摘要：三維數字地形圖，即3DDTM，該技術應用于電力工程設計的過程中，不僅可以體現立體對象平面關聯性，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量。本文探討了三維數字地形圖在電力工程設計中的實際應用，以供參考。

關鍵詞：三維數字地形圖；電力工程；設計

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，工程質量方面的要求逐漸提高，以適應時代的發展需求。原有工程設計方法、設計平臺等，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計效果。而三維顯示技術的發展，為電力工程設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計方案效果圖，從而提升設計質量和數據科學化管理。

2三維數字地形圖的基本概念

2.13DDTM的概念

在三維數字地形圖(3DDTM)也屬于線劃地形圖，其工作原理是利用三維離散點，來表現地物、地貌的空間狀態、方位、形狀等，將地形地物以三維空間的模式體現出來，其中所有對于地物地貌的特征，都是三維呈現，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

三維數字地形圖所具有的特征包括以下方面：

①3DDTM不是紙質的，而是由數字、電子的形式體現;

②該地形圖可以精確反映出地物的立體形態，還可以呈現出制圖區域地表的高低起伏;

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)。

3三維數字地形圖的應用現狀

3.13DDTM發展現狀

目前，3DDTM已經被應用于電力工程的項目設計實踐中，用于進行工程的多視點表達(見圖1)，在實際應用中，該技術能夠針對立體路徑，合理選擇輔助電線網點的桿塔設置，提高電網的線路規劃準確性，加強工程的環保力度，節約建設成本。基于以上重要優勢，3DDTM大大提升了對立體空間的測量、表達質量，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。一些發達國家的電力產業中，3DDTM已經在電力設計中得到為了良好的應用，且積累了非常重要的應用經驗。我國3DDTM技術也開始向著激光三維掃描等高科技的方向發展，將各個不同領域的相關技術綜合起來，應用于各個不同領域。20世紀末，我國已經構建了比例1：25萬的地形圖數據庫，其中包括的內容眾多，例如DEM、大地控制數據、行政地名、水湖系統等，所有的數據信息量達到13.5GB，且均為三維的電子地形圖場景。相較于傳統使用的平面電子地圖，基于3DDTM技術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，具有顯著的應用價值。

3.2電力工程設計中3DDTM的應用需求

對于電力工程的設計，地形圖測繪是重要環節，實際開展工作的過程中，首先包括對于方案可行性的研究、工程方案的初步設計，以及施工圖設計等。

3.2.1可行性研究

可行性研究階段的主要任務，是以地形圖為依據，調整規劃工程的整體設計方案，及時發現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，首先要明確方案設計原則，然后對工程進行具體的規劃和布置，再基于大比例尺的地形圖，初步擬定方案中對于生產生活、休閑區等部分的規劃，粗略預估所需要的占地面積、房屋的拆遷量等問題。

3.2.2初步設計

設計方案的初步設計，對于局部建筑物、基礎設施等的規劃設計，需要建立于具有更大比例尺和精密度的地形圖上。只有以初步設計成果為基礎進行優化，才能夠達到施工圖成熟設計要求，并補充測量地形圖范圍外的部分內容，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。3DDTM的應用，為工程設計人員提供了重要的技術支持，是他們能夠繪制出具有極強真實感和操作性的建筑模型，實現了設計圖的可視化。此外，3DDTM還具備了為工作人員提供查詢、分析、計算等基礎功能。目前的高電壓等級電線網絡工程往往成本較高，例如110kV的線路工程建設中對于電線網絡的設計環節，由于送電線路的設計合理優化，將直接影響到工程的運行順利及投資額度問題，因此至關重要。其中對于線路路徑的選擇和設計，就需要準確了解當地的地形地貌情況、道路交通狀況以及水文氣象等基本地質條件，而3DDTM技術則有效發揮了其準確采集相關信息的作用。

43DDTM在電力工程設計中的實際應用

4.1衛星影像立體模型構建

3DDTM的實際應用往往會涉及衛星影像立體模型的構建問題，所以，工作人員首先需要轉換TM、Spot、DEM等衛星影像數據，其中的DEM數據大多是軍隊標準格式，因此在對其進行轉換時，需要結合DEM軍標格式的特征，編制格式轉化程序，從而確定相關指標參數。另外，工作人員在開展影響模型的匹配及相對/絕對定向作業時，應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，進行模型外方位元素的計算。衛星影像三維模型的建立過程較為復雜，從原始數據采集直至最終成型，加之關聯DEM、正射影像、電網鋪設線路平斷截面等信息，其數據分析。

4.2電氣網絡線路正射影像路徑圖設計及制作

設計路徑圖的主要目的，在于完善路徑信息，并保持與三維數字地形圖的一致。而在實際運用相關的制作軟件時，工作人員將會面臨的主要問題包括以下兩個方面：

(1)相關數據的有效存儲。在電力工程進行線路路徑圖的設計時，往往需要涉及較為龐大的數據信息，因此，需要以適當預估作為基礎，確保設計工作的正常開展，而工作人員則應當注意對所使用硬件的及時優化與整理，并盡可能地擴展數據的存儲空間;另外，在運用軟件的過程中，需要盡量避免盲目操作。

(2)圖象、參數處理。部分工作人員對于相關軟件不夠熟悉，操作也不夠熟練，軟件與模型之間的關系也不夠明確，應當通過實驗的方式，將所涉及的各類數據參數進行比對，從而確定最優參數值;另外，只有保證軟件和設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衛片正射影像圖質量及后續處理分析

以當前的技術條件來看，衛片正射影像圖的生成作業，大多需要運用Cyberland專業軟件來實現。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物，如果想要體現出該圖在視覺感官上具有的優勢，工作人員應當針對形成的專題圖，進一步采取系統化的處理。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，以衛片為基礎，工作人員依據電力工程的線路路徑設計，所作出的漫游顯示往往會出現一定程度的失真，這將會導致電力工程的線路路徑設計中，一些細節方面的問題難以得到及時的處理。同時，由于衛片漫游的視點較高，對于電力工程線路設計的整體輪廓、結構等方面問題，能夠做出相應的反應，從而爭取到采取補救措施的機會。

4.4三維模型的構建與線路漫游的實現方式分析

①就設備的配置和軟件選擇方面，為了使電力工程線路設計能夠實現無阻礙漫游，要求計算機的中央處理器其主頻控制在2G以上，內存應當在512M以上，同時還需要具備支持3D功能的顯卡;

②就數據組織層面，對于模型的建立和產品的生成來說，線路測區的DEM格式數據與正射影響拼接數據都是基本參考;

③就漫游場景構建方面，工作人員需要利用DEM格式數據、三維模型、正射影像數據等，將3DBrowser模塊作為載體，才能夠恢復現實場景，從而完成線路漫游。

5結語

由此可見，3DDEM勢必會在更多的工程設計中，得到廣泛應用，發揮重要的地形測繪效用。隨著計算機技術的進一步發展，以及衛星立體影像數據資料應用的逐漸普及，三維數字地形圖的應用成本也將會逐漸降低，滿足大眾的應用標準，幫助工程設計大大提高工作效率，增強在電力工程設計中的應用精度與自動化水平。

參考文獻

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作者：田曉艷 余繼興     單位：中國能源建設集團湖南省電力設計院有限公司