GIS设计范文

GIS设计范文（精选12篇）

GIS设计 第1篇

GIS (Geography Information System, 地理信息系统) , 是融合计算机图形和数据库于一体, 用来存储和处理空间信息的高新技术, 它把地理位置和相关属性有机地结合起来, 根据用户的需要将空间信息及其属性信息准确真实、图文并茂地输出给用户, 满足城市建设、企业管理、居民生活对空间信息的要求, 借助其独有的空间分析功能和可视化表达功能, 进行各种辅助决策。

近年来, 随着GIS的发展, 它已经渗透到很多行业中, 并取得骄人业绩。我院也逐渐开始重视GIS技术的开发与研究。今年的技术课题“GIS线路优化设计”就是专门针对此方面的开展的研究工作。它的应用主要GIS结合线路设计、测量的一次改革。本文对GIS线路优化平台的初步设想进行论述。

1 总体策划

1.1 GIS线路优化设计平台基本功能

GIS线路优化设计平台的基本功能主要是针对线路选线、定线来设计的。

1.1.1 基础数据库的建立

资料的获得:设计选线初期, 通常要搜集一些地图资料, 主要从国家或当地测绘部门获得。初期这些资料的情况直接影响到后期选线的效率, 建议选取较新的资料。

数据库的建立:这一过程主要是进行图纸的扫描矢量化、拼接、坐标校正、剪切等工作。最终导入GIS平台, 实现浏览、缩放、旋转等基本功能。

需要注意的是初期资料的年代新旧问题, 通常比较年代较老的地形图资料不能真实反应线路的实际情况, 需要实际踏勘, 但资料成本较低。如果能够获得较新的遥感航测资料, 那我们就可以减少现场踏勘工作, 但成本较高。另外, 可以从Google Earth上获取一些资料。

1.1.2 自动选线功能

自动选线功能是此平台的最主要的部分。此功能的开发需要线路设计、测量、专业编程3个专业的人员共同协助完成。自动选线功能主要是根据设计人员在图上选取的两个点, 可以自动绘出线路的走向。由于前期资料的新旧, 可能初次绘出的线路不符合设计的要求, 例如:有可能出现线路穿居民区、或是线路穿过一些重点保护区等现象。因此, 我们还会设计相关的辅助功能, 可以通过人工修改, 将线路上主要的地物展绘到电子地图上, 然后再重新绘出线路走向。这个过程需要反复进行, 直到符合设计人员要求。

1.1.3 线路选线的细化、优化功能

经过上面的自动选线, 基本的线路的走向可以确立, 但是在好多细节还不能满足设计要求, 例如线路出现小于90°转角, 线路的穿越角度不能保证垂直等等。所以考虑这方面的需要, 我们会设计出细化、优化的功能。通过菜单功能, 来实现线路的局部改变, 直至符合规范。下面用一个例子来说明线路优化话的效果。例如, 某公路穿越, 初次选线后走向如下 (图1) :

图2显示了经过优化后的状态, 从上面两张图片可以看出, 图1自动选线后穿越公路的位置不合适, 经过优化后, 图2已经满足要求。这只是一个小例子, 线路需要优化的地方还很多, 这些都需要设计人员提出宝贵意见。

1.1.4 三维浏览功能

根据选好的线路, 可以利用三维浏览的工具, 来给大家展示沿线路的走势。但是浏览效果的好坏, 一定程度上取决于前期资料的完备情况。利用较好的数字高程模型 (DEM) 与正射影像图叠加, 能够很好的满足三维浏览的要求。如果DEM或是影像图不完备, 那么会使浏览的效果打折扣。

1.2 GIS线路优化设计平台基本流程

2 方案实施

2.1 课题硬件与相关专业人才需求情况

此课题需要大量的硬件与软件。软件重要包括:Super Map的桌面化软件与组件化工具、Auto CAD软件, VC++与VB编程软件等。硬件主要包括:台式机、打印机、扫描仪等

人才需要包括:GIS专业人员、线路设计人员、测绘专业人员、编程人员。

2.2 方案实施计划

方案实施分以下几个部分:

1) 方案前期准备阶段:人才、设备的引进。时间计划的制定;

2) 方案的启动阶段:制定课题的主要功能, 与预计完成后的效果;

3) 课题开发阶段:各专业人员共同协助, 攻克难题。开发出基本功能;

4) 试运行与调试阶段:通过一些数据, 进一步调试课题的功能, 以满足设计需要;

5) 后期管理阶段:基本已实现课题的功能, 需要进一步在实践中找出不足之处, 并对之调试。最终封装课题主程序, 基本完成开发工作。

3 结论

GIS技术已经活跃在众多行业, 技术改革迫在眉睫, 项目在实施的各个阶段会遇到各种难题, 在各专业人员的精诚合作下, 将攻克各个难题。

摘要：近年来, GIS已经渗透到很多行业中, 并取得骄人的业绩。“GIS线路优化设计”这一研究课题就是专门针对此方面开展的研究工作。它的应用主要是GIS结合线路设计、测量的一次改革。本文对GIS线路优化设计平台作了相关介绍。

关键词：GIS,RS,GPS,航空摄影测量,数字高程模型,数据矢量化

参考文献

[1]GIS应用新趋势.

