电网工程数据中心的建设刚刚起步，解决电网工程数据的来源，实现电网工程数据的统一集中管理，成为研究初期的重点与难点，其中，历史工程建设成果的三维全景GIS展示研究又成为研究难点中的难点。从管理层面上，工程数据中心需要形成统一的标准规范、搭建通用的系统平台，进行特高压及跨区联网工程的集中统一管理与三维展示，支撑特高压及跨区联网工程资产的全寿命周期管理。在技术层面上，需要研究与突破几大关键技术，实现对已有电网工程资料的数字化管理，如：需实现多源数据的统一管理，支持多家厂商的三维数据存储格式;输电线路和变电的有机衔接;支持三维大模型的快速渲染与展示，支持海量工程数据的统一调度与管理;电网模型部件的精确拾取及信息关联等。
因此，开展“三维全景GIS展示研究及工程应用”课题，解决工程数据三维全景GIS展示的几大关键技术难题，实现海量工程数据的快速调度，是解决特高压历史工程数据的收集、管理问题的必由之路，也是电网工程数据集中统一管理的关键。
1 电网工程数据管理现状
传统电网工程数据以光盘或纸质的方式提交到数据管理单位并进行存储，数据成果查找方式单一、关联查询困难，展现直观性、形象性不足，数据组织复杂，管理难度很大。同时，由于设计单位的设计工具包含：3D Studio Max、Bentley MicroStation、AutoCAD等，造成电网三维模型存在max、dgn、dwg等多种格式，数据之间缺乏无缝对接，不利于对电网工程数据实施规范化、标准化、流程化管理。
为解决上述问题，在“三维全景GIS展示研究及工程应用”项目中，通过三维全景GIS展示研究，在电网工程数据海量工程数据基础上，实现线路和变电站建设成果的三维全景GIS集中统一展示;对特高压工程的工程资料进行数字化管理，建立工程资料管理流程，总结特高压工程的工程数据采集、整理经验，最终实现特高压工程数据管理的规范化与标准化;建立特高压工程统一的三维全景GIS展示平台，对特高压历史工程建设成果进行集中统一管理，提升数据质量，确保数据安全与完整。
本文主要以晋东南-南阳-荆门1000kV特高压交流试验示范工程三维全景GIS展示平台为例，介绍研究的技术难点以及形成的技术框架及应用。
2 研究的技术难点
电网工程数据涉及到各种空间数据、三维模型、设计资料等，随着工程建设数据不断增多，数据量不断地增长，海量电网工程数据的管理和统一调度将成为系统高效运行的根本[6]。对海量数据要进行有效管理和应用，必须运用先进的空间数据库管理技术，将电网工程数据进行科学的加工、组织和管理，构建统一的数据管理和调度平台，实现各种工程数据的快速调度与展示。在本工程研究过程中，以三维方式模拟再现工程建设现场地理环境及设备设施，为工程数据管理提供一种从宏观至精细的工程管控手段。
针对海量电网工程数据，在三维全景GIS展示上存在如下技术难题，在项目实施过程中，需开展：三维模型跨平台转换与应用、海量电网工程数据的集中管理与快速调度、电网模型部件的精确拾取及信息关联、变电站、换流站大模型集成展示与快速渲染、线路和变电的有机衔接、三维模型数据的批量制作与生产等方面的研究，以实现三维全景GIS展示技术上的突破。
三维模型跨平台转换与应用
电网三维建模大都采用MicroStation、AutoCAD等平台，数据成果不能很好的进行统一管理。针对上述问题，需要研究DGN、DWG等设计文件的结构及设计文件中的各种图元类型，实现各类型数据转换，在三维全景GIS展示平台上实现多源数据的统一管理，支持多家厂商的三维数据在统一平台集成展现应用。
海量电网工程数据的集中管理与快速调度
电网工程数据涉及到各种空间数据、模型、设计资料等等，随着工程的建设数据会不断增多，数据量将不断地增长，海量电网工程数据的管理和统一调度将成为系统高效运行的根本。如此海量数据要进行有效管理和应用，必须运用先进的空间数据库管理技术，将电网工程数据进行科学的加工、组织和管理，同时构建统一的数据管理和调度平台，实现各种工程数据的快速调度与展示，以三维方式模拟再现工程建设现场地理环境及设备设施，为工程数据管理提供一种从宏观至精细的工程管控手段。
电网模型部件的精确拾取及信息关联
电网模型由多个子部分组成，每个子部件之间在空间上存在交集。在数据库设计上，需要通过研究，建立电网工程三维模型与设计资料的一一对应关系，提供多角度、多方位的设计资料查找;在空间上，需要研究实现电网工程三维模型的精确拾取及信息关联。
变电站、换流站大模型集成展示与快速渲染
