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摘要：针对当前GIS技术的发展和电力系统送电线路设计需求的不断提高，三维送电线路选线GIS系统利用数字高程模型（DEM）、数字正射影像（DOM）、三维设备模型、海量数据处理等多种业界领先技术，同时无缝集成已经建设完成的电网信息，通过在三维场景中进行送电线路路径选择和断面图分析对杆塔进行排位优化，使路径走向更加合理，达到缩短线路路径、降低投资成本的目的。系统实施能够大大减少设计、施工阶段的困难，加快工程进度，为线路顺利投产运营打下基础。
随着计算机技术的飞速发展，地理信息系统（Geographic Information System，简称GIS）在整个电力行业中得到了越来越广泛的应用，引入GIS系统已经成为现代电力企业提高管理水平和工作效率的有效手段。与此同时，在送电线路设计方面，面临路径设计要有前瞻性、设计要有高效率等现状需求，然而，目前在电力行业广泛运用的主要是基于二维坐标的GIS系统，其空间表现和分析能力受到很大的局限性，因此从送电线路设计本身的生产和管理需求出发，亟需一个能降低选线成本、提高选线工作效率的三维地理信息系统。
一、 系统建设目的及意义
1.1 建立虚拟现实三维GIS平台
送电线路设计的前期主要工作就是路径优选和杆塔选型设计，考虑到送电线路是位于地理空间中的人工构建物，其线路距离长，通过地区的地理条件比较复杂，与众多电力线路和通讯线路交叉跨越，并且会经常通过居民区、公园和其他特殊区域，送电线路和其杆塔位置与地理空间位置密切相关，特别是在垂直方向上的层次信息尤为重要，因此基于GIS的三维可视化地理信息系统可以更加真实、直观地处理越来越复杂的三维空间数据。充分利用现有先进技术，建立一个三维可视的地理信息系统，是进一步提高工作效率、降低选线成本的新途径。同时，在我国电力设计行业率先建立送电线路选线三维可视地理信息系统，将填补国内相关领域空白，并将国内相关技术提升到国外同期先进水平。
1.2 提高工作效率、降低选线成本
三维送电线路选线GIS系统能够将部分路径优化工作提前到规划可研阶段进行，能够使路径走向更加合理。高分辨率影像图对房屋判读能力良好，配合GPS在外业现场作业，对房屋的避让能够到达比较好的效果，系统的实施能够减少房屋拆迁量，减少后续勘测设计返工现象，减少了工程建设对人民生活造成的不利影响林地砍伐减少，保护环境，加快设计进度，能够比传统作业提前工期。系统实施能够大大减少设计、施工阶段的困难，加快工程进度，为线路顺利投产运营打下了基础。
二、 系统特点及适用范围
2.1 系统主要特点
本系统具备下列特点：
1) 专门为送电线路设计的应用软件系统；
2) 采用国际领先的三维GIS平台：ESRI ArcGIS及其3D扩展模块；
3) 具备优良的电网数字模型；
4) 采用高分辨率的数字高程模型和数字正射影像
5) 采用先进的海量数据存储技术
6) 采用先进的海量影像显示技术
7) 提供三维和二维的同步显示和数据更新功能
8) 提供送电线路的纵断面查看功能
9) 支持所有电压等级的电网管理；
10) 提供丰富的矢量化电网专题图；
11) 提供友好的用户界面和简便的功能操作；
12) 支持栅格数据（航片、卫片、照片）管理功能；
13) 支持海量（TB级）图形数据管理功能；
2.2 系统适用范围
本系统适用于送电线路及变电站的可研及初设阶段，主要面向架空线路设计部门及变电设计部门等。
三、 系统软硬件配置
3.1 系统硬件配置
| 设备名称 |
数量 |
单位 |
配置要求 |
备注 |
Data Center
服务器 |
2 |
台 |
中高端企业级数据库服务器
安装Unix/Linux/Windows
操作系统
Oracle 9i
Cluster软件 |
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| 三维GIS应用工作站 |
若干 |
台 |
配备高主频的CPU、2G以上的内存和高性能的显卡 |
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| 图形打印客户端 |
1 |
台 |
中高端PC：配备1G内存、中高端显卡和较快的CPU |
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3.2 系统软件配置
3.2.1 操作系统平台
考虑到系统的安全性、稳定性、可扩展性，建议数据库服务器使Unix用或Linux操作系统或Windows 2003 Server，客户端操作系统选用Windows XP Professional操作系统。
3.2.2 地理信息系统平台
系统使用ESRI公司使用ArcSDE作为空间数据库引擎、使用ArcGIS Engine及其3D扩展模块作为客户端开发平台。
3.2.3 数据库平台
本系统数据量比较大，对数据库平台的性能、响应时间以及数据的安全性都有很高的要求。因此采用Oracle数据库作为本系统的数据库平台。
四、 系统主要功能构成
在建立电网数字模型的基础上，按照电力企业的生产管理模式的要求，结合对中国电网运行管理现状的研究，北京恒华科技公司对三维送电线路选线GIS系统功能进行了整体规划，系统主要功能可归纳为三大部分：送电线路路径设计、塔位优化及塔型选择、设计成果输出。
4.1 送电线路路径设计
系统可以在三维场景中叠加送电线路走廊、变电站以及公路、铁路、居民区等各种地物，同时提供在三维场景中绘制各种特定地物的功能，如绘制矿区、规划中公路和铁路等，另外，可以对三维场景与平面图形的综合分析来判断各种交叉跨越。根据三维场景中的地形地貌、植被、房屋分布和跨越分析，系统可以方便地进行路径设计、塔位布设等排位优化操作。在塔位布设过程中，系统可实时显示当前坐标、任意两点的水平距离、高程差以及转角度数，从而使线路路径设计更加方便。
三维场景地形地貌
三维场景变电站及送电线路走廊
送电线路路径选择
4.2 塔位优化及塔型选择
通过提取送电线路路径沿线高程值，形成送电线路纵断面图，在此断面上可以进行送电塔排位，塔型选择，直线塔和转角塔塔型参数设置，导线参数设置，根据气象条件参数选择导线等，同时根据送电塔排位和沿线高程自动生成导线弧垂线、电力安全线和对地安全线。如需查看断面杆塔排位实际场景和各种地物跨越，可以随时切换到三维场景中，在三维场景中根据断面杆塔排位自动生成杆塔和线路三维模型，并可对杆塔排位进行进一步优化调整，从而模拟真实的线路走向、提高选线效率、节约选线成本。
纵断面图杆塔排位优化
4.3 设计成果输出
对于送电线路最终设计成果，系统可以以Excel表、AutoCAD、分幅正射影像图等各种方式导出，方便用户在后续的实际勘测中查看。
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