刘国星
国网内蒙古东部电力有限公司通辽供电公司
内蒙古通辽市 028000
摘要：随着科学技术的发展，我国的三维技术有了很大进展，并在架空输电线路建设中得到了广泛的应用。应用三维设计，还可以对施工过程进行三维仿真，提高施工效率。
关键词：输电线路；建设；三维设计；应用
引言：
数字化设计是一个多专业、多阶段、多参与方的过程，与传统设计的主要区别是以数据为基础实现了工程模型及信息模型的融合统一，以协同设计为手段实现了信息资源的共享。本文通过介绍输电线路三维数字化设计背景及现状，结合国家电网有限公司三维试点工程的应用，从工程地理信息数据的获取、三维模型的建模、三维设计平台的完善、三维设计成果的后期应用等方面对三维数字化设计关键技术进行了分析，为电网企业推广三维数字化设计提供借鉴。
一、三维数字设计技术介绍
三维数字化设计是以信息图形影像技术、网络技术、数据库技术等多种现代化计算机技术作为基础手段，通过与操作人员和设计人员之间的协调合作，实现项目工程精准设计的目标，实现线路设计的三维可视化以及信息一体化。数字化三维设计与传统设计之间的区别主要是在于传统的设计需要将诸多信息数据详细的罗列在设计图纸上，并且对信息数据予以说明，这种设计操作的习惯将会在很大程度上造成信息数据离散。工程项目设计的不同阶段，工程项目的建设的不同阶段中产生的新的信息数据只能通过技术人员进行收集分析，辨别信息数据的有效性。面对庞大的信息数据，不仅会增加人员的工作负荷，还会在造成信息数据缺失，丧失完整性。利用数字化三维设计技术，可以规避传统设计技术的缺陷，处理数据信息的时候利用信息模型，统一管理设计建设产生的数据信息，共享和利用在设计全过程以及项目工程建设阶段产生的信息数据。
二、三维数字化主要功能
2.1基础配置功能
根据上述的功能简介我们可以得知该平台的需要具备以下基本功能模块：二维共功能、三维功能、地形定位、地图测绘、地形编辑、坐标系统、图像生成等。其中三维功能最为重要，主要可以提供图像可视化，计算分析，特效生成、已经动态图像等功能。另外对于该系统的管理模块中则需要具备用户和用户权限、工作日志、系统管理等相关的管理功能。
2.2数据管理
数据管理主要包括勘测、线路、结构等不同专业在工程实施的过程中的设计成果资料的管理,作为基础数据的矢量数据、栅格数据、地形图和影像数据的管理,还包括对输电线路三维业务设计过程中的杆塔模型、基础模型、金具绝缘子串等通用模型库的管理。
2.3三维业务设计
通过三维业务设计可以完成前期的线路施工探测、输电线路优化、杆塔定位等相关工作。同时在完成测量工作后，可以将测量和优化结构实现可视化导出，以此来保证线路工程各个阶段资料的分析、存档等。另外还能够实现选线结果分析，杆塔选择和规划，以及相关的绝缘子等装饰的分析设计等，最后通过分析统计来生成相应的经济效益估算结果。在输电线路工程中，路径的选择工作极其重要，而对于路径设计则可以通过三维业务设计来生成相应的工程图纸和图像资料并且生成相应的分析报告。
三、三维设计在架空输电线路建设中的应用
3.1数字化选线
在三维场景中，依托电网各种数据及相关交叉跨越信息，借助数字高程模型和文档对象模型数据来模拟真实的地形地貌情况，通过测量完成三维数据建模后，在数字三维影像地形图中进行路径选线作业。这样做，相比传统方式选线有较大优势，沿线地形地貌、地表附着物等信息一目了然，尤其是现场的重要交叉跨越位置，如高速铁路、高速公路、重要输电通道等，为设计人员提供了必要的数据支撑，进而得到最优的选线路径。
3.2路径选择基本原则
