摘要：三維數(shù)字地形圖，即3DDTM，該技術(shù)應(yīng)用于電力工程設(shè)計的過程中，不僅可以體現(xiàn)立體對象平面關(guān)聯(lián)性，還可以更加精確地表達地面地表物體的高程、高度等，從而提升地形圖的表達質(zhì)量。本文探討了三維數(shù)字地形圖在電力工程設(shè)計中的實際應(yīng)用，以供參考。
關(guān)鍵詞：三維數(shù)字地形圖；電力工程；設(shè)計
中圖分類號：TM02文獻標識碼：A文章編號：1673-0038（2015）48-0240-02
作者簡介：田曉艷（1982-），女，助理工程師，本科，主要從事電力工程總平面設(shè)計工作
1引言
我國電力工程項目的投建日益受到重視，工程質(zhì)量方面的要求逐漸提高，以適應(yīng)時代的發(fā)展需求。原有工程設(shè)計方法、設(shè)計平臺等，逐漸難以提供方便精確的信息表達，因而影響了電力工程的設(shè)計效果。而三維顯示技術(shù)的發(fā)展，為電力工程設(shè)計中存在的此類問題得到了有效解決，能夠利用仿真立體模擬的方式，讓客戶直觀地看到設(shè)計方案效果圖，從而提升設(shè)計質(zhì)量和數(shù)據(jù)科學化管理。
2三維數(shù)字地形圖的基本概念
2.13DDTM的概念
在三維數(shù)字地形圖（3DDTM）也屬于線劃地形圖，其工作原理是利用三維離散點，來表現(xiàn)地物、地貌的空間狀態(tài)、方位、形狀等，將地形地物以三維空間的模式體現(xiàn)出來，其中所有對于地物地貌的特征，都是三維呈現(xiàn)，用X、Y軸表示地物地貌投影于水平面的具體位置，而使用Z軸代表其高程高度。
2.23DDTM的特征
三維數(shù)字地形圖所具有的特征包括以下方面：①3DDTM不是紙質(zhì)的，而是由數(shù)字、電子的形式體現(xiàn)；②該地形圖可以精確反映出地物的立體形態(tài)，還可以呈現(xiàn)出制圖區(qū)域地表的高低起伏；③該地形圖一般是按照1：1的比例來繪制地物位置、大小及高程、高度等信息；④3DDTM是使用三維離散點來表示地形、地貌特征，以及地物的立體形態(tài)矢量圖；⑤3DDTM所反映出的空間地理信息通常是非常精確且詳細的，實際所使用的比例尺、空間分辨率）等，包括1：500（或0.05m）、1：1000（或0.1m）和1：2000（或0.2m）。
3三維數(shù)字地形圖的應(yīng)用現(xiàn)狀
3.13DDTM發(fā)展現(xiàn)狀
目前，3DDTM已經(jīng)被應(yīng)用于電力工程的項目設(shè)計實踐中，用于進行工程的多視點表達（見圖1），在實際應(yīng)用中，該技術(shù)能夠針對立體路徑，合理選擇輔助電線網(wǎng)點的桿塔設(shè)置，提高電網(wǎng)的線路規(guī)劃準確性，加強工程的環(huán)保力度，節(jié)約建設(shè)成本�；谝陨现匾獌�(yōu)勢，3DDTM大大提升了對立體空間的測量、表達質(zhì)量，從而為工作人員對于地圖的立體分析、認知水平等提供重要依據(jù)。一些發(fā)達國家的電力產(chǎn)業(yè)中，3DDTM已經(jīng)在電力設(shè)計中得到為了良好的應(yīng)用，且積累了非常重要的應(yīng)用經(jīng)驗。我國3DDTM技術(shù)也開始向著激光三維掃描等高科技的方向發(fā)展，將各個不同領(lǐng)域的相關(guān)技術(shù)綜合起來，應(yīng)用于各個不同領(lǐng)域。20世紀末，我國已經(jīng)構(gòu)建了比例1：25萬的地形圖數(shù)據(jù)庫，其中包括的內(nèi)容眾多，例如DEM、大地控制數(shù)據(jù)、行政地名、水湖系統(tǒng)等，所有的數(shù)據(jù)信息量達到13.5GB，且均為三維的電子地形圖場景。相較于傳統(tǒng)使用的平面電子地圖，基于3DDTM技術(shù)所測繪出來的地形圖，能夠三維地描繪社會自然、人文景觀，逼真直觀，對于自然物體的模擬形象到位，尤其是其中的道路交通等方面，具有顯著的應(yīng)用價值。
