路的耐张段情况，可以沿着线路进行飞行模拟直观展示线路的交叉跨越情况。
查询功能支持实现:在三维场景中可以快速查询任一条线路及其相关属性数据，包括线路的电压等级、回路数、导线型号、杆塔的空间位置、绝缘子、金具等设备的信息。
空间分析功能支持实现:淹没分析，土石方体积计算、两点通视分析、弧垂分析、地物跨越分析等。
步骤8-3：对数据库的内容进行实时的更新，展示平台依据实时数据更新各三维仿真模型图，直观展示工程宏观进度。
电网工程施工建设具有长期性和持续更新的特点，这就要求建立的系统具有实时更新数据的机制，为施工过程数据提供录入、查询与展示的平台。在施工过程中以标准化的统一格式，迅速快捷地提交施工进度计划和当前施工进度，系统依据这些数据实时地用三维模型模拟符合当前进度的施工场景，直观展示工程宏观进度。
下面结合实施例和附图对本发明做进一步的描述。
实施例
结合图1，一种基于三维GIS技术的电力工程建设决策优化方法，包括以下步骤：
步骤1、根据电力工程建设设计数据，获取建设区域原始坐标，建设区域地理、行政信息和规划采集对象的边界线及特征线，并进行坐标转换，具体为：
提取电力工程建设区域内原始的行政区规划、地形地貌、交通、水系、建筑、自然地理信息数据，导出建设区域相关的CAD点、线、面文件；
选择建设区域边界线和关键控制点，导出建设路径中心线CAD文件，检验校正数据，进行建设区域坐标转换。
步骤2、进行电力工程建设区域初步勘测，获取初级电力廊道航线基础数据，并规划电力工程建设区域及建设廊道无人机航线，具体为：
步骤2-1：通过飞行器预飞现场勘察待测区域，获取地形类别、地面覆盖类型、植被覆盖密度等，确定电力工程建设区域内高大建筑的高度，对建筑物高度进行测量，做好勘测现场情况登记备案，规划勘测范围。
步骤2-2：根据步骤1获取的电力杆塔中心点经纬度和塔顶高程数据设计电力建设路径廊道带状航线和纵向自由高度廊道航线，利用航线规划设计软件，导入测区中心线带状KML文件，根据现场预勘察记录数据，设置相关飞行高度，航向重叠率、旁向重叠率、仿地折角航线参数，生成相应的带状仿地飞行航线任务KML文件；
根据测区底部和顶部高程，绘制面状KML文件，导入WPM专业化定制化航线规划设计软件，设置相关航线参数生成相应电力工程待建廊道纵向自由高度廊道航线任务KML文件，如图2至图4所示。
步骤3、结合图5至图7，利用RS遥感技术采集三维空间对象数据，包含电力工程项目的全景正射图像数据、倾斜摄影图像数据和建设廊道全彩三维激光雷达点云数据,具体为：
步骤3-1：根据步骤2中的电力工程建设区域及建设廊道无人机航线，利用遥感系统，结合实时位姿补偿技术，获取厘米级精准正射图像数据，；
步骤3-2：利用集成三轴云台，进行多角度摆动拍摄，获取三维倾斜图像；
步骤3-3：针对建设路径中的立面或斜面的作业任务，获得贴近摄影图像，在安全距离范围内，高效获取超高分辨率的数据影像，精准还原地表和物体精细纹理、结构和特征；
步骤3-4：利用集激光雷达模块、测绘相机、高精度惯导，融合GNSS、高精度惯导与视觉数据获取建设区域的厘米级精度真彩实时点云数据；再以其他区域、间隔来分批进行局部加密勘测，确保在勘测精度与范围之间达到勘测区域的点云数据全方位获取。
步骤4、对数据进行预处理及数据质量核验，具体为：
步骤4-1：检查各地面基站记录的原始数据是否存在异常，分析该数据是否可用，采集时段与飞行时段吻合，并且采集频率满足要求；
对POS原始数据进行检查、分析数据记录编号的完整性；
对点云原始数据检查完整性，并检查其覆盖范围是否满足要求，检查点云去噪、密度和精度是否满足要求；
对原始影像数据进行检查，包括是否漏拍，是否覆盖整个测区，是否有漏洞，影像数据重叠度是否与规划一致，影像画面是否满足要求；
