基于GIS和BIM的电网线路规划设计方法与流程

本发明涉及配电网技术领域，具体涉及一种基于gis和bim的电网线路规划设计方法。

背景技术

随着国家电力体制改革的深入，电网智能和运维便利迅速是对新时期电网提出的新要求。根据当前电网工程的发展趋势，可以预测今后的电网建设将会朝着规模不断扩大、结构形式愈加复杂、工程质量要求愈加严格、工程管理愈加困难的方向发展。与此同时，电网工程项目普遍存在着涉及部门多、专业领域广、建设周期短、工期紧张等情况，这些问题也在一定程度上增加了建设的难度，并且这种情况在今后一段时期内会继续存在。

在电网建设行业中，一直使用的是二维cad基础的项目规划设计，且已相对成熟，同时，长期以来的二维cad使用实践使得从业者也形成了对二维数据的依赖，这给新技术实践理论的推广带来了一定阻碍。

与电力建设中通常采用的cad、3dsmax、激光扫描等类数字化方式相比，bim技术是真正由设计人员在设计阶段采用的一种数字化设计方法，其特点是包含了设计对象精确的外型尺寸、体积、重量、材料等各类设计参数，以及管理属性的全面数字化信息模型。bim技术发源于建筑设计，但不局限于建筑行业。

bim技术虽然在我国逐步应用，但是在电网工程施工管理方面，全面展开和推广还需要来自建设、设计、监理等方一致认可和接纳，才能激发研究和应用的热情。基于此，目前bim在我国电网工程领域应用较少，还未大面积推广，且未形成统一的应用标准。

目前配电网工程路径规划主要依靠设计人员现场定位并结合二维卫星图绘制项目路径图，由于卫星地图更新慢，与实际坐标也有偏差，所以路径图不能准确反应项目现场的实时情况，导致路径规划与实际不符。在后期施工过程中，当施工方发现无法按原路径方案建设时，会出现设计变更，退补物料，无法实现精准投资。并且，人员现场勘查并定位，工作量较大，还存在一些人员无法进入的区域，规划就存在盲区。

设计过程中，对设备材料的选型，也是以二维cad图纸和文字形式描述，材料种类繁多，因此很容易造成各方人员之间的理解出现偏差，从而出现材料选型出现错误，造成设计事故。

技术实现要素：

本发明提供一种基于gis和bim的电网线路规划设计方法，引进无人机、gis和bim技术实现电网线路规划，将传统的二维设计转变为三维可视化设计，使设计更直观、更精准。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

一种基于gis和bim的电网线路规划设计方法，包括如下步骤：

1）规划阶段：

利用无人机倾斜摄影技术对配电网建设项目所在区域地形地貌进行实景建模，将实景模型导入gis平台中，使实景模型具备空间坐标信息，在模型中布置杆塔位置，确定电网最佳线路路径规划；

2）搭建配电网bim模型族库；

3）设计阶段：

在配电网bim模型族库中挑选项目所需设备材料，进行组合安装，根据路径点的不同情况放置对应的bim模型，最终得到整体项目三维模型。

进一步地，步骤2）中，搭建配电网bim模型族库，具体包括如下步骤：

21）明确参数建模对象；

22）采集对象属性信息；

23）明确模型精度，以实物不可拆分为最小建模单元标准；

24）使用采集的对象属性信息，绘制三维模型族构建；

25）将三维模型与实物及行业各类技术标准对比，判断三维模型是否满足标准，若不满足，则返回步骤24），若满足，则执行步骤26）；

26）明确配电网族构建的一级类别和二级类别的分类标准；

27）明确配电网族构建命名标准：

按照一级类别、二级类别、构建具体名称、参数和功能的五阶段连续命名；

28）制定模型管理使用规则。

进一步地，步骤28）制定模型管理使用规则具体为：

协同开发族构建：对开发者提供的模型及功能应用，对照设备材料功能应用标准及相关参数信息进行审核，审核通过后上传至族库对应类别；

族库保密措施：若信息需要向外界转换时，需转换成不能被提取关键信息的格式；

族构建下载使用：采取付费方式，并增加评价功能，能够对模型应用及功能介绍提出建议。

由以上技术方案可知，本发明具有如下有益效果：

1、实景模型中的土方量测算、以及所选设备材料bim模型的参数信息，能够自动生成项目概算及材料单，实现配电网设计高效准确。

2、可视化：实现传统配电网项目二维图纸像三维转变，更加直观的看到配电网工程周边环境，以及工程所需材料的三维模型。

3、高效性：同时相比于传统绘图方式，在设计初期能大量地减少设计人员以及因二维地图的误差所产生的各类错误。对工程的各个参与方来说，减少错误对降低成本都有很重要的影响，因此减少施工所需要的时间，同时也有助于降低工程的成本。