GIS创业设计大赛策划书 第2篇

GIS创业设计大赛策划书

一、背景

我们所学的专业到底能干什么？这是很多人问到的问题。我们的兴趣很多来自于自己明确的最求。创业设计大赛能让我们思考，我们的专业将来能中什么，能让我们体会到专业的和自己前途与发展。

GIS专业的学生存在比较突出的就业问题，许多同学由于在实践当中受到阻碍而且缺乏专业知识沟通，因而缺乏一个远大的梦想。许多学生在就业观上，缺乏长远的眼光，缺乏主动的思考。创业设计大赛能让我们从市场的眼光来看待GIS专业的发展，让我们培养出来的学生更符合市场化的需求。

专业知识不是唯一的，关键是如何运用专业知识来获得财富，来为社会做出贡献。特别是GIS专业，只用与其他专业融合在一起，才能很好的发挥他的价值。

二、目的1、培养同学们的创业意识与基础能力。让同学们深入的了解创业，积极的参与创业活动，培养自己的创新意识，积极地了解社会与市场，磨砺自己的思维。

2、通过活动，让同学们了解GIS专业将来的作为，激发同学们的学习热情与创业热情。

3、为同学们将来创业打好一个坚实的基础，提升GIS专业的就业率。

4、增加同学们的团队合作精神与情感交流。

三、组织

1、主办单位：测绘与地理信息协会

2、评委：专业老师。

3、参赛对象：湖南科技大学地理信息系统及相关专业在校学生，个人

或团队。

四、作品要求

参赛者要求以GIS应用为平台，提出具有创新可行性的创业创意，涉及领域为服务开发，产品开发与应用，GIS产品营销等等。

1、项目计划书必须以书面形式上交到评委团，并保留电子档作备

案。

2、核心内容要包括产品或服务的独特详尽的市场分析和竞争分析，现实可行性分析，明确的投资方式，管理队伍和公司介绍。具体写

作框架如下：

（1）概要。创业计划概要一般包括以下内容：公司简介、公

司名称、公司的结构、公司的基本运作、主要的产品/服务、公司的业务范围、创立公司的地区选择以及创立公司的原因等。

（2）产品与服务。在这里描述你的产品/服务，包括以下内容：

产品/服务的概念、性能和特性、主要产品/服务的介绍、向消费者

提供价值的途径、销售/服务的方式等。

（3）市场分析。简要叙述你的公司所处行业的市场特征，分

析是否有新生市场，你将如何发展这个新生市场；你的公司在你选

择的开发区域中的发展前景，这个行业的历史或历年的发展概况

等。要求从实际出发，可以在图书馆或网上搜索相关资料，提供相

关的网站;如：让同学们主动去查找相关资料。（以下列举初步提

纲：市场描述、目标市场分析、目标消费群分析、可持续发展分析。）

（4）竞争分析。从产品特点、价格优势、市场份额、地区优

势、营销方式、管理手段等方面出发，该产品或服务在市场上的优

势，以及在竞争市场上的盈利能力。必须描述以下两点：竞争描述、竞争战略。

(5)经营策略。制定经营策略须分析：

a、消费者的特点；

b、产品的特性；

c、企业的自身状况；

d、市场环境方面的因素；

（6）经营策略一般包括以下几点。描述你所希望达到的市

场份额；描述你进行销售所采取的策略,包括如何做广告等；分销

渠道及合作伙伴；定价战略；市场沟通。

（7）制定生产计划（主要针对制造业而言）：生产制造计划

应包括以下内容：产品制造和技术设备现状、产品生产计划、技术

提升和设备更新的计划、质量控制和质量改进计划等。

（8）财务分析。以列表形式分析你的原始总资产、固定资

产份额、流动资金、员工工资、负债以及每月总收入、最终盈利额

等。

五、赛事制度

各参赛选手或团队在大赛规定的时间内向大赛筹备委员会递交创业

设计大赛作品，由老师评委团进行评选，本着公平、公正、公开的原则，并得出一等奖一名，二等奖一名，三等奖两名。

六、注意事项

1.请在规定的期限时间内递交作品到指定地点。

2.创业作品应当与GIS知识应用相关，出现特殊情况由老师评委团讨

论决定。

3.如参赛选手出现违规抄袭等行为视为舞弊，取消其参赛资格，对于

浅谈GIS平面布置图设计 第3篇

关键词:GIS设备平面布置

中图分类号:TM734文献标识码:A文章编号:1674-098X(2011)05(c)-0102-01

1 前言

气体绝缘金属封闭开关设备(GIS)的平面布置图设计是变电站设计中的一部分。GIS平面布置图设计时,根据用户提供的房屋结构和GIS设备所处的空间范围,按主接线图配置设备。最终提供给用户的平面布置图不但要满足各设备具有的各自功能,而且在有限的空间范围内能合理有效的配置,以便做到使用、巡视、维护、检修方便容易。