步骤4-2：对满足要求的原始数据进行解码，获取GPS数据、IMU数据和激光测距数据；将同一架次的GPS数据、IMU数据、地面基站观测数据、飞行记录数据、基站控制点数据和激光测距数据等进行整理，联合POS数据和激光测距数据，附加系统检校数据，进行点云数据解算，生成LAS格式的点云数据。
步骤5、根据处理后的数据，构建三维GIS空间数据库，具体为：
步骤5-1：构建空间数据库，包含基础地形图数据，如电力工程区域内1：5万、1：10万等基础地形图，一般为扫描数字化并纠正好的数字栅格线规划图，进过拼接裁切后生成、建设区域的三维激光点云数据、数字地面模型DEM、数字表面模型DSM、数字正射影像图DOM等高线数据，已经处理生成带有地理坐标的图像数据，并与基础地形图数据坐标系统保持一致，且两者之间的相对误差在允许范围内；
步骤5-2：构建属性数据库，包括基础地质资料，各种比例尺的地质图件、新构造分布图、地质灾害专题数据，地质灾害点位置及属性信息、地质灾害专题分布图、电力线路数据，杆塔、线路和变电站的位置、属性及符号、分类编码数据，主要指杆塔、线路和变电站的有关属性分类编码数据。以国家或部委的现行规范为准、建设区域内房屋、道路、铁路、河流、山川、植被等有关属性分类编码数据；
步骤5-3：构建资料数据库，包括多媒体数据，用于存放野外勘测和布设影像和视频等资料数据；技术文档数据，电力线路勘测和布设各环节所产生的工程技术文档资料，包括相关的法律法规和技术标准规范；系统维护数据，主要存贮系统运行维护日志，系统用户、角色和权限表，数据字典等；
步骤5-4：数据服务层和数据入库方案建设，为系统提供数据服务组件，实现系统各种功能的需求；
由于数据采集和录入过程中，不可避免地会产生错误。因此，数据采集完成后，要对其进行必要的编辑处理和数据校验，以保证数据符合建库技术要求，这是数据入库的必要步骤，同时使系统与外界的数据顺利交换，实现数据共享。
步骤6、根据步骤5构建的三维GIS空间数据库，搭设电力工程可视化建设平台，具体为：
步骤6-1：搭建三维可视化数字沙盘搭建，利用ArcGIS软件经过格式转换、配准，切片数据处理生成不同层级的影像数据，并将摄影测量成果数据经过配准、分层等处理；
步骤6-2：三维模型制作与入库，根据电力工程建设设计图，如杆塔图、绝缘子串图等列出设备清单和模型列表，利用3D Studio Max软件制作所有涉及到的杆塔和设备的独立的三维模型，并将这些模型按照施工现场实际的情况组装起来，使用模型数据处理工具将杆塔模型等模型导入数据库中；
步骤6-3：整理杆塔桩位表、挂线位置表及各种交叉跨越信息，根据收集的勘测设计资料，如线路终勘定位后桩位成果表、铁塔及基础明细表等整理出杆塔桩位表、挂线位置表及各种交叉跨越的矢量信息，存入数据库中；
步骤6-4：将资料数据进行标准化处理并建立资料数据库分专业类别存放，数据库中以存放项目路径的形式访问档案资料，系统在启动时自动调用资料数据库中的数据，在三维模拟界面中查阅相关电子化档案资料，授权用户可以在三维模拟界面中查阅相关电子化档案资料，例如点击一基杆塔，可以查询这基杆塔所有的电气、结构、勘测方面的收集存储的电子化档案，完成电力工程可视化建设平台的搭建。
步骤7、根据步骤5构建的三维GIS空间数据库，分析处理点云数据，具体为：
步骤7-1：利用LiDAR360软件航带拼接功能，，基于严密的几何模型匹配来自不同航线的数据，实时显示拼接结果,使用点云和栅格数据管理工具，包括数据格式转换、点云去噪、归一化、栅格波段运算，生成高精度点云数据，基于点数、点密度、Z值等对点云进行统计分析，评估数据质量，确保数据准确性；得到高清的三维真实场景图，可进行放大、缩小、漫游以及任意角度的浏览；