3.2電力工程設(shè)計中3DDTM的應(yīng)用需求
對于電力工程的設(shè)計，地形圖測繪是重要環(huán)節(jié)，實際開展工作的過程中，首先包括對于方案可行性的研究、工程方案的初步設(shè)計，以及施工圖設(shè)計等。
3.2.1可行性研究
可行性研究階段的主要任務(wù)，是以地形圖為依據(jù)，調(diào)整規(guī)劃工程的整體設(shè)計方案，及時發(fā)現(xiàn)其中不利于方案落實的影響因素，從而判斷并論證方案的可行性。在實際開展可行性研究時，首先要明確方案設(shè)計原則，然后對工程進行具體的規(guī)劃和布置，再基于大比例尺的地形圖，初步擬定方案中對于生產(chǎn)生活、休閑區(qū)等部分的規(guī)劃，粗略預(yù)估所需要的占地面積、房屋的拆遷量等問題
3.2.2初步設(shè)計
設(shè)計方案的初步設(shè)計，對于局部建筑物、基礎(chǔ)設(shè)施等的規(guī)劃設(shè)計，需要建立于具有更大比例尺和精密度的地形圖上。只有以初步設(shè)計成果為基礎(chǔ)進行優(yōu)化，才能夠達到施工圖成熟設(shè)計要求，并補充測量地形圖范圍外的部分內(nèi)容，從而完善測量工作，確保地形圖的精確程度，為工程量計算提供科學參數(shù)。3DDTM的應(yīng)用，為工程設(shè)計人員提供了重要的技術(shù)支持，是他們能夠繪制出具有極強真實感和操作性的建筑模型，實現(xiàn)了設(shè)計圖的可視化。此外，3DDTM還具備了為工作人員提供查詢、分析、計算等基礎(chǔ)功能。目前的高電壓等級電線網(wǎng)絡(luò)工程往往成本較高，例如110kV的線路工程建設(shè)中對于電線網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計環(huán)節(jié)，由于送電線路的設(shè)計合理優(yōu)化，將直接影響到工程的運行順利及投資額度問題，因此至關(guān)重要。其中對于線路路徑的選擇和設(shè)計，就需要準確了解當?shù)氐牡匦蔚孛睬闆r、道路交通狀況以及水文氣象等基本地質(zhì)條件，而3DDTM技術(shù)則有效發(fā)揮了其準確采集相關(guān)信息的作用。
43DDTM在電力工程設(shè)計中的實際應(yīng)用
4.1衛(wèi)星影像立體模型構(gòu)建
3DDTM的實際應(yīng)用往往會涉及衛(wèi)星影像立體模型的構(gòu)建問題，所以，工作人員首先需要轉(zhuǎn)換TM、Spot、DEM等衛(wèi)星影像數(shù)據(jù)，其中的DEM數(shù)據(jù)大多是軍隊標準格式，因此在對其進行轉(zhuǎn)換時，需要結(jié)合DEM軍標格式的特征，編制格式轉(zhuǎn)化程序，從而確定相關(guān)指標參數(shù)。另外，工作人員在開展影響模型的匹配及相對/絕對定向作業(yè)時，應(yīng)當按照以下步驟進行：手工選擇基本匹配點—自動剔除粗差—人工補充同名點—以模型自動相對定向為基礎(chǔ)，進行模型外方位元素的計算。衛(wèi)星影像三維模型的建立過程較為復雜，從原始數(shù)據(jù)采集直至最終成型，加之關(guān)聯(lián)DEM、正射影像、電網(wǎng)鋪設(shè)線路平斷截面等信息，其數(shù)據(jù)分析。
4.2電氣網(wǎng)絡(luò)線路正射影像路徑圖設(shè)計及制作