2 GIS平面布置图设计的步骤及要点

2.1 确认用户技术规范内容

2.1.1 主接线图

根据用户要求进行主接线的绘制,绘制中应核对用户提供的主接线和协议中的供货表,要求两者统一。

2.1.2 安装地点和相应注意事项

(1)户内还是户外

(2)户外时,应确认下列事项

①进出线门框架和GIS安装地点所在位置的空间关系;②架空线的相序;(③污秽条件、空气湿度;④海拔高度;⑤当地最低和最高温度;⑥阳光辐射、覆冰厚度、风速等;⑦抗震等级。

(3)户内时应确认的事项

①GIS室的大小和横梁的位置;②设备入口和搬运、巡视通道的宽度;③GIS设备的最大外形尺寸;④架空线的相序;⑤污秽条件、空气湿度;⑤海拔高度;⑥室内最低温度;⑦抗震等级。

2.1.3 GIS各组成元件的参数和差异

(1)应确认按标准设备的额定值(特性)配置是否足够,用户是否有特殊要求,是否需要进行开发试验。(2)本地区温湿度、海拔高度、污秽等级和抗震条件的内容确认和预防措施。

2.2 设备选型

根据技术规范的额定参数,选择相关设备。元件的布置应依据“结构尽量简单、布置尽量紧凑、设计尽量减少零部件品种”的原则进行。

2.3 GIS设备平面布置图设计的要点

GIS设备安装地点和主接线以及与此相适应的组成设备一经确定,便可进行平面布置图设计,平面布置图设计的主要内容如下。

2.3.1 设计平面布置图时,首先对设备的配置应进行研究,研究标准配置的适用程度,尽可能的参照传统的配置实例,以求在有限的空间范围内合理地容纳GIS。同时由于套管、变压器线路受到进线门框架和机房条件的制约,必须固定配置在某一处,不能自由配置,需要作些变更方可适用时,此时设备配置的优先顺序为：

(1)进线用的套管;(2)变压器用的线路;(3)CT、PT、隔离、接地开关;(4)电缆头(根据电缆仓的位置配置);(5)母线。

2.3.2 根据用户要求策划规定各线路的设备排列,研究各线路的平面配置,设计适合于安装空间的合理的总配置图,确认在安装空间内可容纳GIS的侧视图。然后进行间隔断面图的绘制。具体需要注意事项及要点如下:

(1)应预先规划用户的检修通道。(2)元件的布置应依据“结构尽量简单、布置尽量紧凑、设计尽量减少零部件品种”的原则进行。(3)布置图中尺寸应按照用户要求执行。(4)核对套管对雨搭、房梁等的外绝缘距离；绘制平面布置图时应严格控制核算产品的绝缘距离是否足够,确认是否需要根据海拔进行修正。(5)对用户布置的对产品有影响的元件需表示出其位置及外形尺寸,(6)对大的工程应考虑基础伸缩缝的位置。(7)对共箱母线较长的工程应考虑在适当位置放置波纹管,以满足基础沉降和产品热胀冷缩变形的要求。(8)对电缆终端等开孔应避免开到产品梁上等。(9)对于断路器、电压互感器、避雷器,应确保安装和拆卸用的空间。

2.3.3 电流互感器(CT)的配置

CT用于计测和保护变压设备,所以其配置必须连同其保护范围一起加以考虑,配置方法一般如下:

(1)CT的配置应根据变电站构成设备及其保护范围来考虑,一般基本上配置在断路器的前后。(2)CT的配置有时会置于母线和断路器之间,有时则比断路器更靠近线路侧,为了不让CT故障演变为母线故障,后者更可取。

2.3.4 根据用户的主接线图,考虑运行、检修和扩建等事项

对于双母线或双母分段方式、多线路的重要的枢纽变电站,应考虑运行、检修和电站扩建上的停机条件等因素,必要时要设置可拆卸母线和过渡气室。

2.3.5 GIS的现场耐电压

对于GIS在现场安装后的耐电压试验方法及其可能性应预先研究确定。

2.3.6 设计构架、主母线、设备的自立架等的支撑部分的详细尺寸和载荷分布情况,并制图。具体需要注意事项及要点如下：

(1)GIS设备所包括的各个标准元件的载体,要承受设备的重力,考虑支撑是否能满足GIS设备在各载荷作用下所进行的拉伸、收缩、移动等,考虑支撑是否合理,新结构承重、抗弯强度是否足够,保证设备的安全可靠性。(2)支撑按功能特性分,可分为:固定支撑、滑动支撑。

2.3.7 构成GIS的各设备组装和操作上的检查要点,避免干涉,应按有关图纸逐一确认。为了满足设备总组装不出现不能组装、干涉、手柄不能操作等现象,检查部位通常如下：

(1)按有关图纸确认设备和构架支撑类立体交叉部位是否畅通无阻。(2)隔离、接地等手动操作柄操作是否方便。(3)检查附属于设备的阀门、管路系统是否接触到构架之类。(4)检查构架、巡视平台是否接触到设备之类,是否影响操作手柄的操作。(5)就地操作箱门的开、关是否受阻。(6)电缆桥架是否接触到设备之类。