变电站模型尤其是高电压等级的模型数据其结构复杂，数据量巨大，导致模型读取速度慢、渲染效率差。需研究内容包括精细模型读取速度优化及集成展示与快速渲染技术。
历史特高压及跨区联网工程数据的收集与整理
当前电网工程数据缺乏工程数据统一管理标准，存在电网工程数据的范围、格式不统一等问题，需研究数据入库前的检测方法，开发、建立数字化成果移交系统及检测工具，保障数据的准确性、完整性、及时性，制定数据统一管理标准，指导各数据提供单位的成果移交。
三维模型数据的批量制作与生产
历史工程数据量大，种类繁多，且很多只有二维设计资料，没有三维资料或参数化成果，如何依据设计院的设计图纸，对线路、变电、换流站的主要电力设备按1:1比例进行批量、快速地进行建立精细三维模型，确保模型可真实展现杆塔角钢、金具、绝缘子串等细部结构，并实现对模型的参数、设计资料档案信息整理入库，也是本研究的难点之一。
3 技术框架及应用
3.1 技术框架
系统框架分为数据服务层、功能逻辑层、用户界面层的三层结构。
数据服务层
采用关系数据库加文件数据库构建数据库层，由关系数据库管理属性数据，文件数据库管理空间数据库。建立三维模型数据库、业务数据库、基础地理信息数据库、系统管理数据库等;制定数据入库标准，开发对应接口、工具，保证其它平台数据与本系统的对接;
功能逻辑层
功能应用层在数据服务层的基础上，集中展示与快速渲染大数据模型，同时提供工程数据管理、三维可视化、档案管理、视图控制、用户交互控制等功能，是实现户界面层的基础。
用户界面层
用户界面层是系统的表现层，展示晋东南-南阳-荆门1000kV特高压交流试验示范工程全线精细建模杆塔，包括杆塔角钢、金具、绝缘子等细部结构;同时，三维展示长治变电站、南阳开关站、荆门变电站等变电站及细部;提供设备、档案查询，热点定位、脚本制作与播放等用户交互操作。
图1系统架构图
3.2 成果应用
目前，已构建晋东南-南阳-荆门1000kV特高压交流试验示范工程三维可视化展示平台，并对工程的主要电力设备设施建立精细模型，形象展示输电线路全线三维数字化移交成果，对特高压历史工程建设成果进行集中统一管理，提升数据质量，达到了预期的效果。
构建晋东南-南阳-荆门1000kV特高压交流试验示范工程、宁东-山东±660kV直流输电示范工程的数据成果、设计资料展示系统，对设计成果进行可视化、形象化管理，主要包括三维场景展示模块、设计资料管理、工程概况、热点定位、线路工程管理和变电站工程管理等部分。
图2成果应用
4 技术创新
通过“三维全景GIS展示研究与工程应用”项目的研究，相比传统输变电工程三维系统，本系统在技术上取得如下创新：
(1)多源数据的统一管理。通过制定数据入库标准，开发对应接口、工具，保证其它建模平台数据与本系统的对接，在三维全景GIS展示平台上实现多源数据的统一管理，目前，支持Bentley、AutoCAD等多种格式的三维数据在统一平台集成展现应用。
(2)线路和变电的有机衔接。线路和变电的衔接部分，是数据管理的边缘地带，也是本次工作的难点。在保证了线路部分和变电部分各自数字化成果的完整性、正确性的前提下，通过查阅线路部分和变电部分的设计资料、现场施工照片、高清航空影像，精确定位变电站的位置和方向，将变电站出线到输电线路终端塔之间的导线悬挂形式、分裂变化与实际情况对应，构建一个完整的特高压输变电虚拟工程，实现电网工程建设成果的统一管理。
(3)精细模型读取速度优化及集成展示与快速渲染技术。本系统中的杆塔、金具、绝缘子以及变电站中的模型均为精细模型，其结构复杂，数据量巨大，导致模型读取速度慢、渲染效率差。通过研究精细模型读取速度优化及集成展示与快速渲染技术，实现精细模型的快速调度与快速渲染。
(4)海量数据的支持与快速渲染：平台整合各种空间数据、模型、设计资料，实现各种工程数据的同步读取与渲染，以三维方式模拟再现工程建设现场地理环境及设备设施，为工程数据管理提供了一种从宏观至精细的工程管控手段。
(5)脚本播放。在三维全景GIS展示的基础上，系统定制了脚本制作和播放功能，使用者可在数字地球上录制动作脚本，并加以配音，适合于汇报、演示等用途。
5 结语
三维全景GIS展示研究及工程应用是依托晋东南-南阳-荆门1000kV特高压交流试验示范工程对三维全景GIS展示关键技术的探索与研究。通过该项应用研究，提供了一个统一规范的三维可视化展示平台，形成一套通用的技术框架与标准，节省了软件开发及海量数据建设费用。该项应用研究是基建标准化的集中体现，是智能电网统一标准、统一建设的具体应用，是提高跨区电网建设精益化管理水平的必要措施。
参考文献(略)
