一種基於谷歌地球的輸電線路三維設計方法及系統的製作方法
2023-10-17 02:13:24 4
一種基於谷歌地球的輸電線路三維設計方法及系統的製作方法
【專利摘要】本發明公開了一種基於谷歌地球的輸電線路三維設計方法及系統，方法包括：進行設計初始化，從而確定待設計輸電線路的參數；根據預設的數據組織方式和待設計輸電線路參數，在谷歌地球上進行選線設計，從而得到選定的路徑圖以及選定的轉角坐標；根據選定的轉角坐標，在谷歌地球上進行輸電線路地物矢量化標記和斷面點數據獲取處理；生成平斷面圖；根據生成的平斷面圖進行杆塔位初排；生成參數化三維鐵塔建模模塊，然後在谷歌地球中加載參數化三維鐵塔建模模塊進行三維漫遊和設計優化，從而得到塔位成果表；輸出生成的路徑圖、平斷面圖和塔位成果表。本發明具有數據獲取方便、快速和廉價的優點，可廣泛應用於電力工程【技術領域】。
【專利說明】一種基於谷歌地球的輸電線路三維設計方法及系統
【技術領域】
[0001]本發明涉及電力工程【技術領域】，尤其是一種基於谷歌地球的輸電線路三維設計方法及系統。
【背景技術】
[0002]名詞解釋:
Ruby語言:一種面向對象、命令式、函數式、動態的通用程式語言，在20世紀90年代中期由日本人松本行弘設計並開發。
[0003]google SketchUp軟體:谷歌草圖大師軟體，是谷歌公司提供的一款免費的3D設計軟體。
[0004]電力選線要綜合考慮自然、地理條件和經濟、社會因素，因此需要現實性較高的地形圖作為基礎，地形圖資料的獲取周期長、成本高。
[0005]傳統輸電線路設計時，設計人員需要在地形圖的基礎上進行選址、選線和項目論證。然而受各種因素的影響，一些偏遠山區的基礎地理信息數據更新較慢，還是沿用七八十年代的地形圖，已經跟不上經濟和社會發展的需要。另外，數據的獲取還需要國土、規劃等各部門的審批，流程繁瑣，周期長。
[0006]為了解決上述問題，國內外相關公司設計了電力工程三維設計軟體，利用三維建模技術對線路全景進行模擬，使設計人員從宏觀上把握設計方案的可行性，以設計出徵地拆遷少、交叉跨越少，投資省和工期短的方案。但是，該方案需要大量獲取代價高和獲取周期長的DEM數據和DOM數據支撐，數據獲取不夠方便,速度較慢且成本較高。
[0007]谷歌地圖(Google map)和谷歌地球(Google Earth)不僅提供免費的數據，並且也允許使用者在其中找到興趣點並作以標記、標註，通過網際網路分享給全球其他使用者，從而達到GIS信息數據的全球共享。Google Earth擁有全球範圍的衛星影像，大中城市區域內還有在不斷更新的高清晰影像。在鄉村區域，Google Earth影像的解析度大約在10?30m，能十分清楚地反映出水系和基本上分辨出村莊，特別是能很清晰地分辨出成片的工廠和開發區。而大中城市的高清影像解析度達到0.4m，一般可以看出公路上的標線，所反映的地物信息比1:2000地形圖更清晰。且這些衛星影像都是最近幾年拍攝的，比傳統的地形圖更能反映區域現狀。目前Google公司開放了用於進行Google map、Google earth 二次開發的API庫,在此基礎上,用戶可以通過計算機編程,下載google earth的高程和影像等信息，然後通過來專業軟體製作相應的電子地形圖，為勘察設計服務。
[0008]但是，目前業內還未有一種數據獲取方便、快速且成本較低的，基於谷歌地球的輸電線路三維設計方法及系統。
【發明內容】
[0009]為了解決上述技術問題，本發明的目的是:提供一種數據獲取方便、快速且成本較低的，基於谷歌地球的輸電線路三維設計方法。[0010]本發明的另一目的是:提供一種數據獲取方便、快速且成本較低的，基於谷歌地球的輸電線路三維設計系統。
