一种用于输电线路的实时动态三维可视化展示方法

摘要

本发明公开了一种用于输电线路的实时动态三维可视化展示方法，涉及电力设备管理技术领域，包括以下步骤：采集输电线路的线路数据；将线路数据转换成GeoVRML格式数据；构建基于GeoVRML格式数据的三维展示模型，通过三维展示模型生成输电线路的动态三维场景。相较于传统的二维GIS技术，本发明能够实现对输电线路的三维可视化管理，而且本发明使用基于GeoVRML格式数据的三维展示模型，解决大规模线路数据到GeoVRML数据文件格式的转换，利用GeoVRML对大规模线路数据进行简化与多分辨率表达，实现海量数据快速、准确、实时动态显示。

说明书

技术领域

本发明涉及电力设备管理技术领域，特别涉及一种用于输电线路的实时动态三维可视化展示方法。

背景技术

输电线路所经过的地理环境比较复杂，很多都是人迹罕至的山区，这给输电线路的巡检带来了很多困难和风险。输电线路一旦出现问题就会对国民生产造成重大影响，随着输电线路数据获取途径的增加，使得输电线路的信息量与日俱增，从而对输电线路的运维管理提出了新的要求。

现阶段的输电线路管理工作是依据传统的二维GIS技术，该技术存在不够直观的缺点，已逐渐不能满足输电线路巡检数据可视化的工作要求，而且由于输电线路的数据不断增大，传统的二维GIS技术难以流畅处理海量的数据。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题。为此，本发明提出一种用于输电线路的实时动态三维可视化展示方法，包括以下步骤：

采集输电线路的线路数据；

将所述线路数据转换成GeoVRML格式数据；

构建基于所述GeoVRML格式数据的三维展示模型，通过所述三维展示模型生成所述输电线路的动态三维场景。

根据本发明的实施例，至少具有如下技术效果：

相较于传统的二维GIS技术，本发明能够实现对输电线路的三维可视化管理以及分析；而且本发明使用基于GeoVRML格式数据的三维展示模型，解决大规模线路数据到GeoVRML数据文件格式的转换，利用GeoVRML技术能够实现对大规模线路数据进行简化与多分辨率表达，实现海量数据快速、准确、实时动态显示。

根据本发明的一些实施例，还包括步骤：

获取监测数据，将所述监测数据与所述线路数据进行匹配，并定位出所述输电线路的异常数据点；

通过所述三维展示模型展示所述异常数据点。

根据本发明的一些实施例，所述采集输电线路的线路数据，包括以下步骤：

通过无人机采集输电线路的线路数据，所述无人机搭载有激光雷达测量系统。

根据本发明的一些实施例，所述线路数据包括激光点云数据和GPS定位数据。

根据本发明的一些实施例，将所述线路数据转换成GeoVRML格式数据，包括以下步骤：

对所述激光点云数据进行滤波处理，将滤波处理后的所述激光点云数据和所述GPS定位数据进行定位解算，得到数字高程数据；

通过ArcInfo或ERDAS将所述数字高程数据转换成DEM数据；

通过GeoVRML节点构建法将所述DEM数据转换成GeoVRML格式数据。

根据本发明的一些实施例，所述通过GeoVRML节点构建法将所述DEM数据转换成GeoVRML格式数据之前，还包括以下步骤：

通过转换工具Dem2geoeg对所述DEM数据进行转换。

根据本发明的一些实施例，还包括以下步骤：

将所述三维展示模型生成的动态三维场景，通过5G云服务器发送至不同的终端。

根据本发明的一些实施例，所述终端包括移动平台。

根据本发明的一些实施例，所述输电线路包括导地线、绝缘子、金具、杆塔、基地装置中的一种或多种。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面将对实施方式中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的一种用于输电线路的实时动态三维可视化展示方法的流程示意图；

图2为图1中步骤S200的实施流程示意图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在介绍本发明实施例之前，先对本发明实施例所使用的技术原理进行介绍：

GeoVRML技术支持多种坐标系统和参考椭球体,数据表达精度高,三维建模功能强大,可有效构建三维地形模型。GeoVRML以虚拟建模语言为基础来描述地理空间数据,让用户通过一个安装标准VRML插件的Web浏览器访问分布于网络之上地理参考数据。

参照图1，本发明的一个实施例，提供了一种用于输电线路的实时动态三维可视化展示方法，包括以下步骤：

步骤S100、通过无人机实时采集输电线路的线路数据。

无人机搭载有激光雷达测量系统，激光雷达测量系统通常包括GPS定位设备、激光扫描测距设备以及惯性导航设备。无人机主要是沿着输电线路的路线进行飞行，从而采集输电线路沿线的线路数据。作为另一种可选的实施方式，还可以通过卫星影像来实时采集输电线路的线路数据，当然的，由于输电线路沿线的复杂环境情况，通过无人机巡检采集数据，可以提高线路巡检的工作效率，降低巡检成本。

步骤S200、将线路数据转换成GeoVRML格式数据。

将采集的线路数据转换成对应的GeoVRML格式数据是构建基于GeoVRML格式数据三维展示模型的必要步骤。

作为一种可选的实施方式，步骤S100中的线路数据包括激光点云数据和GPS定位数据，其中激光点云数据是指利用激光在同一空间参考系下获取物体表面每个采样点的空间坐标，得到的是一系列表达目标空间分布和目标表面特性的海量点的集合，采用激光点云数据能够获取空间维度内的输电线路场景数据。激光点云数据是通过上述激光雷达测量系统中的激光扫描测距设备采集得到，GPS定位数据可以通过上述激光雷达测量系统中的GPS定位设备以及惯性导航设备采集获得，此处不再细述其采集原理。将激光点云数据和GPS定位数据转换成GeoVRML格式数据的具体步骤如下：