在路径优化过程中，贯穿环境保护意识，综合考虑经济效益、环境效益。避开军事设施、城镇及当地规划区等重要企业；减少农田侵占；避开险恶地形、不良地质地段，尽量选择地质条件好的平地，从而降低降低工程造价。考虑与已建及拟建线路之间的关系，尽可能平行已建线路，减少交叉跨越，便于施工及后期运行维护。综合考虑运行、施工、交通条件、路径长度、技术经济等各种因素，进行方案比选，做到线路路径经济合理，安全可行。
3.3通道清理
利用航拍数据进行房屋、林木实景建模，绘制空间控制面，实现对房屋拆迁、林木砍伐的精确设计。多角度观察三维走廊环境，准确获取房屋、公路、铁路、河流等的位置与高程信息，为实现精细化设计创造条件。基于三维场景，可以在地表基础上绘制树木自然生长高度面，与砍伐控制面交汇并投影，从而形成精确的树木砍伐范围。这样做避免了传统二维平台下无法计算丘陵、山区树木砍伐信息的缺点。
3.4三维空间量交叉跨越物统计
利用三维空间量测算功能，智能判别房屋、林木是否需要拆迁以及砍伐，工程量精度大大提高，特别是对拥挤地段的房屋面积、层数、结构以及材质进行准确统计，能够从不同角度对地面系统的物体进行全方位展示，可以准确的度量地面系统中各建构筑物之间的距离，通过设定输电线路走廊范围宽度即可确定拆迁范围。
四、三维设计关键技术分析
4.1建立架空输电线路设计数据库
架空输电线路数据库包括基础地理数据、前期专题数据、电源电网数据、勘测成果数据、三维模型数据、线路成果数据和工程项目数据。根据业务流程对数据进行整合，实现不同数据之间的协同操作，并形成设计成品的数字化。同时，考虑线路外业工作多的特点，建设分布式轻量数据库外地出差无法快速调用的问题，方便设计人员完成架空输电线路设计。
4.2功能完善的三维设计软件支撑
现在电力行业三维软件开发尚未完善，目前主要依靠市场三维设计软件，经调研，国内商业三维设计软件存在软件运行不流畅、智能化不足、软件兼容程度低、测量数据输入复杂等问题。为充分发挥三维数字化设计优势，应从以下方面实施完善。
a.设计平台一体化。数字化设计平台可以将不同专业的设计软件及应用系统进行集成，通过集成实现信息共享，通过集成实现计算、绘图一体化，通过集成实现“所见即所得”，保证设计质量。在商业平台的基础上，必须通过自身的二次开发，不断完善软件功能，全面解决软件运行不流畅、兼容程度低等问题，不断改进管理机制才能满足未来工程数字设计需求及全寿命周期管理的需求。
b.全专业设计协同。深化全属性的三维模型（模型形体、设计属性、后台数据库）的协同设计，并实现全过程的在线式三维校审。
c.大数据与智能化。具备海量数据处理和数据挖掘能力。将人工智能引入数字化设计平台，使其具有专家的经验和知识，具有学习、推理、联想和判断的能力，从而达到设计智能化的目的。
结论：
随着国网公司输电线路三维数字化设计的大力推进，三维数字化设计以其精准、直观、高效的优点，能够进一步提高工程建设质量、合理缩减建设周期、节省工程造价，已经得到广大业内人员肯定，同时随着数字化技术广泛应用，借助于数字化技术手段及工程信息模型库，基于地区数据中心平台，可实现工程协调设计，提高设计质量及效益，支撑智能电网建设。
参考文献
[1]杜巍.电力高压输电线路设计要点分析[J].科技经济市场,2019(11):7+22.
[2]杨明力,赖旭华.输电线路三维设计基本方法的研究[J].江西电力职业技术学院学报,2019,32(09):5-7.
[3]董飞飞,李永双,俞登科,张华,王波.输电线路工程三维数字化应用研究与展望[J].智慧电力,2019,47(09):86-90+119.