本發(fā)明專利技術(shù)公開(kāi)了屬于計(jì)算機(jī)軟件系統(tǒng)領(lǐng)域的基于電力GIS的變電站虛擬三維系統(tǒng)的應(yīng)用。它分為以下步驟：全景數(shù)據(jù)生成、全景配置、全景展示和全景交互。本發(fā)明專利技術(shù)的有益效果為：1)增強(qiáng)了GIS系統(tǒng)在電力行業(yè)的應(yīng)用能力，同時(shí)提高了電力危險(xiǎn)操作的安全性與規(guī)范性。2)滿足了工作人員進(jìn)行操作預(yù)演的需求。3)有助于提高電力GIS中設(shè)備及場(chǎng)景的可視化能力；4)能夠滿足電力企業(yè)及其廣大用戶對(duì)電網(wǎng)“安全、可靠、優(yōu)質(zhì)、高效、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行”的現(xiàn)代化要求。
【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)屬于計(jì)算機(jī)軟件系統(tǒng)領(lǐng)域，特別涉及基于電力GIS的變電站虛擬三維系統(tǒng)的應(yīng)用。
技術(shù)介紹
地理信息系統(tǒng)(Geographic Information System,以下簡(jiǎn)稱GIS)，是在計(jì)算機(jī)硬、 軟件系統(tǒng)支持下，對(duì)現(xiàn)實(shí)世界(資源與環(huán)境)各類空間數(shù)據(jù)及描述這些空間數(shù)據(jù)特性的屬性進(jìn)行采集、儲(chǔ)存、管理、運(yùn)算、分析、顯示和描述的技術(shù)系統(tǒng)。GIS系統(tǒng)先進(jìn)的繪圖能力，給復(fù)雜數(shù)據(jù)的運(yùn)算和分析提供了形象的展示功能，使其快速應(yīng)用到航空航天、醫(yī)學(xué)、環(huán)境科學(xué)等各種領(lǐng)域，在解決諸如全球沙漠化、全球可居住區(qū)的評(píng)價(jià)、厄爾尼諾現(xiàn)象、酸雨、核擴(kuò)散及核廢料等問(wèn)題上起到了良好的輔助作用。80年代，由于計(jì)算機(jī)行業(yè)推出了圖形工作站和PC機(jī)等性能價(jià)格比大為提高的新一代計(jì)算機(jī)，為GIS普及和推廣應(yīng)用提供了硬件基礎(chǔ)，使GIS的展示技術(shù)由最初的“CAD繪圖”到隨后的“傳統(tǒng)GIS繪圖”，再發(fā)展到現(xiàn)在的“三維GIS實(shí)時(shí)展示”。國(guó)外的最新的GIS系統(tǒng)，已經(jīng)能將航空攝影測(cè)量數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)的繪制到計(jì)算機(jī)中，形成影像式的高度可視化GIS系統(tǒng)。隨著全國(guó)范圍城鄉(xiāng)電網(wǎng)建設(shè)與改造工程的展開(kāi)，我國(guó)電力GIS技術(shù)應(yīng)用市場(chǎng)已經(jīng)全面啟動(dòng)。GIS系統(tǒng)在電力方面的應(yīng)用，現(xiàn)處于AM/FM/GIS應(yīng)用的初期，其數(shù)據(jù)展示技術(shù)仍處于“傳統(tǒng)GIS繪圖”階段?！皞鹘y(tǒng)GIS繪圖”的特點(diǎn)就是用二維圖形來(lái)描述和表達(dá)GIS地理數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)。在繪制基本的地理數(shù)據(jù)和分析數(shù)據(jù)上，當(dāng)前的GIS系統(tǒng)在圖形展示能力方面起到了很好的輔助作用，但是對(duì)于某些具有重要三維數(shù)據(jù)的電力設(shè)施，如輸電線路的高低等，“傳統(tǒng)GIS繪圖”的表現(xiàn)能力將變得令人失望本專利技術(shù)基于二維GIS技術(shù)的日益成熟與三維GIS技術(shù)的不斷發(fā)展。二維GIS技術(shù)強(qiáng)大的平面圖形渲染能力，使其在電力行業(yè)中得到飛速的發(fā)展，在一定程度上滿足了電力部門地理信息的需求。針對(duì)二維GIS只能表達(dá)平面地理信息的缺點(diǎn)，人們對(duì)GIS技術(shù)的研究開(kāi)始由二維轉(zhuǎn)向三維。三維GIS技術(shù)從理論上突破了二維GIS只能繪制平面圖的限制， 使人們能以三維的方式進(jìn)行地理信息的應(yīng)用。目前，在電力相關(guān)行業(yè)，三維GIS系統(tǒng)的應(yīng)用還很少，這主要是由于地理信息系統(tǒng)目前正處在一個(gè)二維到三維的過(guò)渡時(shí)期，三維GIS系統(tǒng)就其實(shí)現(xiàn)技術(shù)來(lái)看不是渲染圖形效率低，就是地理信息展示的不完全，而且需要大量的三維建模工作，難以維護(hù)。然而部分電力部門，如變電站，對(duì)三維GIS有著強(qiáng)烈的應(yīng)用需要，以滿足在安全管理和安全生產(chǎn)上的高需求，這些目標(biāo)是二維GIS難以達(dá)到的。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