步骤S201、对激光点云数据进行滤波处理，将滤波处理后的激光点云数据和GPS定位数据进行定位解算，得到数字高程数据。

由于对激光点云数据进行滤波处理，以及进行定位解算的过程在本领域中是有很多的实现方式，这里不再细述其过程。

步骤S202、通过ArcInfo或ERDAS将数字高程数据转换成DEM数据。

其中，ArcInfo是ArcGIS Desktop(ArcGIS Desktop是一套专业的GIS应用整合套装软件)的旗舰产品。ERDAS是一款遥感图像处理系统软件。可于相应网站下载，此处不再细述。

步骤S203、通过GeoVRML节点构建法将DEM数据转换成GeoVRML格式数据。

以下是GeoVRML节点如下表1所示：

表1

(1)GeoCoordinate节点，用于指定在地理空间坐标系下的一系列点的坐标,地理数据可直接进入VRML世界,而坐标系之间的相互转换则在节点的物理定义内用JAVA完成。GeoCoordinate节点在VRML世界中的使用方法同标准节点Coordinate一样,可在标准节点IndexdFaceSet,IndexdeLineset和PointSet中嵌套使用。

(2)GeoElevationGrid节点，GeoElevationGrid能在VRML世界中的形(Shape)节点的几何域(Geometry)内使用。在ElevationGrid节点中,控制三维地质曲面形态的字段主要是xDimension、zDimension、xSpacing、zSpacing及height,针对GeoElevationGrid节点字段的特点,在处理数据时,需要将原始数据处理成与之相对应的网格化数据文件格式,即在进行插值运算时,需要将网格的行数和列数分别赋给xDimension和zDimension字段,将插值而成的高程二维网格数值赋给height字段。

(3)GeoLOD节点，用于实现基于网络的地形数据多分辨率表达,通过对一空间地理目标使用组节点表达类似四叉树结构的二个细节层次,并且在细节层次之间通过有效的下载和卸载来实现。GeoLOD将所有最新下载的节点存储在一个高速缓冲存储器中,这样就可避免当视点发生较小变化时,重新下载或卸载地形瓦片的某些场景节点,而只检索该高速缓冲存储器是否存在与其匹配的节点,从而加快大规模地形浏览器和检索的速度。

(4)GeoLocation节点，原始地形数据文件(.dem)被转换成VRML能表达的数据格式,将其按照给定的地理空间坐标系、地理参照坐标系等属性进行转换而得到适于在VRML中表达的原始地形数据,然后使用上述扩展节点对象进行编程开发,形成GeoVRML文件,最后在浏览器中进行三维动态交互和可视化分析。

作为一种可选的实施方式，在步骤S203之前还包括步骤：

通过转换工具Dem2geoeg对DEM数据进行转换。经过转换工具Dem2geoeg转换之后的数据量明显减少，有利于提升三维模型的处理效率。

步骤S300、构建基于GeoVRML格式数据的三维展示模型，通过三维展示模型生成输电线路的动态三维场景。

GeoVRML以虚拟建模语言为基础来描述地理空间数据,让用户通过一个安装标准VRML插件的Web浏览器访问基于GeoVRML格式数据的线路数据。在本步骤S300中，通过将GeoVRML格式数据输入(读入)至GeoVRML中，在浏览器中生成动态三维场景。本实施例解决了大规模地形数据(DEM)到GeoVRML数据文件格式的转换，利用GeoVRML对大型地形数据进行简化与多分辨率表达，实现海量数据快速、准确、实时动态显示。

作为一种可选的实施方式，还包括步骤：

步骤S400、获取监测数据，将监测数据与线路数据进行匹配，并定位出输电线路的异常数据点。

步骤S500、通过三维展示模型展示异常数据点。

步骤S400和S500通过实时获取的监测数据，其中监测数据是指设置在输电线路上的传感器采集的实时监测数据，充分利用定位的直观性而加入的异常数据实时显示能够给管理人员一个对故障点的直观影像，便于迅速找到故障点。

作为一种可选的实施方式，还包括以下步骤：

将三维展示模型生成的动态三维场景，通过5G云服务器发送至不同的终端。其中终端包括移动平台(如手机、平板等移动设备)、工作台(如沿输电线路沿线间隔设置的若干个工作平台)、监测总台等。这样处理的优势在于，能方便管理人员随机随地的了解输电线路发生的情况，便于管理人员对输电线路的管理。

本发明通过将实时采集的线路数据转换成GeoVRML格式数据，最后构建基于GeoVRML格式数据的三维展示模型，通过三维展示模型生成所述输电线路的动态三维场景。较于传统的二维GIS技术，本发明能够实现对输电线路的三维可视化管理。而且本发明使用基于GeoVRML格式数据的三维展示模型，解决大规模线路数据到GeoVRML数据文件格式的转换，利用GeoVRML对大规模线路数据进行简化与多分辨率表达，实现海量数据快速、准确、实时动态显示。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。