[0011]本發明解決其技術問題所採用的技術方案是:一種基於谷歌地球的輸電線路三維設計方法，包括:
A、進行設計初始化，從而確定待設計輸電線路的參數；
B、根據預設的數據組織方式和確定的待設計輸電線路參數，在谷歌地球上進行選線設計，從而得到選定的路徑圖以及選定的轉角坐標；
C、根據選定的轉角坐標，在谷歌地球上進行輸電線路地物矢量化標記和斷面點數據獲取處理，從而得到平斷面圖的平面數據和斷面點數據；
D、根據平斷面圖的平面數據和斷面點數據，生成平斷面圖；
E、根據生成的平斷面圖進行杆塔位初排；
F、採用Ruby語言的應用程式編程接口對googleSketchUp軟體進行二次開發,從而生成參數化三維鐵塔建模模塊；然後根據杆塔位初排的結果，在谷歌地球中加載參數化三維鐵塔建模模塊進行三維漫遊和設計優化，從而得到塔位成果表；
G、輸出生成的路徑圖、平斷面圖和塔位成果表。
[0012]進一步，所述步驟B，其包括:
B1、根據預設的數據組織方式，將採集的輸電線路數據轉換為KML文件數據後輸入到谷歌地球中；
B2、結合谷歌地球、谷歌地圖和待設計輸電線路的參數進行路徑選定，從而得到選定的路徑圖以及選定的轉角坐標。
[0013]進一步，所述步驟C，其包括:
Cl、在谷歌地球上對輸電線路兩側設定距離內的地物以及輸電線路跨越地區內的重要地物進行矢量化標記，從而得到平斷面圖的平面數據；
C2、根據選定的轉角坐標，在谷歌地球上進行斷面點P (X，Y，Z)的三維橫坐標和三維縱坐標計算，所述斷面點P (X，Y，Z)的三維橫坐標P.X和三維縱坐P.Y計算公式為:
【權利要求】
1.一種基於谷歌地球的輸電線路三維設計方法，其特徵在於:包括: A、進行設計初始化，從而確定待設計輸電線路的參數； B、根據預設的數據組織方式和確定的待設計輸電線路參數，在谷歌地球上進行選線設計，從而得到選定的路徑圖以及選定的轉角坐標； C、根據選定的轉角坐標，在谷歌地球上進行輸電線路地物矢量化標記和斷面點數據獲取處理，從而得到平斷面圖的平面數據和斷面點數據； D、根據平斷面圖的平面數據和斷面點數據，生成平斷面圖； E、根據生成的平斷面圖進行杆塔位初排； F、採用Ruby語言的應用程式編程接口對googleSketchUp軟體進行二次開發，從而生成參數化三維鐵塔建模模塊；然後根據杆塔位初排的結果，在谷歌地球中加載參數化三維鐵塔建模模塊進行三維漫遊和設計優化，從而得到塔位成果表； G、輸出生成的路徑圖、平斷面圖和塔位成果表。
2.根據權利要求1所述的一種基於谷歌地球的輸電線路三維設計方法，其特徵在於:所述步驟B，其包括: B1、根據預設的數據組織方式，將採集的輸電線路數據轉換為KML文件數據後輸入到谷歌地球中； B2、結合谷歌地球、谷歌地圖和待設計輸電線路的參數進行路徑選定，從而得到選定的路徑圖以及選定的轉角坐標。
3.根據權利要求2所述的一種基於谷歌地球的輸電線路三維設計方法，其特徵在於:所述步驟C，其包括: Cl、在谷歌地球上對輸電線路兩側設定距離內的地物以及輸電線路跨越地區內的重要地物進行矢量化標記，從而得到平斷面圖的平面數據； C2、根據選定的轉角坐標，在谷歌地球上進行斷面點P (X，Y，Z)的三維橫坐標和三維縱坐標計算，所述斷面點P (X，Y，Z)的三維橫坐標P.X和三維縱坐P.Y計算公式為:
4.根據權利要求3所述的一種基於谷歌地球的輸電線路三維設計方法，其特徵在於:所述步驟C3，其包括: C31、獲取選定的路徑圖中相鄰兩轉角的坐標； C32、按照預設的固定距離，在相鄰兩轉角間內插出斷面點； C33、獲取內插斷面點的大地坐標，然後將內插斷面點的大地坐標轉化為屏幕坐標； C34、根據內插斷面點的屏幕坐標，調用高程獲取函數獲取內插斷面點的高程，從而得到平斷面圖的斷面點P (X，Y，Z)的三維Z坐標P.Zo