4、快速建模。若没进行一次配电网工程三维设计都进行参数建模可能需要十个或者更多人的建模团队，现在只需要2至3人，从配电网bim族库中直接调取所用的族构件直接在项目里面装配搭建，节约了大量的人力资源。

5、准确选型。根据配电网族构建的三维模型及功能信息，在族库中与其他同类设备材料进行功能及属性对比，能够准确的选择使用。

6、族库可以内部使用，也可以把族库进行商业化。

附图说明

图1为本发明电网线路规划设计方法的流程图；

图2为本发明中搭建配电网bim模型族库的方法流程图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的一种优选实施方式作详细的说明。

如图1所示，所述电网线路规划设计方法，包括如下步骤：

s1、规划阶段：

首先利用无人机倾斜摄影技术对配电网建设项目所在区域地形地貌进行实景建模，将实景模型导入gis平台中，使实景模型具备空间坐标信息，在模型中布置杆塔位置，确定电网最佳线路路径规划；

s2、搭建配电网bim模型族库；

s3、设计阶段：

在配电网bim模型族库中挑选项目所需设备材料，进行组合安装，根据路径点的不同情况放置对应的bim模型，最终得到整体项目三维模型。

无人机倾斜摄影是近年来航测领域逐渐发展起来的新技术，相对于传统航测采集的垂直摄影数据，通过新增多个不同角度镜头，获取具有一定倾斜角度的倾斜影像。应用倾斜摄影技术，可同时获得同一位置多个不同角度的、具有高分辨率的影像，采集丰富的地物侧面纹理及位置信息。基于详尽的航测数据，进行影像预处理、区域联合平差、多视影响匹配等一系列操作，批量建立高质量、高精度的三维gis模型。

如图2所示，所述搭建配电网bim模型族库，具体包括如下步骤：

s21、明确参数建模对象；

s22、采集对象属性信息；

s23、明确模型精度、构建拆分标准；

s24、参数化建模；

s25、审核，判断三维模型是否满足标准，若不满足，则返回步骤s24，若满足，则执行步骤s26；

s26、明确配电网族构建分类标准；

s27、明确配电网族构建命名标准；

s28、制定模型管理使用规则。

步骤s21中，明确建模对象为10千伏配电网工程建设所需要的设备材料比如电杆、金具等。

步骤s22中，通过设备材料制造厂家或设计单位提供的cad设计图纸采集几何信息及属性信息，根据国网技术标准，明确设备材料使用功能及应用范围。

步骤s23中，参数化模型必须达到毫米级，所有尺寸信息以毫米为单位。以实物不可拆分为最小建模单元标准，如水泥电杆、螺栓、横担等。

步骤s24中，利用revit软件，使用采集的设备材料参数信息，绘制三维模型族构建。

步骤s25中，将模型与实物及行业各类技术标准对比，判断模型是否满足标准，若不满足，则返回到参数建模阶段进行修改，若满足，则进行下一步。

步骤s27中，分类及明确族构件命名标准：

按照一级类别（设备种类）-二级类别（电压等级）-构件具体名称-参数-功能，这五个阶段连续命名。例如：电杆-10千伏-锥形水泥杆-非预应力15m，190mm-用于配电网10千伏线路直线段部分，支撑导线、金具、绝缘子。对配电网设备材料详细的分类是建族的基础，族的分类越是详细，那么在以后的重复利用方面就会显得越便利，只需调整参数尺寸或者在原有族的基础上重新编辑便可完成模型的重用。

步骤s28中，制定模型管理使用规则：

协同开发族构建：可以通过公布需求，方便族开发者协同进行参数建模，对开发者提供的模型及功能应用，审核人员对照设备材料功能应用标准及相关参数信息进行审核，审核通过后上传至族库对应类别。

族库保密措施：bim系统尽量作为封闭的系统，其信息只能在国网系统中流通与复制。如果信息需要向外界转换时，需转换成不能被提取关键信息的格式。

族构建下载使用：配电网bim族库中的族构建下载使用应采取付费方式，并增加评价功能，使用者能够对模型应用及功能介绍提出合理化建议，方便族库管理人员及时完善。

以上所述实施方式仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本发明的权利要求书确定的保护范围内。