输电线路三维场景建模及虚拟现实技术研究

摘要

随着电网输电电压等级的提高和规模的不断扩大,传统的二维视觉效果方式下的规划、设计、运行维护管理及人员培训,无法满足电网对输电线路自动化和信息化越来越高的技术水平要求,因此以三维视觉效果为核心的虚拟现实技术大力应用于电力领域。目前我国虚拟现实技术在电力的应用主要集中在变电站的运行维护管理和安全培训方面,在输电方向仅限于输电线路运行管理中三维GIS(地理信息系统)的应用和电网三维展示方面。其根本原因在于输电线路三维场景的建立是一个非常复杂的过程,其场景中部分模型结构复杂多样,并且对地形数据精度要求高。
　　本论文对输电线路三维场景进行如下3方面研究:
　　1)通过对计算机三维图形渲染流程中数字模型建立过程的分析,采用 CSG法对铁塔基本单元模块定义后,利用OpenGL矩阵变换模块特征参数,现实不同呼称高度的同类型三维结构铁塔模型快速组建。
　　2)通过数字高程模型(Digital Elevation Model,DEM)、数字正射影像图(Digital Orthophoto Map,DOM)和Terrain类数据实现大规模地形生成及地形编辑,适用于输电线路三维场景中不同地形的需求。
　　3)通过Unity3d设计输电线路三维场景虚拟现实平台,将带电封网跨越方案中的二维数据以三维形式展现出来,采用 C＃开发平台数据交互功能,快速的响应设计方案中的参数变化。

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1 绪论

1.1 研究的背景和意义

1.2 虚拟现实技术

1.3 国内外研究现状

1.4 本文主要研究内容

2 虚拟现实建模技术研究

2.1 三维图形渲染流程

2.2 图形程序接口和坐标系选择

2.3 输电铁塔参数化建模

2.4 小结

3 虚拟场景中地形的可视化技术研究

3.1 引言

3.2 三维地形可视化的实现

3.3 虚拟现实中地形组织

3.4 小结

4 输电线路三维场景虚拟实现

4.1 虚拟现实平台

4.2 Unity中数据交互设计

4.3 输电线路三维场景实例应用

4.4 小结

5 总结及展望

5.1 总结

5.2 展望

参考文献

致谢

附录：攻读硕士学位期间发表的部分学术论著