摘要：输电线路三维数字化设计平台以大型数据库为核心，以高精度影响、DEM、基础地理等数据为基础，以三维精细化模型为依托，利用航测技术、三维可视化技术、虚拟现实技术和信息集成技术，结合地理信息和工程信息，通过输电线路走廊地形地貌信息和工程数据建模，构建真实的三维现场环境，为变电站选址、输电线路优化选线、断面图快速生成、杆塔排杆二维和三维联动展示、金具串三维设计建模、铁塔三维设计建模、基础三维设计建模、三维输电线路设计成果输出、输电线路全过程机械化施工方案编制、施工管理、辅助运维检修等工作提供有效的数据支撑和技术手段。
关键词：三维设计；勘测设计；施工应用
引言
随着5G时代的到来，传统的输电线路二维设计已经无法满足要求，国家电网高度重视数字化设计的革命性意义和对工程建设带来的深远影响，在2018年工作会议上，明确提出大力推广三维设计，通过三维设计提升设计质量、深化三维设计成果应用，推动工程数据，实现智能管控数据共享。因此架空输电线路三维设计已经成为趋势。
1三维数字化设计平台特点
1.1地理信息数据处理
地理信息数据包括高精度基础地理数据、地形图数据、控制点成果等。基础地理数据包括基础遥感影像数据与数字高程模型，工程高清影像数据，高分辨率的工程航飞数据、激光电云数据、高精度数字高程数据等；地形图数据主要包括收集到的地形图数据。系统支持联机模式和脱机模式两种方式开展设计工作，设计人员输入指定的用户名和密码后登录进入系统主界面。基础GIS平台是整个系统的基础，涵盖三维视图和三维分析等基础GIS功能，为系统提供基础平台和各类基础地理数据、DOM、DEM等空间数据的协同展示、渲染以及输入输出等管理支持。
1.2塔位地形分析辅助防雷优化
基于三维数字化设计平台，可实现全线杆塔塔基的坡度分析，通过塔基地形坡度分析确定每基杆塔地形划分，为差异化防雷提供数据支持，进一步指导差异化防雷设计。平台提供了塔位坡度、坡度分析、剖面分析以及等高线生成四种小工具，可用于塔位坡度分析，从而判断塔位地形；通过分析每基杆塔的地形地貌，结合差异化的防雷措施，三维数字化设计平台可一键导出每基杆塔的差异化防雷措施。
2电网三维设计系统在输电线路勘测设计中的应用
2.1输电线路三维设计
随着电力企业精细化管理水平不断提高和设计精度不断加深，输变电三维设计技术已经比较成熟并被广泛应用。全国各省、市设计院都已经逐步开展输变电三维数字化设计工作，并支持将设计成果进行数字化移交。通过三维数字化设计，不仅能够有效提高输电线路设计精度和设计质量，更好服务于工程评审及业主深度要求，同时也是企业提高自身设计水平和市场竞争力的重要技术支撑。电力三维数字化设计平台是以技术和生产结合为主要形式，将传统输变电线路设计方法和新技术手段相结合，服务于输变电工程可研、初设、施工、竣工等设计过程而打造的三维协同设计平台，已逐步成为当前各个设计院由传统作业模式向新型的信息化作业模式转变、提高设计精度和效率的有效手段。三维设计是输电线路设计发展的大趋势。一条完整的线路往往要延续几十甚至几百千米，这使得相应的数字地面模型规模巨大，加上众多的河流、道路、居民区等地表特征物模型和数以千万计的输电设备模型，导致整个三维场景结构复杂。如果没有较好的数据模型和管理策略，系统难以达到预定的显示效果，更谈不上良好的交互式界面。
2.2三维设计平台内的路径优化