步骤7-2：利用LiDAR360进行分类，包括地面点分类、模型关键点分类、选择区域地面点分类、机器学习模型分类等分类方法，分离点云数据中建筑、植被、道路的通用类别；
步骤7-3：通过矢量编辑功能完成数字线画图流程中矢量化部分，依托点云优秀的显示效果提供高对比度的底图，快速清晰分辨房屋、植被区域、道路、路灯、水域、桥梁地物的轮廓以辅助地物矢量化，快速提取电力线路与已有地物的交叉跨越处的高度，完成线路交叉跨越测量工作；
步骤7-4：利用LiDAR360生成数字高程模型、数字表面模型和冠层高度模型获取有用的地形和森林信息；
通过断面分析工具，可以生成断面图产品；还可以生成等高线、山体阴影、坡度、坡向、粗糙度等多种产品。同时，提供对模型数据进行编辑处理，提取提取地形特征、地质结构面特征等；
通过机载林业功能基于激光雷达点云数据提取一系列森林结构参数(如：高度分位数、叶面积指数、郁闭度等)，分割单木并提取单木参数(包括树木棵数、胸径、树的位置、树高、冠幅等属性)，批量提取参数编辑属性，如图8所示；
步骤7-5：基于机载激光雷达点云数据获取净空分析报告，包含标定杆塔、数据分类、危险点检测，精确标注影响电力廊道安全运行的待拆迁房屋结构及面积、树木数据以及砍伐量信息。
步骤8、基于步骤6和步骤7构建电力工程建设模型，并进行可视化展示，对电力工程建设决策进行辅助优化，具体为：
步骤8-1：绘制输电线路塔位基础图、立塔建设规划信息正射高清图及三维仿真模型图；如图9所示；
绘制路径保护区范围内主要跨越物水平、垂直安全距离的正射高清图及三维仿真模型图；绘制路径保护区内需清除的植被单木信息正射高清图及三维仿真模型图；绘制建设路径保护区内需搭设跨越保护架三维仿真模型图；
步骤8-2：利用电力工程可视化建设平台进行三维场景的显示、查询和空间分析；
显示功能支持实现:可以显示整个三维场景并且可以在其中进行漫游、缩放、旋转以及飞行浏览等操作，显示整条输电线路包括导线、杆塔模型、绝缘子并且可以直观显示出线路的耐张段情况，可以沿着线路进行飞行模拟直观展示线路的交叉跨越情况。
查询功能支持实现:在三维场景中可以快速查询任一条线路及其相关属性数据，包括线路的电压等级、回路数、导线型号、杆塔的空间位置、绝缘子、金具等设备的信息。
空间分析功能支持实现:淹没分析，土石方体积计算、两点通视分析、弧垂分析、地物跨越分析等。
步骤8-3：对数据库的内容进行实时的更新，展示平台依据实时数据更新各三维仿真模型图，直观展示工程宏观进度。
电网工程施工建设具有长期性和持续更新的特点，这就要求建立的系统具有实时更新数据的机制，为施工过程数据提供录入、查询与展示的平台。在施工过程中以标准化的统一格式，迅速快捷地提交施工进度计划和当前施工进度，系统依据这些数据实时地用三维模型模拟符合当前进度的施工场景，直观展示工程宏观进度。

Claims (9)

1.一种基于三维GIS技术的电力工程建设决策优化方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1、根据电力工程建设设计数据，获取建设区域原始坐标，建设区域地理、行政信息和规划采集对象的边界线及特征线，并进行坐标转换；
步骤2、进行电力工程建设区域初步勘测，获取初级电力廊道航线基础数据，并规划电力工程建设区域及建设廊道无人机航线；
步骤3、利用RS遥感技术采集三维空间对象数据，包含电力工程项目的全景正射图像数据、倾斜摄影图像数据和建设廊道全彩三维激光雷达点云数据；
步骤4、对数据进行预处理及数据质量核验；
步骤5、根据处理后的数据，构建三维GIS空间数据库；
步骤6、根据步骤5构建的三维GIS空间数据库，搭设电力工程可视化建设平台；
步骤7、根据步骤5构建的三维GIS空间数据库，分析处理点云数据；
