电力变电站三维GIS和模型数据快速加载方法和系统

1.一种电力变电站三维GIS和模型数据快速加载方法，其特征在于包括以下步骤：1)建立基于场景图的三维GIS数据组织结构，用于对电力变电站中的三维GIS数据和模型数据进行统一组织，其中，三维GIS数据包括多层影像数据和多源异构地形数据；2)以步骤1)中建立的基于场景图的三维GIS数据组织结构为基础，对电力变电站中的多层影像数据进行表达，实现多层影像数据的快速加载；3)基于步骤1)中建立的基于场景图的三维GIS数据组织结构，对电力变电站工程中的多源异构地形数据进行快速融合；4)基于步骤1)中建立的基于场景图的三维GIS数据组织结构，对电力变电站工程中的三维模型数据进行快速加载和可视化；所述步骤4)中，对电力变电站工程中的三维模型数据进行快速加载和可视化的方法，包括以下步骤：4.1)基于面积阈值的变电站三维模型几何协同纹理自动化简方法对各变电站三维模型进行简化，得到精细电力变电站三维模型；4.2)根据电力变电站的空间位置信息和设定的不同可视高度显示不同精度模型的要求，对步骤4.1)中的化简后的变电站三维模型按照不同阈值进行再次简化，得到电力变电站的LOD层级模型；4.3)根据三维场景视点位置及视线方向等参数对场景中的LOD模型进行拣选，建立电力点编制分块空间索引机制，实现变电站三维模型数据的快速加载和显示；所述步骤4.1)中，基于面积阈值的变电站三维模型几何协同纹理自动化简方法对各变电站三维模型进行简化，得到精细电力变电站三维模型的方法，包括以下步骤：4.1.1)对不同格式的电力变电站原始三维模型进行解析，并遍历电力变电站原始三维模型的每个三角面，计算每个三角形的面积；4.1.2)根据面积大小对各电力变电站原始三维模型的各个三角面进行排序，得到各电力变电站原始三维模型的三角形列表，并计算面积阈值；其中，面积阈值计算公式如下：其中：n为三角面的个数，S i 为每个三角面的面积，δ为一个小于1的经验阈值，Δs为变电站模型的面积阈值；4.1.3)遍历各电力变电站原始三维模型的三角形列表，如果该三角形的面积小于面积阈值，则删除该三角形；4.1.4)根据原始电力变电站三维模型的顶点位置和索引信息，为删除三角面之后的电力变电站三维模型重新构建索引，以及相应的纹理图像和坐标信息，输出精细电力变电站三维模型；4.1.5)对模型的纹理，基于最低水平线择优插入算法拼合纹理，按照面积优先的原则将各个三角面纹理进行降序排列，进行优化组合合并，生成一张纹理。 2.如权利要求1所述的一种电力变电站三维GIS和模型数据快速加载方法，其特征在于：所述步骤1)中，建立的基于场景图的三维GIS数据组织结构包括场景图和三维引擎两部分；所述场景图以多层节点进行描述，节点类型包括绘制节点、功能节点和相机节点，所述绘制节点是场景图的最小节点单元，三维GIS数据和电力变电站模型数据都是由一个个所述绘制节点组合形成；所述功能节点作为逻辑控制单元，用于对各所述绘制节点进行组合关联，并对各所述绘制节点进行逻辑处理或管理；所述功能节点包括用于控制所述绘制节点位置姿态的变换节点、用于控制所述绘制节点显示与隐藏的开关节点以及用于呈现模型多级状态的LOD节点以及用于对节点动态记载与删除的代理节点；所述相机节点只有一个，对应观察者的视角，用于确定场景的最终成像方式；所述三维引擎用于实现通用的三维场景数据加载和渲染功能，包括三维数据绘制状态、顶点与索引、模型矩阵、三维逻辑处理以及视图投影矩阵，且所述三维数据绘制状态、顶点与索引、模型矩阵、三维逻辑处理以及视图投影矩阵分别与所述绘制节点的绘制状态、所述绘制节点、所述变换节点、所述功能节点以及所述相机节点一一映射。 3.如权利要求1所述的一种电力变电站三维GIS和模型数据快速加载方法，其特征在于：所述步骤2)中，对电力变电站工程中涉及的多层影响数据进行快速加载时，包括以下步骤：2.1)基于三维场景图的瓦片四叉树方法构建一套全球统一的空间场景，所述空间场景内整个地球无论全球还是局部，均采用一套地形瓦片进行表达；2.2)以纹理的方式将电力变电站中的影像图层数据关联到各个地形瓦片之上，关联时按照高分辨率映射高模表面、低分辨率映射低模表面的原则进行多层影像数据的UV处理；2.3)基于法向量贴图技术对于多层影像进行贴合，并采用一张纹理图像记录复杂地形表面的法向量信息，实现多层影像数据的快速加载。 4.如权利要求1所述的一种电力变电站三维GIS和模型数据快速加载方法，其特征在于：所述步骤3)中，进行多源异构地形数据的快速融合的方法，包括以下步骤：3.1)将不同来源的所有地形数据按照金字塔结构进行组织，并将金字塔按照层级剖分成多个单独的地形瓦片；3.2)根据各单独地形瓦片内存储的地形数据信息，进行地形构网，实现多源异构地形数据的快速融合。 