路径优化是线路设计阶段一项重要的基础工作，传统的路径选线、优化采用五万分之一的地形图或卫星照片进行，由于地形图多为上世纪八九十年代的老图，卫星影像数据不够新更新缓慢，地物、地貌与现场实际情况有较大的差别，通常仍然需要大量的现场测量工作，对于山区起伏较大的地区难以直观判断出地形情况，局部排位优化较困难，空间表现和分析能力都有很大的局限性。近年来随着无人机、倾斜摄影技术的发展，在输电线路设计、运维方面已具有了成熟的应用条件。无人机携带起飞方便，可快速的进行线路走廊的航测，而倾斜摄影测量它是同一台无人机上搭载着五镜头相机从垂直、倾斜等多角度采集影像数据、还可以获取精确的定位信息。从而获取完整准确的纹理数据和定位信息。将这些数据导入三维数字化选线系统，结合沿线收资的障碍物信息和现场调查取得的生态保护区等情况，可方便的进行精细化的路径优化工作。
2.3平断面测量阶段
准备工作，把最终选定好的路线生成的坐标文件转换成一般导航软件支持的格式（如KMl、gpt等格式），使用导航仪每个测量小组都能实时导航，方便快捷到达要测量的位置，避免迷路，少走弯路。1）以往的外业勘测中发现勘测总不尽人意，问题关键在于不能根据已有资料对各阶段工作量进行优化安排，使用电网三维设计系统对基准站位置和每天的工作量进行优合理安排，既能保证工程精度，又能使工期大大提前，大大节约线路勘测设计成本。2）司机根据导航能找到距离测量地点最近的公路，减少测量人员徒步走路的时间；另外可通过共享地理位置，其他勘测小组成员也能实时看到你所在的位置，最大限度保障勘测人员安全。
2.4杆塔定位调整
在电网三维设计系统好路径后，对于电力走廊比较紧张的地段，如房屋比较密集区，外业现场测量后，调整路径方案。通过电网三维设计系统平断面成图模块，沿线路路径切二维剖面图，二维平断面图和三维场景模型是联动的，设置好工程基本参数后，二维平断面内排队的每一基杆塔在三维场景内都是随时对应更新的，可以方便的校验电气距离、塔位边坡等，发现不满足铁塔使用条件的立马现场再调整。同时三维场景内路径的调整也会实时的重新切出二维断面，相较传统改线作业需要到现场重新选线、测量、绘制断面，大大降低了劳动强度，极大的提高了工作效率，降低了设计成本。经过几年的工程经验在植被较少的地方，电网三维设计系统与实测图较为接近，在植被比较茂密且地形变化较大的地方，但也能够满足初设阶段用途需要。
2.5基础三维设计
铁塔基础占整个工程投资的30%左右，基础工期约战总体工期的一半，基础材料运输量约战60%。因此，为了减少铁塔基础的土石方开挖及混凝土和钢筋的用量，缩短建设工期，减少对周围环境的影响，降低工程建设费用，特别是根据不同的地质特点，因地制宜的选用合理、经济的基础形式具有重要的意义。应用三维设计系统，输入地质参数，通过软件优化分析，提出最优的基础型式。当前基础设计主流的还是二维设计方法，无法清晰直观的反映基础尺寸以及钢筋的空间位置，往往导致问题难以发现，施工无法顺利进行，采用三维设计方法可以改变以往击锤二维设计中直观效果不佳，基础钢筋位置碰撞等不足，而且三维设计相关数据可以为后期基础配置提供依据
结语
电网三维设计系统在电力线路勘测设计中得到广泛应用。目前线路设计主要依靠还是CAD平台，其具有强大的绘图功能和数据处理能力，但是三维图像能力不足，不够直观。因此，将CAD平台整合进电网三维设计系统中，将大大提高线路设计效率和质量，对传统设计方式将是一次重大变革。
参考文献：
[1]范亮，汤坚.架空输电线路三维建模方法现状及展望[J].南方能源建设，2017（02）:21-24.
[2]雷伟刚.架空送电线路三维模型解析关键技术研究及系统设计[C].第四届全国架空输电线路技术交流研讨会论文集.2013.