步骤8、基于步骤6和步骤7构建电力工程建设模型，并进行可视化展示，对电力工程建设决策进行辅助优化。
2.根据权利要求1所述的基于三维GIS技术的电力工程建设决策优化方法，其特征在于，所述步骤1中的获取建设区域坐标及信息，具体为：
提取电力工程建设区域内原始的行政区规划、地形地貌、交通、水系、建筑、自然地理信息数据；
选择建设区域边界线和关键控制点，导出建设路径中心线CAD文件，检验校正数据，进行建设区域坐标转换。
3.根据权利要求1所述的基于三维GIS技术的电力工程建设决策优化方法，其特征在于，所述步骤2中的进行电力工程建设区域初步勘测，并进行航线规划，具体为：
步骤2-1：通过飞行器预飞现场勘察待测区域，获取地形类别、地面覆盖类型、植被覆盖密度等，确定电力工程建设区域内高大建筑的高度，对建筑物高度进行测量，做好勘测现场情况登记备案，规划勘测范围；
步骤2-2：根据步骤1获取的电力杆塔中心点经纬度和塔顶高程数据设计电力建设路径廊道带状航线和纵向自由高度廊道航线，利用航线规划设计软件，导入测区中心线带状KML文件，根据现场预勘察记录数据，设置相关飞行高度，航向重叠率、旁向重叠率、仿地折角航线参数，生成相应的带状仿地飞行航线任务KML文件；
根据测区底部和顶部高程，绘制面状KML文件，导入WPM专业化定制化航线规划设计软件，设置相关航线参数生成相应电力工程待建廊道纵向自由高度廊道航线任务KML文件。
4.根据权利要求1所述的基于三维GIS技术的电力工程建设决策优化方法，其特征在于，所述步骤3中的利用RS遥感技术采集三维空间对象数据，具体为：
步骤3-1：根据步骤2中的电力工程建设区域及建设廊道无人机航线，利用遥感系统，结合实时位姿补偿技术，获取厘米级精准正射图像数据；
步骤3-2：利用集成三轴云台，进行多角度摆动拍摄，获取三维倾斜图像；
步骤3-3：针对建设路径中的立面或斜面的作业任务，获得贴近摄影图像，在安全距离范围内，高效获取超高分辨率的数据影像，精准还原地表和物体精细纹理、结构和特征；
步骤3-4：利用集激光雷达模块、测绘相机、高精度惯导，融合GNSS、高精度惯导与视觉数据获取建设区域的厘米级精度真彩实时点云数据；再以其他区域、间隔来分批进行局部加密勘测，确保在勘测精度与范围之间达到勘测区域的点云数据全方位获取。
5.根据权利要求1所述的基于三维GIS技术的电力工程建设决策优化方法，其特征在于，所述步骤4中的对数据进行预处理及数据质量核验，具体为：
步骤4-1：检查各地面基站记录的原始数据是否存在异常，分析该数据是否可用，采集时段与飞行时段吻合，并且采集频率满足要求；
对POS原始数据进行检查、分析数据记录编号的完整性；
对点云原始数据检查完整性，并检查其覆盖范围是否满足要求，检查点云去噪、密度和精度是否满足要求；
对原始影像数据进行检查，包括是否漏拍，是否覆盖整个测区，是否有漏洞，影像数据重叠度是否与规划一致，影像画面是否满足要求；
步骤4-2：对满足要求的原始数据进行解码，获取GPS数据、IMU数据和激光测距数据；将同一架次的GPS数据、IMU数据、地面基站观测数据、飞行记录数据、基站控制点数据和激光测距数据等进行整理，联合POS数据和激光测距数据，附加系统检校数据，进行点云数据解算，生成LAS格式的点云数据。
6.根据权利要求1所述的基于三维GIS技术的电力工程建设决策优化方法，其特征在于，所述步骤5中的构建三维GIS空间数据库，具体包括以下步骤：
步骤5-1：构建空间数据库，包含基础地形图数据、建设区域的三维激光点云数据、数字地面模型DEM、数字表面模型DSM、数字正射影像图DOM等高线数据，已经处理生成带有地理坐标的图像数据，并与基础地形图数据坐标系统保持一致；