2.3.8 对总装配图,应进行确认检查。

2.3.9 编制GIS平面布置图的明细,主要包含如下图纸。

(1)远期和本期的主接线和总体平面布置图；(2)本期气室分布图和监视图,包含GIS各设备的容积和气体量；(3)远期和本期的地基图和接地端子示意图；(4)母线可拆卸结构和波纹管的配置图；(5)GIS设备外形尺寸图；(6)滑动支撑图；(7)载重图；(8)检修巡视平台示意图；(9)检修吊钩图；(10)规格明细表。

3 结语

随着GIS设备在系统内的大量应用,以及变电站所处位置的不同,如何合理科学的设计GIS平面布置图,就是个科学严禁多学科交叉的过程。只有科学的设计,才能够最终给电力用户提供使用、巡视、维护、检修方便容易的产品。

参考文献

基于GIS的警用系统设计 第4篇

关键词：GIS,警用系统,设计

1 概述

随着城市现代化的快速发展, 传统管理模式和思路已经满足不了公安系统信息化发展和现代化作战的需要。而随着3S技术 (GIS (地理信息系统) 、GPS (全球定位系统) 、RS (遥感) ) 的发展, 其海量数据存储、查询、分析、应用及空间信息可视化的特点非常符合公安系统信息化和现代化作战的需要。将地理信息系统植入公安系统信息化平台建设当中, 成为一种必然。

警用地理信息系统将传统的数据库带入可视化空间, 弥补了公安机关在当前常规信息化应用中分析数据的局限性。通过综合利用地理信息技术所特有的空间分析功能和强有力的可视化表达能力, 使警务数据信息和空间信息融为一体, 通过监控各种警务工作元素在空间的分布情况和实时运行情况, 分析其内在联系, 可以合理配置和调度资源, 从而提高各警务部门的辅助分析、决策和指挥调度能力。

利用警用地理信息系统的相关应用模块来实现警情定位和分析、辅助决策、警力调度, 以此来丰富处警的辅助决策手段以提高决策效率和准确率, 合理调度警力资源, 提高现场抓获率, 使公安机关打击犯罪、服务人民群众、维护社会治安等各项职能的发挥, 在时空上反应更快捷, 在各警种配合协作上更合理, 科技含量更高、整体的社会联动工作更有效, 更能够在构建社会主义和谐社会中发挥积极的作用

2 警用GIS系统设计

2.1 设计思想

警用GIS系统的设计以业务为导向, 以数据为核心, 以集成为重点, 以应用为目的。从大局着眼, 采用面向对象、面向服务、UML、组件化和构件化等先进技术和方法, 将创新管理、结构优化、资源整合融入管理的信息化建设中, 为建设真正高效、实用的警用地理信息系统平台奠定坚实的基础。

2.2 技术设计

(1) 采用3S集成技术。采用GIS (地理信息系统) 技术对空间数据库进行管理, 并对空间数据进行分析, 结合RS (遥感) 和GPS (全球定位系统) 实现综合应用。

(2) 采用空间数据库技术。当前GIS技术发展的最新趋势是采用关系数据库或对象关系数据库管理空间数据, 如ESRI的Ars SDE、Oracle的Spatial等。公安局警用GIS系统将采用关系数据库管理空间数据和属性数据, 利用关系数据库的海量数据管理、事务处理 (Transaction) 、记录锁定、并发控制、数据仓库等功能, 使空间数据与非空间数据一体化集成。

(3) 空间信息可视化技术。空间信息可视化技术能够帮助公安管理人员分析、查询海量数据信息并以直观的电子地图形式显示结果, 有效的弥补了常规业务系统中数据分析的局限性, 为交通管理、消防管理、犯罪分析、治安防范、综合辅助决策分析和GPS监控等公安系统信息化管理提供有力的技术支持。而随着当前空间信息可视化技术 (Visualization) 、互联网络技术 (Internet) 以及多媒体技术 (Multimedia) 的不断发展、以及向各个应用领域尤其是地理信息技术领域的渗透和融合, 使得将空间信息可视化技术引入到公安局警用GIS系统中, 成为一种可能, 也成为一种必然。

(4) Web GIS技术。随着Internet技术的不断发展和公众对地理信息系统 (GIS) 应用服务需求的增加, 利用Internet在Web上发布空间数据, 为用户提供空间数据浏览、查询和分析功能, 已成为GIS发展的必然趋势。于是, 基于Internet技术的地理信息系统 (Web GIS) 就应运而生。

(5) C/S结构与B/S混合体系结构。警用GIS系统的开发采用B/S和C/S相结合的体系结构。对于需要处理大量图形数据的应用, 将充分应用比较成熟的C/S结构, 采用三层模型 (Thre、e Tiers) 进行开发;对于数据查询和浏览应用, 将尽可能地应用B/S技术, 通过Internet/Intranet发布空间和非空间信息。

(6) 支持分布与集中相结合的数据存储方式。随着系统应用的逐步深入, 可以建立市、区 (县) 两级系统, 在每级系统数据库服务器中, 存放本地数据, 同时将本地区的数据上传到上级单位。这种存储方式可以体现各警用专业部门的自主性, 减少网络流量, 提高系统响应能力, 同时能够有效保证数据的安全性, 并为形成良好的运行维护机制打好基础

