变电站数字化之三维建模方式方法

随着国家电网公司在输电工程领域的不断探索与创新，变电站数字化建设正迎来新的里程碑。从早期的几何实体建模，到如今的参数化建模和地面激光扫描建模，变电站三维建模方式不断演进，为电力行业的发展注入了新的活力和动力。

三维数字化移交概念的提出

自2010年国家电网公司建设的宁东—山东±660 kV直流输电示范工程提出“三维数字化移交”概念以来，变电站数字化建模进入了全新的阶段。该工程首次采用几何实体建模方法，为线路和换流站进行了三维建模，标志着电网工程管理实现了重大突破。

变电站三维建模方式

1、几何实体建模

几何实体建模是最早应用于变电站建模的方法之一。它以工程竣工图设计图纸和设备照片为依据，按照1:1的比例构建变电站三维模型。这种建模方式需要利用商业化三维软件，如MicroStation、3DMax、AutoCAD和SolidWorks等。通过资料收集、单个模型构建、模型纹理贴图以及模型空间布置等步骤，实现对变电站的数字化表达。几何实体建模主要应用于设计交底、施工组织设计、现场施工进度模拟以及物资管理等方面。



2、参数化建模

随着电力行业数字化转型的深入推进，参数化建模逐渐成为主流。这种建模方式通过一组几何约束和参数来约束图形的几何元素之间的关系和尺寸，实现对不同尺寸和拓扑关系的几何图形的自动生成。国家电网公司自2017年起开始推广应用三维设计技术，常用的变电站三维设计软件有Substation和STD(R)软件平台等。参数化建模具有运行速度快、模型包含结构化数据信息以及实物为参照等优势，使其在变电站设计领域得到了广泛应用。



3、地面激光扫描建模

地面激光扫描建模是一种新兴的建模方式，利用Trimble三维激光扫描仪设备对变电站设备设施建构筑物进行激光扫描，再利用ContextCapture三维实景建模软件构建三维模型。通过现场勘探与方案布设、外业数据采集、点云数据处理、点云数据建模以及纹理映射等步骤，实现对变电站现场的真实还原。地面激光扫描建模方式适用于展示效果和细节要求更高的场合，为电力行业的精细化管理提供了重要支持。

激光点云建模的方法有两种：

一种是点云数据表面模型制作，即通过构造三角网格逼近扫描物体表面来建立实体的三维模型。

另一种是几何模型制作，通过分割点云数据来提取实体的几何轮廓，进而进行模型重建。

第一种方法通常用于复杂曲面的精细化表达，例如地形模拟、佛像重建、古建筑保护等方面。

变电站三维建模主要采用第二种方法，即根据点云数据提取实体的几何轮廓进行逆向建模。

激光扫描设备及三维建模软件推荐：

Trimble（天宝）X7 激光扫描仪

Trimble X7专为测量，建筑，工业和法证应用而设计。扫描仪具有Trimble X-Drive技术，测量级自动整平和智能校准系统。集成了简化的工作流程，使用Trimble Registration Assist能在现场自动注册点云数据。


Trimble X7

Trimble（天宝） X9 三维激光扫描仪

Trimble X9三维激光扫描系统 ——面向测量、建筑和工程专业人士的新型多功能现实捕捉高速三维激光扫描系统。依托 Trimble 成熟的激光扫描技术，包括自动仪器校准、自动调平和用于地理配准的激光指示器等，Trimble X9 协同 Trimble Perspective 软件，提供从外业到内业全流程的可靠表现。


Trimble X9

Trimble (天宝) X12 三维激光扫描仪

Trimble X12 是一款高端3D激光扫描仪，具有卓越的速度、精度、范围和图像质量，适用于要求苛刻的扫描项目。Trimble X12性能。凭借无与伦比的易用性、更高的效率、卓越的点云和影像质量，Trimble X12 扫描系统现在比以往任何时候都更简单易用。



ContextCapture三维实景建模软件

ContextCapture 是一款可由简单的照片和/或点云自动生成详细三维实景模型的软件。ContextCapture 的高兼容性，能对各种对象各种数据源进行精确无缝重建，从厘米级到公里级，从地面或从空中拍摄。只要输入照片的分辨率和精度足够，生成的三维模型是可以实现无限精细的细节。


一分钟了解ContextCapture 

变电站三维建模技术的不断进步与创新，为电力行业带来了前所未有的发展机遇。如果您需要针对您的项目或业务定制的解决方案，或者有激光扫描设备和建模软件采购需求，又或者对我们的服务有任何疑问，请随时与我们联系。