步骤5-2：构建属性数据库，包括基础地质资料，各种比例尺的地质图件、新构造分布图、地质灾害专题数据，地质灾害点位置及属性信息、地质灾害专题分布图、电力线路数据，杆塔、线路和变电站的位置、属性及符号、分类编码数据、建设区域内房屋、道路、铁路、河流、山川、植被的有关属性分类编码数据；
步骤5-3：构建资料数据库，包括多媒体数据，用于存放野外勘测和布设影像和视频等资料数据；技术文档数据，电力线路勘测和布设各环节所产生的工程技术文档资料，包括相关的法律法规和技术标准规范；系统维护数据；
步骤5-4：数据服务层和数据入库方案建设，为系统提供数据服务组件，实现系统各种功能的需求。
7.根据权利要求1所述的基于三维GIS技术的电力工程建设决策优化方法，其特征在于，所述步骤6中的搭设电力工程可视化建设平台，具体为：
步骤6-1：搭建三维可视化数字沙盘搭建，利用ArcGIS软件经过格式转换、配准，切片数据处理生成不同层级的影像数据，并将摄影测量成果数据经过配准、分层等处理；
步骤6-2：三维模型制作与入库，根据电力工程建设设计图，列出设备清单和模型列表，利用3D Studio Max软件制作所有涉及到的杆塔和设备的独立的三维模型，并将这些模型按照施工现场实际的情况组装起来，使用模型数据处理工具将杆塔模型等模型导入数据库中；
步骤6-3：整理杆塔桩位表、挂线位置表及各种交叉跨越信息，根据收集的勘测设计资料，如线路终勘定位后桩位成果表、铁塔及基础明细表等整理出杆塔桩位表、挂线位置表及各种交叉跨越的矢量信息，存入数据库中；
步骤6-4：将资料数据进行标准化处理并建立资料数据库分专业类别存放，数据库中以存放项目路径的形式访问档案资料，系统在启动时自动调用资料数据库中的数据，在三维模拟界面中查阅相关电子化档案资料，完成电力工程可视化建设平台的搭建。
8.根据权利要求1所述的基于三维GIS技术的电力工程建设决策优化方法，其特征在于，所述步骤7中的分析处理点云数据，具体为：
步骤7-1：利用LiDAR360软件航带拼接功能，匹配来自不同航线的数据，实时显示拼接结果,使用点云和栅格数据管理工具，包括数据格式转换、点云去噪、归一化、栅格波段运算，生成高精度点云数据，基于点数、点密度、Z值等对点云进行统计分析，评估数据质量，确保数据准确性；得到高清的三维真实场景图；
步骤7-2：利用LiDAR360进行分类，分离点云数据中建筑、植被、道路的通用类别；
步骤7-3：通过矢量编辑功能完成数字线画图流程中矢量化部分，分辨房屋、植被区域、道路、路灯、水域、桥梁地物的轮廓以辅助地物矢量化，快速提取电力线路与已有地物的交叉跨越处的高度，完成线路交叉跨越测量工作；
步骤7-4：利用LiDAR360生成数字高程模型、数字表面模型和冠层高度模型获取有用的地形和森林信息；
步骤7-5：基于机载激光雷达点云数据获取净空分析报告，包含标定杆塔、数据分类、危险点检测，精确标注影响电力廊道安全运行的待拆迁房屋结构及面积、树木数据以及砍伐量信息。
9.根据权利要求1所述的基于三维GIS技术的电力工程建设决策优化方法，其特征在于，所述步骤8中的构建电力工程建设模型，并进行可视化展示，具体为：
步骤8-1：绘制输电线路塔位基础图、立塔建设规划信息正射高清图及三维仿真模型图；绘制路径保护区范围内主要跨越物水平、垂直安全距离的正射高清图及三维仿真模型图；绘制路径保护区内需清除的植被单木信息正射高清图及三维仿真模型图；绘制建设路径保护区内需搭设跨越保护架三维仿真模型图；
步骤8-2：利用电力工程可视化建设平台进行三维场景的显示、查询和空间分析；
步骤8-3：对数据库的内容进行实时的更新，展示平台依据实时数据更新各三维仿真模型图，用于展示工程宏观进度。
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