吉林2.5D-GIS_三维gis应用

3DGIS地理信息系统设计方案

（一）主要研究开发内容

空间数据的获取是GIS建设与运行的基础，数据源及数据获取方式的不同，对数据模型的生成产生很大的影响，如何根据不同的需要，采取合适的方法来获取数据，以及如果保证数据的精确度，最终使可视化程度更接近现实，提高系统的空间查询分析能力。

由于客观世界的多样性和复杂性，可视化要涉及多方面的数据集成，要采用较复杂的数据模型。为了有效的管理和分析三维GIS中的各种数据，要求三维GIS的数据模型有着很强的数据表达能力。三维GIS数据模型不但要满足三维空间分析的需要，也要满足三维图形空间生成和管理的需要。如何选择一种快速而且有效的建模方法来满足不同应用的需求。

如何使人们能够在一个虚拟的三维环境中，用动态交互的方式对场景进行全方位的审视，比如可以从任意角度、距离和精细程度观察场景，可以选择并切换多种运动模式，如行走、驾驶、飞翔等，还可以自己控制浏览的路线等等。

（二）技术关键

2.1GIS空间数据结构

2.1.1空间数据结构的分类

（1）栅格数据结构

栅格结构是最简单最直观的空间数据结构，又称为网格结构或像元结构，是指将地球表面划分为大小均匀紧密相邻的网格阵列，每个网格作为一个像元或像素，由行、列号定义，并包含一个代码，表示该像素的属性类型或量值，或仅仅包含指向其属性记录的指针。因此栅格结构是以规则的阵列来表示地物或现象分布的数据组织，组织中的每个数据表示地物或现象的非几何属性特征。栅格数据格网主要有三角形格网和正方形格网，图3.1分别表示了一个正方形栅格格网和一个三角形栅格格网。栅格数据结构的缺点在于一个栅格只能赋予一个特定的值，因而难以表示不同要素占据不同位置的情况。

（2）矢量数据结构

矢量结构是通过记录坐标的方式尽可能精确地表示点、线、多边形等地理实体。矢量结构的特点是：定位明显，属性隐含。许多数据如行政边界、交通干线、土地利用类型、土壤类型等都是用矢量数字化的方法输入计算机或以矢量的方式存在计算机中，表现为点、线、多边形数据。

其中点用一空间坐标对表示，线由一串坐标对组成，面是由线形成的闭合多边形。矢量数据结构是面向实体的表示方法，形式直观，分析方便，信息冗余量小，但是结构较为复杂。

故障案例

案例一、2018年12月7日，某AT所271断路器电调端远动操作，开关拒动。经检修车间人员检查后发现电压互感器与GIS高压开关柜连接插座部位处有放电烧伤痕迹，现场测量271断路器气室压力为0.009 bar，远低于正常值的0.06 bar。后续检查发现电压互感器内锥绝缘橡胶体处烧损严重，同时GIS高压开关柜电压互感器插座损伤严重，此损伤破坏了断路器气室的密封，最终导致断路器气室漏气，使得压力低于标准值，详见下图故障现场示意图的案例一。另外对电压互感器本体进行电气预防性试验发现，其绝缘电阻、绕组直流电阻、交流耐压和励磁特性等试验项口符合国家和铁路总公司相关要求。但因GIS高压开关柜本体设备损坏程度较大，现场不具备修复条件，返厂维修后该所设备已恢复正常运行。

案例二(实物见下图),2018年12月22日3时30分，某牵引所馈线开关213断路器在天窗点结束后送电失败，距离I段保护动作，故障公里标指向其供电臂上的某分区所。经检修车间人员检查，发现此分区所271 GIS高压开关柜的电压互感器与开关柜连接插座部位处有显著放电烧伤痕迹，GIS高压开关柜气室压力正常。后续拆解检查发现电压互感器内锥绝缘橡胶体处和GIS高压开关柜电压互感器插座烧损严重，但电压互感器本体电气预防性试验符合相关要求，详见下图故障现场示意图的案例二。由设备厂家现场对此GIS高压开关柜进行处置后，设备恢复正常运行。此故障非正常供电状况时间持续45个小时。

案例分析

结合故障案例中的案例一和案例二可以得出以下几个特点:

1）故障的起因并非由于电压互感器和GIS高压开关柜本身的电气参数不符合技术条件，或现场电气环境参数超过设备允许值而造成的设备损坏，故障发生后单体设备的电气参数仍然符合国家相关标准和铁总要求;

2）故障的主要原因都是由于电压互感器高压接头处的橡胶绝缘体与高压开关柜插座处的连接部位发生了绝缘击穿导致了故障的发生;

3）此故障有可能会造成设备事故扩大化，从而造成更加恶劣的影响。

综上所述，可以判断导致故障的起因应该为电压互感器与GIS高压柜连接部位存在长期的电树枝现象。电树枝是指任何固体类介质在高强度电场作用下，其绝缘部位的某一区域会形成树枝状的局部损坏，在此电场的长时间作用下，此树枝通道会顺着电场的方向贯穿于整个绝缘，最终形成绝缘击穿破坏。

故障发生的大致经过如下:电压互感器在与GIS高压开关柜插座安装时会形成气体的压缩，此压缩气体不会因施工中采取任何限制措施或改进施工工艺而消失;由于施工工艺和设备厂家作业指导书的要求，电压互感器橡胶绝缘体部位会涂抹一定量的绝缘硅脂油，以保证安装的顺畅，并起到填补二者之间空隙的作用，并起到尽量减少电树枝现象发生的可能性;但在施工中，绝缘硅脂油的均匀涂抹以完全避免电树枝现象的操作根本无法达成，因此电树技现象的存在具有必然性，但发展的速度是有明显区别的，且在施工中如果不对压缩气体进

行限制，即在安装过程中没有采取放气的措施，大的压缩空气压力，会促进电树技现象的发展，最终的结果就是加速导致绝缘部分的击穿;击穿过程会产生大的短路电流，同时产生较大的热量释放，会促进压缩空气的压力快速发展，当超过柜体允许限定值，有可能会破坏GIS高压开关柜的柜体，造成故障扩大;短路电流随着对应断路器的跳闸而结束，整个故障结束。