基于LumenRT的换流站站址方案全景展示应用

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基于LumenRT的换流站站址方案全景展示应用

宋佩珂，廖鸣宇，吴丹，杨凌霜

（中国电力工程顾问集团西南电力设计院有限公司，四川成都，610056）

摘要：白鹤滩-江苏±800kV特高压直流输电工程送端位于四川凉山州，邻近两大断裂构造区，地形高差大，地质条件复杂，交通不便利，选站十分困难。本文探讨利用数字地形和站区三维模型，基于LumenRT软件实现换流站站址方案全景展示的技术。该技术将测量高程数据与卫片贴合，模拟站址周边真实的地形地貌；将数字地形与换流站站区模型相结合，准确反映换流站规划与布局；将整合后的模型导入LumenRT软件，输出全景图片，构建换流站不同站址方案的全景展示项目；通过扫描二维码实现换流站模型场景在移动终端的轻量化共享。

关键词：换流站；选址；三维；数字地形

0引言

白鹤滩水电站是金沙江下游大型水电项目，建成后将成为我国仅次于长江三峡的第二大水电站。白鹤滩-江苏±800kV特高压直流输电工程为“十三五”规划项目，在保障四川水电可靠送出及满足华东地区用电增长需求等方面具有十分重要的意义。该工程送端位于四川凉山州，邻近两大断裂构造区，地形高差大，地质条件复杂，交通不便利，选站十分困难。借助三维数字化手段模拟站区周边环境并进行换流站全景展示，有利于站址方案的优化和决策[1-2]，具有良好的推广应用前景。

1  技术方案研究

1.1  主要工作流程

经过对站址辅助选择三维数字化设计方案的研究，该方案主要工作流程如下：

（1）将地形高程数据（等高线、高程点）转化成三维地形曲面，完成场地和边坡三维设计。

（2）将三维地形曲面与卫片贴合，并整合场地和边坡模型。

（3）建立电气、建筑、结构及水暖专业三维模型。

（4）利用MicroStation整合电气、建筑、结构及水暖专业三维模型与三维数字地形、场地及边坡模型。

（5）在MicroStation中将整合好的站区及三维地形模型一键导入LumenRT软件，调整模型颜色和材质，选取不同视角截取全景图片。

（6）将全景图片上传全景展示网站，添加热点实现不同站址方案全景图片的切换，并实现对换流站三维模型的多角度展示。

（7）通过二维码或网址链接分享全景作品，实现换流站不同站址的三维全景展示和轻量化共享。

1.2  三维数字地形创建

三维数字地形的创建必须以地形高程数据为基础。高程数据可以利用勘测的高程数据，也可以使用水经注下载地形高程以及卫片。下载的高程文件为tif格式，首先需要通过软件处理为dwg格式的数据，再将dwg格式的高程数据导入软件中，创建地形曲面，并将把创建好的地形曲面数据导出保存为Landxml文件。

1.3  站区三维建模

站区三维建模主要包括电气专业配电装置设备、导线、二次屏柜，总图专业场地、道路、围墙、边坡，结构专业构支架及基础，建筑专业站区建筑物，以及水暖专业设备及管道等。全站设备设施基于统一的坐标原点及零米标高进行建模，建模细度符合三维设计规范要求。模型搭建完成后导出为MicroStation能够参考的数据格式。

1.4  模型整合及全景展示

在MicroStation中参考各专业三维模型，核实模型坐标位置是否正确，完成全站三维模型的整合。将整合好的模型一键导入LumenRT软件中，构建三维场景，对天气、照明等周边环境进行设置，核实三维模型颜色材质是否丢失，并对三维模型进行修补完善。模型调整完成后，选择合适的角度，拍摄该视点全景图片。根据站址展示需要，可对远近景位置及需要重点展示的部位分别拍摄全景图片。