本專利技術(shù)針對(duì)上述缺陷公開(kāi)了基于電力GIS的變電站虛擬三維系統(tǒng)的應(yīng)用。本專利技術(shù)既保留了二維GIS系統(tǒng)快速渲染的優(yōu)點(diǎn)，又達(dá)到了三維地理信息展示的要求。由本專利技術(shù)展3示的三維地理信息，不需要事先進(jìn)行三維建模等復(fù)雜耗時(shí)的操作，并且包含了全部的視覺(jué)信息。本專利技術(shù)很好的將二維GIS與三維信息進(jìn)行了結(jié)合，滿足了用戶對(duì)三維信息的需求?；陔娏IS的變電站虛擬三維系統(tǒng)的應(yīng)用，分為以下步驟1)全景數(shù)據(jù)生成全景數(shù)據(jù)分為圖像數(shù)據(jù)、GIS地理數(shù)據(jù)和配置數(shù)據(jù)；拍攝人員在變電站內(nèi)部進(jìn)行全景拍照，形成拍攝點(diǎn)的360度的全部三維視覺(jué)信息，從而生成圖像數(shù)據(jù)； 在拍攝期間要對(duì)每一個(gè)拍攝點(diǎn)進(jìn)行GPS定位，從而生成GIS地理數(shù)據(jù)；配置數(shù)據(jù)定義了場(chǎng)景間的導(dǎo)航數(shù)據(jù)以及用戶與設(shè)備發(fā)生交互時(shí)的必備數(shù)據(jù)；2)全景配置全景配置分為常規(guī)全景圖像管理和三維場(chǎng)景信息管理；通過(guò)常規(guī)全景圖像管理對(duì)采集的圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行校正和無(wú)縫拼接，并對(duì)圖像中所包含的設(shè)備進(jìn)行標(biāo)注； 通過(guò)三維場(chǎng)景信息管理對(duì)每個(gè)三維場(chǎng)景的地理數(shù)據(jù)及屬性數(shù)據(jù)進(jìn)行配置，并對(duì)場(chǎng)景間的位置關(guān)系進(jìn)行處理；3)全景展示前兩個(gè)步驟生成了基于電力GIS的變電站虛擬三維系統(tǒng)所需要的全部數(shù)據(jù)，然后在用戶瀏覽器端通過(guò)三維顯示技術(shù)對(duì)產(chǎn)生的數(shù)據(jù)進(jìn)行三維渲染，從而實(shí)現(xiàn)三維場(chǎng)景的實(shí)景展示、漫游和縮放；對(duì)于對(duì)象全景，通過(guò)三維渲染后，使用戶在各個(gè)角度對(duì)一個(gè)對(duì)象進(jìn)行查看而保持真實(shí)的視覺(jué)信息，并且按自動(dòng)定位到場(chǎng)景中所包含的設(shè)備；除了漫游、縮放、定位，用戶還能夠在基于電力GIS的變電站虛擬三維系統(tǒng)中進(jìn)行場(chǎng)景導(dǎo)航，用戶通過(guò)導(dǎo)航地圖在任意場(chǎng)景間進(jìn)行切換，或者通過(guò)輸入設(shè)備直接在相鄰場(chǎng)景間進(jìn)行前進(jìn)和后退；通過(guò)定義巡航線播放序列，實(shí)現(xiàn)序列場(chǎng)景間的自動(dòng)切換；4)全景交互一，展示用戶感興趣設(shè)備的實(shí)時(shí)運(yùn)行數(shù)據(jù)；二，通過(guò)用戶的交互查詢?cè)O(shè)備的歷史數(shù)據(jù)，并與電力GIS系統(tǒng)和MIS系統(tǒng)進(jìn)行通信，完成數(shù)據(jù)分析；三，用戶能夠?qū)υO(shè)備進(jìn)行虛擬操作，進(jìn)行設(shè)備實(shí)時(shí)狀態(tài)的切換及操作流程的預(yù)演。在全景配置中，將全景圖像劃分瓦片金字塔，用以提高圖像數(shù)據(jù)的加載速度。在全景展示中，根據(jù)設(shè)備的重要性而區(qū)分不同設(shè)備定位的次序。在實(shí)現(xiàn)任意場(chǎng)景間的切換時(shí)，模擬真實(shí)的場(chǎng)景過(guò)渡效果。本專利技術(shù)的有益效果為1)在二維GIS導(dǎo)航的基礎(chǔ)上，向電力部門工作人員進(jìn)行了三維地理信息的展示， 使其不用實(shí)地進(jìn)行查看就可獲取設(shè)備真實(shí)的三維地理視覺(jué)信息，增強(qiáng)了 GIS系統(tǒng)在電力行業(yè)的應(yīng)用能力，同時(shí)提高了電力危險(xiǎn)操作的安全性與規(guī)范性。2)通過(guò)系統(tǒng)與工作人員的交互，使其更清楚了了解了不同變電站等場(chǎng)所各個(gè)設(shè)備之間的三維地理關(guān)系，滿足了他們進(jìn)行操作預(yù)演等需求。