2.3 软件设计

整体模块划分:

2.3.1 基础地理信息系统平台

(1) 基本显示和操作

地图显示:显示背景地图, 图层包括行政区、道路、水系、街区、地标、栅格等;显示当前比例尺;显示光标经纬坐标。

地图浏览:提供地图工具, 实现放大、缩小、漫游、鹰眼和全图操作。

地图测量:距离测量、面积测量。

图层控制:能够根据实际需要进行图层控制操作。

授权浏览:根据用户角色设置浏览权限, 也可以根据实际需要进行权限设置。

颜色配置:可根据实际需要自由配置要素颜色并进行显示。

(2) 地图定位

POI名称定位:输入某个信息点名称, 可以迅速定位到该信息点的位置。

道路定位:输入两相交道路的道路名, 则能迅速定位到其交叉路口;输入一条道路名, 则可以快速定位到该道路线上。

门牌号定位:输入门牌号, 可在地图上迅速定位;当输入的门牌号在数据库中不存在时, 系统可比对数据库并给出模糊定位。

固话定位:固定电话与门牌地址绑定, 实现一查一打, 一打一查, 准确定位。

移动电话定位:系统能够确定移动报警电话的位置范围, 实现对移动报警电话的模糊定位。

常用地名定位:输入常用地名, 则可迅速定位到该地。

坐标定位:输入一个坐标, 则可在图上快速定位该位置。

(3) 地图编辑

地图编辑:用户可创建自定义图层, 并在图层上绘制线、区域、符号、文字等, 同时可以对所编辑的信息进行保存。

属性数据编辑:提供要素属性编辑功能。

(4) 综合查询

地图查询:支持列表选取、直接点取、音头查询、任意区域空间查询等方式。查询结果以弹出表格窗口体现, 描述查询目标的详细信息和相关信息;并将查询目标在地图上准确定位。

专业图层查询:警用专题图层可进行单独查询;支持多种查询方式、支持多条件组合查询。

(5) 其他功能

地图打印:配置好的地图可进行全局或局部区域的排版打印。

地图保存:可保存当前地图或当前选中地图范围。

2.3.2 警情应用系统

(1) 基本显示功能

能自动显示报警地点基本信息。如以直观形式准确显示案发现场的详细地理位置、周围环境;显示报警地点附近的摄像头、巡逻车辆、治安岗亭和警力、医院分布、重要标志性建筑等。

(2) 辅助接警管理

1) 警情位置显示及标识。系统能自动显示固定报警电话位置和移动电话的位置及其基本信息, 以直观形式准确显示案发现场的详细地理位置、周围环境情况并返回辖区信息。接警员可以根据掌握地址信息在地图上标识报警和案发地点。

2) 警情位置确认。辅助接警员确认事件发生地址的准确性, 并显示相近地名列表并在地图上定位到最相似地址, 供接警员参考;匹配不到时自动显示“无效”和“错误”地址。

3) 警情信息生成。处警席可在GIS界面上直接获取由接警系统产生的事件报告, 并可在地图上标注警情位置。

(3) 警力分布

定位警情发生地点之后, 系统进行自动搜索并显示警情发生地点附近指定范围内的摄像头、巡逻车辆、治安岗亭和警力、医院分布等情况 (如果在指定范围内无法搜索到警力分布等信息, 系统自动扩大搜索范围) 。

系统可实现鼠标点击的方式与目标警力通话以实现即时调度。当出警人员或车辆状态在接处警界面上改变时, 地图上可自定义更新其状态。

3 总结与展望

本文终点研究设计了基于GIS的警用地理信息系统的原型, 包括地图基本操作如地图缩放、漫游;点击查询;属性查询;警情位置标注;周边查询;地图打印等功能。该系统将空间地理数据与警用信息结合, 结合Web互联网技术的实时共享性, 提供快速准确定位警情位置、显示周边环境、查询周边警力分布以及将有用信息作为标注添加到地图上的功能, 界面清晰简洁, 易于操作, 增加公安机关的接警处警能力, 提高公安机关的办案效率和指挥决策的准确性, 具有很强的实用意义。

参考文献

[1]刘春, 刘大杰.GIS的应用及研究热点探讨[J].现代测绘, 2003, 26 (3) .

GIS设计 第5篇

本文基于笔者多年从事房产测绘的相关工作经验,以房产测绘信息化为研究对象,在对国内众多房广测绘信息系统研究分析的基础上,分析研究了基于GIS的房产测绘信息系统,论文首先探讨了房产测绘信息化的`重要性,而后研究了其内涵和优越性,最后笔者给出了详细的总体设计思路,全文是笔者长期从事房产测绘基础上的理论升华,相信对从事相关工作的同行有着重要的参考价值和借鉴意义.