5.如权利要求4所述的一种电力变电站三维GIS和模型数据快速加载方法，其特征在于：所述步骤3.1)中，将不同来源的所有地形数据按照金字塔结构进行组织，并将金字塔按照层级剖分成多个单独的地形瓦片的方法为：首先，将不同来源的地形数据按照数据精度由低到高的顺序自上而下，按照影像的分辨率进行数据采样，形成与影像一致的固定分辨率；然后按照和影像一样的规则构建金字塔；然后，将所有的地形数据按照金字塔不同层级剖分成一个个空间连续、互不重叠的单独地形瓦片，每一个单独地形瓦片由唯一的层行列号和标识符进行编码，其中标识符G标示规则格网瓦片，标识符T标示不规则三角网格网瓦片。 6.如权利要求5所述的一种电力变电站三维GIS和模型数据快速加载方法，其特征在于：所述步骤3.2)中，根据各单独地形瓦片内存储的地形数据信息，进行地形构网，实现多源异构地形数据的快速融合的方法为：对于规则格网瓦片数据，根据规则格网瓦片的地理范围元信息自北至南、自西向东按照格网剖分从规则格网瓦片数据中插值采样取得每个格网点的高程信息，从而完成规则格网地形的构网；对于不规则三角网瓦片数据，根据不规则三角网瓦片数据内部记录的每个不规则三角网三角面点的经纬度和高程信息以及三角面索引信息，还原不规则三角网地形的构网。 7.如权利要求1所述的一种电力变电站三维GIS和模型数据快速加载方法，其特征在于：所述步骤4.3)中，根据三维场景视点位置及视线方向参数对场景中的模型进行拣选，建立电力点编制分块空间索引机制，实现变电站三维模型数据的快速加载和显示的方法，包括以下步骤：4.3.1)以电力变电站平面结构图作为划分原则，将整个站区等分为m*n个大小统一的正方形单元格，单元格位置坐标(x,y)按照如下公式计算：其中，length为变电站长，width为变电站宽，a为沿长度方向单元格的个数，b为沿宽度方向单元格的个数；4.3.2)遍历模型中所有的设备是否落在相应的单元格中：如果是，将此单元格内的所有设备与该单元格绑定；如果不是，继续遍历下一个单元格，直至所有设备都分配到唯一的单元格中；4.3.3)在三维场景漫游的过程中，根据视点位置实时遍历所有单元格，判断每一个单元格是否满足当前可视距离判断，如果满足则加载该单元格绑定的所有设备模型，如果不满足则不用加载，继续判断下一个单元格。 8.一种电力变电站三维GIS和模型数据快速加载系统，其特征在于，包括：数据组织结构模块，用于建立基于场景图的三维GIS数据组织结构，实现对电力变电站中的三维GIS数据和模型数据进行统一组织，其中，三维GIS数据包括多层影像数据和多源异构地形数据；影像加载模块，用于以建立的基于场景图的三维GIS数据组织结构为基础，对电力变电站中的多层影像数据进行表达，实现多层影像数据的快速加载；地形加载模块，用于基于建立的基于场景图的三维GIS数据组织结构，对电力变电站工程中的多源异构地形数据进行快速融合；模型加载模块，用于基于建立的基于场景图的三维GIS数据组织结构，对电力变电站工程中的三维模型数据进行快速加载和可视化；所述模型加载模块中，对电力变电站工程中的三维模型数据进行快速加载和可视化的方法，包括：基于面积阈值的变电站三维模型几何协同纹理自动化简方法对各变电站三维模型进行简化，得到精细电力变电站三维模型；根据电力变电站的空间位置信息和设定的不同可视高度显示不同精度模型的要求，对化简后的变电站三维模型按照不同阈值进行再次简化，得到电力变电站的LOD层级模型；根据三维场景视点位置及视线方向等参数对场景中的LOD模型进行拣选，建立电力点编制分块空间索引机制，实现变电站三维模型数据的快速加载和显示；所述基于面积阈值的变电站三维模型几何协同纹理自动化简方法对各变电站三维模型进行简化，得到精细电力变电站三维模型，包括：对不同格式的电力变电站原始三维模型进行解析，并遍历电力变电站原始三维模型的每个三角面，计算每个三角形的面积；根据面积大小对各电力变电站原始三维模型的各个三角面进行排序，得到各电力变电站原始三维模型的三角形列表，并计算面积阈值；其中，面积阈值计算公式如下：其中：n为三角面的个数，S i 为每个三角面的面积，δ为一个小于1的经验阈值，Δs为变电站模型的面积阈值；遍历各电力变电站原始三维模型的三角形列表，如果该三角形的面积小于面积阈值，则删除该三角形；根据原始电力变电站三维模型的顶点位置和索引信息，为删除三角面之后的电力变电站三维模型重新构建索引，以及相应的纹理图像和坐标信息，输出精细电力变电站三维模型；对模型的纹理，基于最低水平线择优插入算法拼合纹理，按照面积优先的原则将各个三角面纹理进行降序排列，进行优化组合合并，生成一张纹理。