3)本專利技術(shù)有助于提高電力GIS中設(shè)備及場(chǎng)景的可視化能力，增強(qiáng)對(duì)電網(wǎng)設(shè)備的資產(chǎn)管理、運(yùn)行管理和監(jiān)管能力，方便電力“兩票”的管理與在線模擬操作，對(duì)電網(wǎng)的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，狀態(tài)評(píng)估、發(fā)展規(guī)劃等提供決策支持。4) GIS技術(shù)與全景技術(shù)的結(jié)合，將彌補(bǔ)傳統(tǒng)二維GIS技術(shù)的不足之處，大大提供電力設(shè)備及場(chǎng)景的可視化能力，能夠滿足電力企業(yè)及其廣大用戶對(duì)電網(wǎng)“安全、可靠、優(yōu)質(zhì)、高效、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行”的現(xiàn)代化要求；利用用現(xiàn)代化的技術(shù)和管理手段對(duì)電網(wǎng)進(jìn)行規(guī)劃和管理，增強(qiáng)對(duì)電網(wǎng)設(shè)備的資產(chǎn)管理、運(yùn)行管理和監(jiān)管能力，提高供電可靠性和電能質(zhì)量，及時(shí)地為電力客戶提供優(yōu)質(zhì)、高效、安全的服務(wù)。附圖說(shuō)明圖1為本專利技術(shù)的工作流程示意圖。 具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖對(duì)本專利技術(shù)進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明如圖1所示，基于電力GIS的變電站虛擬三維系統(tǒng)的應(yīng)用，分為以下步驟1)全景數(shù)據(jù)生成全景數(shù)據(jù)分為圖像數(shù)據(jù)、GIS地理數(shù)據(jù)和配置數(shù)據(jù)；拍攝人員在變電站內(nèi)部進(jìn)行全景拍照，形成拍攝點(diǎn)的360度的全部三維視覺(jué)信息，從而生成圖像數(shù)據(jù)； 在拍攝期間要對(duì)每一個(gè)拍攝點(diǎn)進(jìn)行GPS定位，從而生成GIS地理數(shù)據(jù)；配置數(shù)據(jù)定義了場(chǎng)景間的導(dǎo)航數(shù)據(jù)以及用戶與設(shè)備發(fā)生交互時(shí)的必備數(shù)據(jù)(如對(duì)開(kāi)關(guān)進(jìn)行虛擬操作所需要的開(kāi)關(guān)狀態(tài)數(shù)據(jù))；2)全景配置全景配置分為常規(guī)全景圖像管理和三維場(chǎng)景信息管理；通過(guò)常規(guī)全景圖像管理對(duì)采集的圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行校正和無(wú)縫拼接，并對(duì)圖像中所包含的設(shè)備進(jìn)行標(biāo)注； 通過(guò)三維場(chǎng)景信息管理對(duì)每個(gè)三維場(chǎng)景的地理數(shù)據(jù)及屬性數(shù)據(jù)進(jìn)行配置，并對(duì)場(chǎng)景間的位置關(guān)系進(jìn)行處理；3)全景展示前兩個(gè)步驟生成了基于電力GIS的變電站虛擬三維系統(tǒng)所需要的全部數(shù)據(jù)，然后在用戶瀏覽器端通過(guò)三維顯示技術(shù)對(duì)產(chǎn)生的數(shù)據(jù)進(jìn)行三維渲染，從而實(shí)現(xiàn)三維場(chǎng)景的實(shí)景展示、漫游和縮放；對(duì)于對(duì)象全景，通過(guò)三維渲染后，使用戶在各個(gè)角度對(duì)一個(gè)對(duì)象進(jìn)行查看而保持真實(shí)的視覺(jué)信息，并且按自動(dòng)定位到場(chǎng)景中所包含的設(shè)備；除了漫游、縮放、定位，用戶還能夠在基于電力GIS的變電站虛擬三維系統(tǒng)中進(jìn)行場(chǎng)景導(dǎo)航，用戶通過(guò)導(dǎo)航地圖在任意場(chǎng)景間進(jìn)行切換，或者通過(guò)輸入設(shè)備直接在相鄰場(chǎng)景間進(jìn)行前進(jìn)和后退；通過(guò)定本文檔來(lái)自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
【技術(shù)特征摘要】
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：吳克河，王曉輝，李為，張曉東，段成，崔文超，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：華北電力大學(xué)，北京華電天益信息科技有限公司，
類型：發(fā)明
國(guó)別省市：
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