福州gis_三维渲染开发

基于面向智能电网的3D-GIS平台研究与构建

智能电网是我国电力系统新时期发展过程中的主流方向，我国电力系统在发展过程中旨在结合国内电网发展的现实状况，联系我国实际经济实力、技术水平和发展水平构建具有中国特色的电网系统。为此需要国家电网企业尽快建设骨干网架，促进各级电网实现协调发展，创建互动化、自动化和信息化的智能电网，为我国社会稳定发展奠定良好基础。

1、 3D-GIS平台的建设需求

智能电网卞要特征之一便是信息化，以智能电网为基础目标创建3D-GIS平台是促进电网各个环节智能分析能力、信息集成能力以及电网数字化程度全面深化，提高电网管理、经营、生产实力的重要手段之一。

1.1智能电网研究

智能电网主要是在原有物理电网基础上，融入现代领域中先进的控制技术、计算机技术、信息技术、通讯技术、传感测量技术，和物理电网进行高度集成后所诞生出来的新型电网模

式。当下和智能电网相关的研究主要包括三种层面:

（1）对智能电网相关概念及其国内外发展现状进行集中探讨。

（2）针对智能电网实施过程、核心技术、主要特征以及电网原动力等层面实施合理评述。

（3）对我国智能电网相关技术实际发展状况进行回顾，展望我国智能电网未来主要发展趋势。

我国智能电网的相关信息平台建设工作依然处于一种探索阶段，而可视化、动态、三维电网呈现技术是智能电网未来发展过程中的主要方向，属于技术发展重点环节。为此需要信息平台为后期智能电网管理提供图像化无缝接口，把从各种渠道传输过来的实时信息通过动态拓扑模型进行有效的集成处理，从而将其完整地呈现出来。

1.2 3D-GIS平台发展需求

实际上电网也属于一种跨区域多维动态实时系统，而在数据处理和数据分析过程中， 二维GIS也具有突出的应用功能。但其本质依然属于一种抽象符号系统，无法为人们提供合理的人性化视觉感受。

3D-GIS平台通过立体造型技术为广大用户展现出一种全面的地理空间形象，不但能够准确描述出各种空间平面关系，同时还能够表达出空间对象的垂向联系，帮助用户了解电网规划过程中相关环境特点，比如通讯线路、架空线路、建筑物、水域状况、道路信息以及山脉分布等内容，同时还能够提供各种基础数据信息以及三维空间信息，提升设备管理、应急指挥、电网调度的人性化水平与可视化程度，为智能电网发展奠定良好管理基础。

3D-GIS平台构建的技术路线

此次研究过程中，主要是利用三维GIS渲染技术、以神经网络为基础的机器学技术以及电力系统有效规划技术等，研制出一种以神经网络为基础的电力规划辅助系统。历经数十年的发展，电力系统规划在原有经验主导规划模式基础上逐渐跨越到大数据技术为基础的电力系统规划模式，而其未来发展主流方向是以人上智能为基础的电力系统最优规划。此次研究主要目的是结合当下比较盛行的GIS三维渲染技术，结合人上智能算法，研制出一种能够替代现有应用规划操作的辅助系统。

2.1 三维GIS渲染引擎技术

三维渲染引擎属于三维GIS内的关键组成内容。而场景图侧是有效解决各种问题的重要手段之一。其主要是以树形结构为主，通过树的方式合理组织各种较为复杂的场景。同时场景组织人员还可以充分结合自身显示需求，对具体结构进行合理设计，该种结构十分适用

于层次化结构的场景管理。

GIS中主要通过不规则网格以及规则网格来标识地形，在地形简化过程中也是结合相应的表示形式选择相应的简化算法。但因为TIN相关数据结构形式十分复杂，所以每次调节分辨率都会涉及各种三角剖分任务，需要进行大量的计算，为此在实际应用操作过程中，应该尽量选择GRID/DEM形式的规则网格进行表示。

针对场景内的各种物体，包括房屋建筑和地形等内容，在实施渲染之前需要实施椎体剔除，而具体的剔除措施是以物体包围盒为标准实施。分别判断包围盒六个面，假如全部的面都是在视椎体外围，便无需针对该物体实施渲染操作。

针对观察者面前剔除各种遮挡面，部分大体积的物体能够有效遮挡住各种小体积的物体，该种情况下便完全无需考虑对那此彻底被遮挡住的物体实施渲染操作。

因为场景中所设置的各种物体，其自身的纹理和构成材质各不相同，对于所选择的场景结构而言，存在一种较为明显的缺陷:渲染各种不同物体过程中，应该在各种渲染状态中实施灵活切换。但该种情况下会十分费时，同时处理效率也相对较低。为此需要制定合理的解决方案，结合物体的纹理特征对渲染物体进行合组织，严格按照相应的规则条件进行，比如对贴图纹理数量实施合理排序，从而在进行渲染过程中，便能够有效控制渲染状态，提升整体渲染效率。系统结合三维技术能够促进实现用户和之间顺利交互，系统把建筑物、城市街道、正射影响以及三维地形等物体的三维立体模型有机融合起来，囊括各种电网空间和资

源信息，了解电网运行、施工、设计、规划等数字资源，使用户可以通过终端观看真实的三维线路场景和设备。

2.2 以三维GIS为基础的电力规划辅助系统

以三维GIS为基础的电力规划辅助系统