5.根據權利要求4所述的一種基於谷歌地球的輸電線路三維設計方法，其特徵在於:所述步驟F，其包括: F1、採用Ruby語言的應用程式編程接口對google SketchUp軟體進行二次開發,從而生成參數化三維鐵塔建模模塊； F2、採用參數化三維鐵塔建模模塊構建鐵塔三維模型； F3、將構建的鐵塔三維模型數據轉化為dae格式的數據； F4、結合構建的鐵塔三維模型和杆塔位初排的結果，生成用於三維瀏覽的KML文件； F5、在生成的KML文件中對輸電線路的路徑進行優化，從而得到塔位成果表。
6.根據權利要求1-5任一項所述的一種基於谷歌地球的輸電線路三維設計方法，其特徵在於:所述待設計輸電線路的參數包括線路電壓等級、邊線距離和高程點採樣間距。
7.根據權利要求1-5任一項所述的一種基於谷歌地球的輸電線路三維設計方法，其特徵在於:所述預設的數據組織方式包括點狀數據組織方式、線狀數據組織方式和面狀數據組織方式。
8.一種基於谷歌地球的輸電線路三維設計系統，其特徵在於:包括: 初始化模塊，用 於進行設計初始化，從而確定待設計輸電線路的參數； 選線設計模塊，用於根據預設的數據組織方式和確定的待設計輸電線路參數，在谷歌地球上進行選線設計，從而得到選定的路徑圖以及選定的轉角坐標； 矢量化標記與斷面點數據獲取模塊，用於根據選定的轉角坐標，在谷歌地球上進行輸電線路地物矢量化標記和斷面點數據獲取處理，從而得到平斷面圖的平面數據和斷面點數據； 平斷面圖生成模塊，用於根據平斷面圖的平面數據和斷面點數據，生成平斷面圖； 杆塔位初排模塊，用於根據生成的平斷面圖進行杆塔位初排； 三維漫遊和設計優化模塊，用於採用Ruby語言的應用程式編程接口對googleSketchUp軟體進行二次開發，從而生成參數化三維鐵塔建模模塊；然後根據杆塔位初排的結果，在谷歌地球中加載參數化三維鐵塔建模模塊進行三維漫遊和設計優化，從而得到塔位成果表； 輸出模塊，用於輸出生成的路徑圖、平斷面圖和塔位成果表； 所述初始化模塊的輸出端依次通過選線設計模塊、矢量化標記與斷面點數據獲取模塊、平斷面圖生成模塊、杆塔位初排模塊、三維漫遊和設計優化模塊進而與輸出模塊的輸入端連接。
9.根據權利要求8所述的一種基於谷歌地球的輸電線路三維設計系統，其特徵在於:所述選線設計模塊，其包括: 數據轉換單元，用於根據預設的數據組織方式，將採集的輸電線路數據轉換為KML文件數據後輸入到谷歌地球中； 路徑選定單元，用於結合谷歌地球、谷歌地圖和待設計輸電線路的參數進行路徑選定，從而得到選定的路徑圖以及選定的轉角坐標； 所述數據轉換單元的輸入端與初始化模塊的輸出端連接，所述數據轉換單元的輸出端通過路徑選定單元進而和矢量化標記與斷面點數據獲取模塊的輸入端連接。
10.根據權利要求9所述的一種基於谷歌地球的輸電線路三維設計系統，其特徵在於:所述矢量化標記與斷面點數據獲取模塊，其包括: 矢量化標記單元，用於在谷歌地圖上對輸電線路兩側設定距離內的地物以及輸電線路跨越地區內的重要地物進行矢量化標記，從而得到平斷面圖的平面數據； 縱橫坐標計算單元，用於根據選定的轉角坐標，在谷歌地球上進行斷面點P (x，Y，z)的三維橫坐標和三維縱坐標計算，所述斷面點P (X，Y，Ζ)的三維橫坐標P.X和三維縱坐P.Y計算公式為:
【文檔編號】G06F17/50GK103955566SQ201410142771
【公開日】2014年7月30日 申請日期:2014年4月10日 優先權日:2014年4月10日
【發明者】孫永旺, 李立, 陳清 申請人:深圳供電規劃設計院有限公司