設(shè)計路徑圖的主要目的，在于完善路徑信息，并保持與三維數(shù)字地形圖的一致。而在實際運用相關(guān)的制作軟件時，工作人員將會面臨的主要問題包括以下兩個方面：（1）相關(guān)數(shù)據(jù)的有效存儲。在電力工程進行線路路徑圖的設(shè)計時，往往需要涉及較為龐大的數(shù)據(jù)信息，因此，需要以適當預(yù)估作為基礎(chǔ)，確保設(shè)計工作的正常開展，而工作人員則應(yīng)當注意對所使用硬件的及時優(yōu)化與整理，并盡可能地擴展數(shù)據(jù)的存儲空間；另外，在運用軟件的過程中，需要盡量避免盲目操作。（2）圖象、參數(shù)處理。部分工作人員對于相關(guān)軟件不夠熟悉，操作也不夠熟練，軟件與模型之間的關(guān)系也不夠明確，應(yīng)當通過實驗的方式，將所涉及的各類數(shù)據(jù)參數(shù)進行比對，從而確定最優(yōu)參數(shù)值；另外，只有保證軟件和設(shè)備具有良好處理能力，才能夠保障圖像的最終處理效果。
4.3衛(wèi)片正射影像圖質(zhì)量及后續(xù)處理分析
以當前的技術(shù)條件來看，衛(wèi)片正射影像圖的生成作業(yè)，大多需要運用Cyberland專業(yè)軟件來實現(xiàn)。該軟件可以在半自動軟件作用下，對影像進行配準、融合以及糾正等操作處理，所生成的折射影像也可以使用VirtuoZo進行復制拼接，從而得到最終的專題圖。專題圖屬于一種影像式產(chǎn)物，如果想要體現(xiàn)出該圖在視覺感官上具有的優(yōu)勢，工作人員應(yīng)當針對形成的專題圖，進一步采取系統(tǒng)化的處理。在此過程中，較為常用的軟件有Envi、ImageXuite和Photoshop等，這些軟件的應(yīng)用都可以有效輔助工作人員實施對專題圖勻光、邊緣增強和濾波的處理工作，從而提高專題圖的影像質(zhì)量和清晰程度，良好的專題圖甚至能夠與航片的清晰度相媲美。實踐表明，以衛(wèi)片為基礎(chǔ)，工作人員依據(jù)電力工程的線路路徑設(shè)計，所作出的漫游顯示往往會出現(xiàn)一定程度的失真，這將會導致電力工程的線路路徑設(shè)計中，一些細節(jié)方面的問題難以得到及時的處理。同時，由于衛(wèi)片漫游的視點較高，對于電力工程線路設(shè)計的整體輪廓、結(jié)構(gòu)等方面問題，能夠做出相應(yīng)的反應(yīng)，從而爭取到采取補救措施的機會。
4.4三維模型的構(gòu)建與線路漫游的實現(xiàn)方式分析
①就設(shè)備的配置和軟件選擇方面，為了使電力工程線路設(shè)計能夠?qū)崿F(xiàn)無阻礙漫游，要求計算機的中央處理器其主頻控制在2G以上，內(nèi)存應(yīng)當在512M以上，同時還需要具備支持3D功能的顯卡；②就數(shù)據(jù)組織層面，對于模型的建立和產(chǎn)品的生成來說，線路測區(qū)的DEM格式數(shù)據(jù)與正射影響拼接數(shù)據(jù)都是基本參考；③就漫游場景構(gòu)建方面，工作人員需要利用DEM格式數(shù)據(jù)、三維模型、正射影像數(shù)據(jù)等，將3DBrowser模塊作為載體，才能夠恢復現(xiàn)實場景，從而完成線路漫游。
5結(jié)語
由此可見，3DDEM勢必會在更多的工程設(shè)計中，得到廣泛應(yīng)用，發(fā)揮重要的地形測繪效用。隨著計算機技術(shù)的進一步發(fā)展，以及衛(wèi)星立體影像數(shù)據(jù)資料應(yīng)用的逐漸普及，三維數(shù)字地形圖的應(yīng)用成本也將會逐漸降低，滿足大眾的應(yīng)用標準，幫助工程設(shè)計大大提高工作效率，增強在電力工程設(shè)計中的應(yīng)用精度與自動化水平。
參考文獻
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