图1　LumenRT全景图片一键导出

将拍摄的全景图片上传至全景展示网站，建立工程展示项目，以站址为单位添加场景，每个场景中上传该站址不同视角全景图片，并在全景图上设置热点，用于场景之间的切换。对于多个站址的情况，可设置电子沙盘，在地图上添加每个站址的位置标识，点击标识可进入相应的站址场景。工程全景展示制作完成后，可通过二维码分享全景作品，手机和平板等移动端通过扫描二维码即可浏览工程三维场景，实现了站址三维场景的轻量化展示。同时，通过网址链接也可对工程三维全景进行分享，用于电脑端或会议室大屏幕的工程三维全景展示。

2  工程应用成果

将基于LumenRT的全景展示技术应用到白鹤滩-江苏±800kV特高压直流输变电工程中，对送端换流站六个备选站址进行全景展示。如图2所示，哈石站址、先锋站址、布拖站址、裕民站址、仰天窝站址和缪家坪站址的全景展示场景，真实还原了站址周边地貌，展示了站区总体规划，实现了站址场景的可视化，为换流站辅助选址提供了决策依据。

哈石站址先锋站址

布拖站址裕民站址

仰天窝站址缪家坪站址

图2　站址方案全景展示

在全景展示过程中，利用选站地图制作了电子沙盘，点击备选站址位置即可切换到该站址三维全景中，实现了站址地理位置和三维全景的对应，清晰直观。除对各站址进行鸟瞰展示，还添加了站址近景，通过热点进行不同视角的切换，可全面了解站区规划及布置。同时，还通过二维码实现了三维全景咋移动端的轻量化共享。在白鹤滩-江苏特高压输变电工程中，将二维码附在现场踏勘会议通知中，工程各方通过备选站址全景展示，提前了解各站址基本情况，为现场踏勘做好了充足的准备，获得了业主及参建单位的高度评价。

图3 二维码分享及电子沙盘

3  对比分析

基于LumenRT的换流站站址方案全景展示，与其他三维展示方法相比，主要有如下特点：

（1）工程三维展示方法大多局限于三维模型的展示，未将三维模型与周边地形相结合，模型展示不够全面[3]。此方法将三维模型与周边地形结合，真实展示了站址周边环境，并将此技术首次应用于换流站选址工作中，开创了三维辅助选址的新手段。

（2）传统三维展示通常基于3D MAX等展示软件建模，三维模型不够准确，无法真实反映换流站建设规划与布局；工程周边环境未结合卫星图片及实际高程，展示效果无实际参考价值。本工程三维模型按设计方案进行建模，站址周边环境严格按实际数据进行拟合，能真实反映各站址真实的地理环境。

（3）常规三维模型需要安装特定的三维设计软件才能实现模型的查看[4]，用户还需要掌握软件操作方法才能浏览，用户界面不够友好，模型共享较为困难。基于LumenRT的三维全景展示，能实现项目场景的轻量化共享，参建各方在移动终端或网页端就能进行实时浏览，操作简便，界面友好。

4  结论

基于LumenRT的换流站站址方案全景展示将测量高程数据与卫片贴合，还原站址周边真实的地形地貌；结合换流站三维模型，准确反映换流站规划与布局；利用全景展示方式实现换流站模型场景在移动终端的轻量化共享。与传统工程BIM展示相比，该方法将三维数字化技术与数字地形相结合，模型展示全面准确，浏览方式方便快捷，有利于站址方案的决策，开创了三维数字化技术辅助换流站选址的新手段。

参考文献：

[1] 胡劲松. 高压直流换流站的关键建站条件[J].中国电力，2006，39(12):20.  

[2] 付冠辉，叶煜明，张涛等. 云南富宁±500kV换流站总平面布置优化[J].南方能源建设，2018，(5):84.

[3] 甘运良，往红杰，彭玉培等.BIM与三维GIS技术的换流站三通一平施工信息模型构建及应用研究[J].工程勘察，2019，(8):57.

[4] 朱纹羲，李越茂，姚枫. 数字化场坪设计在昭通±500kV换流站中的应用[J].电力建设，2014，35(2):64-65.

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