作 者：王维民 黄庆彬 张燕 作者单位：王维民,黄庆彬(深圳市地籍测绘大队,深圳,518034)

张燕(深圳市勘察测绘院有限公司,深圳,518000)

配电网规划设计中GIS系统的应用 第6篇

【关键词】配电网规划；合理优化；GIS系统

0.引言

配电网的规划设计是一个复杂的系统优化问题，具有多目标、大规模性、非线性、不确定性因素多和涉及的技术领域广等特点。因此，配电网规划设计的质量优良，将直接影响电力企业的经营效益，同时也对配电网的投资效益和网络水平将产生重大的影响，其直接影响着每一位用户的用电质量。因此，在电力企业的配电网的规划设计中，一个合理的、先进的、有效的规划方案，将对电力企业产生重大的影响。因此，在配电网的规划设计过程中，不仅需要深入研究分析配电网大量历史的、现有的数据，还要对配电网未来的发展情况有全新的认识，以及做合理的预测分析。

1.配电网规划设计的概述

1.1配电网规划设计的基本要求

由于传统的配电网规划设计手段，仅依靠人力或者借助简单的计算机辅助软件，这就使得设计过程不仅费时而且费力，导致规划设计的结果并不能令人满意，并且设计方案很难做到优化，并不符合我国社会主义经济发展的需求。随着科学技术的逐渐进步，在配电网络规划设计时应用具有强大功能的GIS系统，将会在很大程度上解决规划数据管理繁琐的难题。电力企业配电网规划设计的主要目的是以最合理优化的设计方法，从而可以得到规划最优的工程项目投资决策方案。研究发现，电力企业在配电网规划设计中，有以下几方面的基本要求：

第一，配电网主要依靠统一的数据库系统、系统平台、GIS 数据格式共享和开发环境。

第二，配电网的程序符合C/S 架构的各项基本要求，配电网数据中的应用层、访问层和展示层等各层中的各项功能均具有良好的可移植性和可扩展性，各层之间的功能界定层次清楚，功能分配准确完善。

第三，代码完整准确的定义各项功能之间的接口。

第四，可增加新功能，以及扩展原有繁荣功能。

第五，各个功能模块之间可以共享各项基础数据，做到各个模块共享各项数据，此外还要确保各项数据的完整性、正确性和一致性。

1.2配电网规划的主要内容

配电网规划设计的主要内容，大体包括以下几方面：

（1）负荷预测，主要有两个方面的预测，即对未来社会总的用电量的合理预测以及对未来社会总的需求量的科学预测。

（2）变电所优化，主要是对变电所的位置及容量做科学合理的规划设计，在满足各项约束条件的情况下，对新建的变电所的位置和容量进行优化规划设计过程。

（3）网络结构，对配电网网络结构的优化规划，主要是在对未来的用电需求量和电源做合理的预测的前提下， 并且要确保规划设计的投资及运行费用尽量最少，研究分析确定一个切实可行的网络设计方案。

（4）短路容量分析，主要是在对以下几方面进行控制的基础上，诸如变压器的容量、电压等级、网络的设计等方面，从而确保各等级电压断路器的开断电流与设备的动稳定电流之间相互协调。

（5）无功规划，是确定新增无功补偿设备进行规划设计，确保它的规划时间、所处位置、设计类型及容量是否满足规划设计的基本要求。

2.基于GIS系统在配电网中应用的基本介绍

2.1 GIS系统的基本概述

配电网规划设计中的GIS系统，如图1所示。从图中可以看出，GIS系统的核心部分是专家决策模块，它主要利用相关的配电网规划信息，进行研究分析，最后确定一个科学、合理、优化的配电网规划设计方案；知识库中主要存储有一些难以用数学方法描述的经验知识；专家决策模块根据知识库存储的一些知识进行推理；模型库中存储了各种的模型，如用户模型、专用模型等各种模型。

2.2 GIS系统在配电网规划设计中的巨大优势

（1）规划人员凭借GIS系统便捷的查询功能和强大的运算功能，大大的缩减了工作量，在很大程度上提高了配电网规划设计的工作效率，缩短了规划设计的工期。

（2）为了配电网规划设计的结果更加优化合理、更科学，规划的过程更直接，将一些定性的指标进行量化处理。

（3）有利于对配电网的相关数据的收集保存，可以使配电网随着社会经济的进步进行滚动规划设计。

（4）可以更好的使配电网规划设计方案与城市的发展相协调。

3.基于GIS系统的配电网规划方法

在基于GIS系统的配电网的规划设计过程中，主要包括空间负荷预测、变电所地理位置及容量的选择、网络结构的优化规划等几个部分。

3.1空间负荷预测

研究发现，进行空间负荷预测是配电网规划设计的基础工作。

通常在空间负荷预测工作时，首先将供电区域按照负荷性质和用地类型划分成一些小区，然后再对各个小区的负荷情况做合理的预测分析，因此空间负荷预测的主要工作也就是将总量负荷合理分配给每个小区的过程。我国的小区负荷预测主要采用从下到上进行区域发展规划的负荷密度法，但是该方法的不足之处是取值很大程度上受到了人为主观因素的影响。分类分区预测法弥补了同一负荷密度产生的误差，这种预测方法计算量较小、操作方便，但是预测结果存在一定的误差。

3.2变电所的地理位置及容量优化规划

在进行负荷空间预测之后，各个小区的负荷量基本信息的情况已经确定，然后利用GIS系统的强大功能，在规划区域对变电所的容量及地理位置进行合理的优化设计，从而确保了未来小区负荷增长的需要；同时在规划设计过程中，还要确保总投资费用和设备运行的费用最小，最终制定目标年待建变电所的地理位置及容量规划方案。

