引言：随着GIS技术的不断发展完善，多数电力企业也将其应用于电力系统中，并取得了良好的成效。不过目前电力系统中更多采用的是二维GIS，二维GIS虽然也有一定效果，但在社会的不断发展中，其平面感、缺少直观性的弊端也逐渐显现出来，难以满足更深层次的需要，因此，在实际的电网工程设计运行中，还应加强对三维GIS运用的研究探讨，以更好推动电力行业的发展。
一、简述电网工程设计三维GIS及其基础数据
（一）电网工程设计三维GIS
三维GIS是在二维GIS的基础上开发出来的更为先进的一种辅助性工具，可用于电网工程的设计和运行中。相比于二维GIS，三维GIS具有立体、可视化的优势特点，可以将区域内的数据信息以更加直观、立体的方式呈现出来，给人以更加种真实直观的感觉。三维GIS在电力工程中的应用，除了可以展现电网与周围环境之间的平面关系，还能展现它们之间的空间关系，同时它还可以对电网进行三维空间分析和设计，使相关工作者无需去到实际现场也可以对地理空间的实际情况进行准确掌握，从而更好对输电线路进行规划设计并对设备进行检修维护，以确保其稳定运行。
（二）GIS基础数据
GIS需要有大量的数据作为支撑，构建三维GIS平台的基础是获取适当的矢量数据、模型数据和图像数据[1]。具体如下：
1.数字高程模型，也可称之为DEM，是一种通用的空间型数据结构。它是一个规则的格网高程数据，根据一定的记录地面高程创建，用于描述裸地表的地形图。
2.数字表面模型，也可称之为DSM，该模型主要包括建筑物、树木、电力线，激光雷达点云数据本身，就是一种DSM。
3.数字正射影，也可称之为DOM，其主要作用是对航空（航天）像片进行数字微分校正，用于消除因图像倾斜和地形变化所引起的失真后形成的图像，是一种栅格数据。
二、三维GIS在电网设计中的应用
（一）在线路设计中的应用
目前，架空送电线路的设计主要分为以下几个阶段，可行性研究阶段、初步设计阶段和施工图设计阶段，每个阶段分别交由不同部门负责，结果按照设计规范的要求以报告和图纸的形式呈现；不同业务之间相互交织但又分门独立，由不同的独立软件支持，不过每个阶段的软件共享性和兼容性相对较差，所以设计周期往往较长；在不同环节中，会收集地理以及工程计算等相关数据和信息，不过从实际情况来看，这些数据信息均未得到充分利用，利用效率相对较低。
在架空送电线路的设计中运用三维GIS，可以根据所在区域，将高程信息的DEM数据与DOM数据相结合，在可行性研究阶段即可在室内运用三维GIS系统对地形地貌进行三维查看，做到足不出户便可对地形变化情况和地理环境进行充分把握。在实地考察减少的情况下，可以立即选择大致的路线方案，从而减少实地工作时间，提高工作效率。
在初步设计优化选线阶段应用三维GIS，可以基于三维GIS系统开发相应的专业分析功能，提供二维地图、平面剖面图和三维地图，从不同角度了解各个线路情况，让设计人员在室内便可以看到野外线路周围的三维实景，进而在初步设计环节中将各种地形和环境因素考虑在内，对设计进行合理规划，以使其符合国家和行业相关标准，详见图1。三维的协同工作模式和与选线业务密切相关的功能工具设计，可以使选线工程中内外业工作量明显减少，使勘察设计质量得到明显提升，最后实现在较短的时间内完成勘测设计任务，降低工程成本。
图1三维GIS在线路工程设计中的应用
（二）在变电站设计中的应用
在变电站设计中采用三维GIS可以实现在计算机中对业外实景环境进行仿真，供变电站址大方案比选、设计结果三维展示。相关工作人员可以地以二维和三维方式对该地区的地形地貌情况进行轻松查看，并根据规划资料对变电站和电源站址进行大方案比选，提高变电站和电源选址的可行性和准确性。
另外，可将土地利用总体规划图（农保图）等相关数据直接叠加在三维地图上，使各种规划限制区域更直观的展现出来，满足选址过程中所选站址对其他各个部门的规划布局要求。可在3D环境中直接测量候选场地与每个规划区域边界的距离，电源墙、架构、进场通道等相关信息可以叠加在站址三维地形地貌上，并可以直接基于备选站址进行精确的土石方平衡分析与调度,以及进行高精度的规划与设计工作等，详见图2。
图2三维GIS在变电站设计中的应用
三、三维GIS在电网运行维护中的应用
电网建成后，鉴于所建电网的长度，如何对其进行有效管理以保证电网的正常运行和电力的正常传输更为重要，因为一旦发生电网故障，以社会对于电能的需求量，不仅对会电力企业造成经济损失，而且还会使企业面临停工停产，对整个社会造成严重不利影响，
而在电网运行中运用三维GIS系统，可以更直观地提供线路走廊资产安全数字三维可视化管理，满足电网运行维护需求。借助于输电三维可视化平台，将输电网实际模型及其地形景观信息以真实三维形式加以呈现，恢复线路走廊三维基础地理数据、杆塔三维位置及模型、地表附着物（树木，建筑物等）线路，辅以线路设施和设备参数的输入，以及环境和天气等因素的显示，同时搭建变电站三维可视化子平台，对变电站及站内设备进行实景模拟，实现对物理结构、设备参数等变电站设备信息的管理，实现线路走廊资产数字三维可视化管理。
对于新设计的线路或变电站，结果的传递与传统图纸相比，报告和电子文档可实现全数字化、系统模块化、三维可视化等独特形式，提供一整套数据管理系统和服务分发系统，同时，将基础测绘数据、激光雷达线路走廊、设备设施信息、线路和铁塔三维模型等数据信息一并发送给业主单位,业主立即获得线路信息化管理系统，实现设计与控制的顺利交接。
结论：在科技的带领下，三维GIS也得到了良好的发展，其凭借自身直观性、可视化的优势特点在电网的设计与运行中受到广泛应用，并取得了良好的应用效果。为此，为保障电网设计的科学性与电网运行的稳定性，逐步推进电网建设的数字化和智能化水平，电力企业还应加大对三维GIS的研究，以使其具有更加良好的应用前景。
参考文献：
[1]陆小艺,徐祖舰,李小明.三维GIS在电网工程设计运行过程中的应用研究[J].红水河,2009,(02):54-56.