3.3网络结构优化规划

在空间负荷预测与变电所的地理位置及容量的优化规划以后，就是对配电网的网络结构进行优化设计。在用电负荷、变电所的地理位置及容量等约束条件下，利用非线性混合整数原理，建立合理的规划模型，对目标年和中间各阶段的配电线路网架结构做合理的优化，还要确保总投资费用和设备运行的费用最小。

在优化规划网络结构以后，利用GIS系统，在规划区域的电子地图上就可以形象地表示各目标年度的网络结构情况，以及具体的线路基本信息，就可以直观地知道各阶段的网络的扩展和分阶段目标情况。

4.结束语

由本文可以得知，一个合理优化的配电网规划是一个复杂的系统优化问题，利用GIS系统可以很好地解决配电网的各种信息的储存，大大的缩减了工作量，在很大程度上提高了配电网规划设计的工作效率，缩短了规划设计的工期。同时，配电网规划设计的质量将直接影响电力企业的经营效益，其直接影响着每一位用户的用电质量。因此，在电力企业的配电网的规划设计中，一个规划合理方案，将对电力企业产生重大的影响。 [科]

【参考文献】

[1]肖峻，崔艳妍，王建民.配电网规划的综合评价指标体系与方法[J].电力系统自动化，2008，32（15）：36-40.

[2]王成山，谢莹华，崔坤台.基于区域非序贯仿真的配电系统可靠性评估[J].电力系统自动化，2005，29（14）：39-43.

电力GIS系统的设计与实现 第7篇

三维GIS(Geographic Information System,三维地理信息系统[1])是由传统的二维GIS发展而来,能够同时表达和描述空间对象间的平面关系和垂向关系,它是将现实世界中获得的三维数据进行输入、存储、编辑、查询、 模拟并辅助决策支持的计算机系统,其空间坐标都参加图形显示的运算。相比于二维GIS,三维GIS在对客观世界的表达方面能给人以更真实的感受,它以三维立体的造型技术给用户展现更真实的地理空间现象,不仅能够表达空间对象间的平面关系,而且能够描述表达它们之间的垂向关系。高精度三维GIS系统通过建立更加逼真的地理环境,清晰的建筑物模型、杆塔、变电站等三维模型和完整的电网模型,并且通过加强空间分析功能,把电网和地理信息很好地结合起来,从而实现线路、 电力设备的浏览、编辑、管理和信息显示输出等功能,实现信息的科学管理和总体分析,有效提高电网的管理效率,降低线路运行维护成本。

现有的一些GIS软件,如Skyline,Arc GIS等,更多的是一种通用平台,他们对高精度三维系统的支持不够, 普遍存在以下问题:高精度模型加载到场景后信息有丢失,无法真实地再现原始模型;同时在场景中出现多个高精度模型时,上述两款软件都会出现操作延迟,浏览不流畅,甚至出现软件崩溃的情况。部分产品在表达线路时仅能以简单的线条展示出杆塔间的线路,无法展示线的弧度。由于这些产品的三维GIS引擎在表达三维模型时均不够精细,无法满足高精度三维电网建模的需求。另外,考虑到电力企业安全及相关保密数据,例如电力设备台账、杆塔、变电站坐标,实时运行数据等,这使得完全独立研发一套三维GIS系统成为一种最好的选择。

本文主要结合公司目前正在研究的三维GIS系统, 分析了它的技术点、系统架构及应用情况。

1三维GIS系统功能架构

三维GIS系统主要结构关系如图1所示。系统主要由基础数据服务,三维GIS引擎,功能组件,二次开发接口等组成。

基础数据主要由影像数据、DEM高程、矢量数据三部分构成,数据服务根据当前视角范围计算出对应的三维图像数据并供前台使用,它是三维GIS系统的底层支撑,是影响三维展示效果的关键因素。

系统采用免费的30 m影像图及30 m DEM高程数据作为三维GIS系统的粗模,对高精度地图数据的要求是:2.5 m影像图,30 m DEM或者0.5 m影像图,5~15 m DEM,局部地区采用0.25 m影像图及5 m DEM或更高精度。对地图数据的高标准要求是为了在更为清晰、真实的地形地貌上建立电力设备模型,以达到系统逼真显示的目的,同时为三维空间分析提供准确的数据支持。

基础数据服务通过计算影像数据及DEM高程数据向前台提供相应的场景图像数据,系统将三维地理场景数据生成模块与前台渲染模块分离,达到高内聚、低耦合的效果,并且将生成的场景图像数据经过压缩后传输,所需带宽保持在1 MB/s左右,性能足以达到系统需要。

三维GIS引擎支持多种数据库,具备大规模地形渲染、碰撞检测、特效编辑等功能,为基于三维地理数据的高级应用提供了开发接口。

功能组件由素材库编辑组件、线路沿布、空间分析服务等组成,它们的功能是否强大,取决于三维图像引擎的水平和二次开发能力。

2图像引擎

2.1大规模地形渲染

由于GIS地形及影像数据通常都十分庞大,江苏全省的5 m数字高程容量有40 GB,0.5 m卫星影像数据容量达到5 TB,不可能全部载入内存,需要一个动态调配的机制,快速地将当前视野范围内的数据载入,并将超出视野范围的数据释放。由于三维渲染的特点是透视效果,近大远小,即靠近视点的区域所占的屏幕区域大, 远处所占的屏幕区域小,因此本系统采用Clipmap技术[2]作为地形渲染技术,以视点为中心向周围发散,并随视点的移动更新每个层次的内容。

Geometry Clipmap算法是由Losasso和Hoppe在2004年提出的基于GPU优化的LOD算法[2]。Clipmap充分利用了GPU的批量渲染能力,系统将高程图以二维纹理的形式存储,直接存储在显存中,采样过程及高程值更新直接由GPU芯片来完成。对地形数据则是把地形划分为固定大小的块,使用改进的异步多线程的后台数据载入方式,保证海量数据的实时加载,并对处于视锥体的每个地形块建立一个四叉树结构进行LOD简化。

Geometry Clipmap算法是一种纹理结构存储和渲染策略,它的结构如图2所示,每层纹理有最大尺寸Clip Size,Clipmap分为Clipmap Stack和Clipmap Pyramid两部分。首先,对原始的高程大纹理创建Mipmap,再把每一个Mipmap层分割为大小为Clip Size的矩形网格。 在定点着色器中,根据当前像素点所对应的纹理坐标, 计算出所要采样的纹理贴图的等级,获得具体的高程数据。当视点移动时Clipmap Pyramid不进行更新,直接采样和过滤,因为高程纹理全部存储在里面,需要更新的只是Clipmap stack中的纹理数据,保持其中的纹理数据与当前的视点相对应。

在采用Clipmap技术后,可以在基本不降低细节度的情况下,大大降低内存占用率,结合显卡着色程序,只需几十MB内存空间即可完整展示5 m江苏地形和0.5 m卫星遥感影像,效果如图3,图4所示。

2.2特效编辑

系统的3D特殊效果主要模拟电力设置面对的特殊场景,如风雨天气、烟火、光照等,还有很多特定的效果。在场景中,光照的效果在很大程度上会影响到场景的美观和真实性,在场景的设置中,添加了光照阴影工具,可以根据需求,自主设置光源的位置,光源包括点光源、探照灯光源、平行光源等。系统的难点在于如何优化引擎的性能,使得系统能够在最大程度上实现现实光照的模拟。如果要为系统所有光源照向的物体表面做处理,则引擎需要非常多的资源完成光照效果,占用太多资源的后果就是系统的实时性、稳定性将受到挑战。因此, 本系统利用BSP-Portal技术[3]将参与渲染的几何体和光源的总数量尽量降到最低,并且利用快速筛选的算法来处理动态光源与移动物体之间带来的光照变化。经过优化后,光照系统能够在保证图像效果正确的基础上,提高引擎的处理效率,并且达到实时渲染的效果。系统同时完成的还有通过粒子编辑水、火、电、雾等的特殊效果。

2.3数据

数据分为栅格数据(卫星影像、航拍图、数字高程等) 和矢量数据(区划线、水域等点线表示的数据)两种[2]。 引擎支持IMG,GTiff等国际通用的GIS栅格数据格式。 而数据接口采用GDAL开源GIS开发接口[4],是目前国际上兼容性最好,支持格式最广,运行最稳定,效率最高的开源GIS数据存取代码库。平台直接使用测绘部门提供的原始影像文件,无需做任何后期处理,只要将文件路径加入地形数据源队列,即可高效地展示地形地貌。由于是直接访问原始影像文件,所以数据以文件形式保存,无需进入常规数据库;这样节省空间,同时具有最高的访问效率,为Clipmap技术的动态更新提供了性能保障。

3功能组件

三维GIS系统功能组件有素材库编辑、线路沿布、 控件分析服务、地形数据维护组件等。本节重点介绍素材库编辑和数据维护组件。

3.1素材库编辑

素材库管理系统,是对平台所需要使用的各类模型进行管理[5]。仿真建立在仿真模型的基础上,模型占据了相当重要的一份,因为模型和材质的种类繁多、数量庞大,导致了素材库管理的有效性直接影响整个平台使用的合理性和简便性。所以系统建立一个便于管理,功能简洁的素材库,如图5所示。在这个素材库管理系统中,有效地对素材库进行分类、对素材进行管理、对素材使用最简单的方式进行选择。素材库模块的设计需要对素材正确管理。素材的正确分类和存储直接关系着素材库的管理。素材库使用配置文件的方式按照要求进行分类,可以分为需求给出的11类相关素材。提供所见即所得的素材库管理和选择界面。在素材库的添加、删除、修改上,直接对素材库的配置文件进行相关操作,同样提供直观界面方式,在此方式中,用户不用面对繁琐的配置文件和复杂的模型,直接使用界面方式对素材进行管理。 流行的模型制作工具主要是3DMAX和MAYA。对于这两类的模型,素材库管理提供界面可以直接使用,为了提高平台的使用效率,还对这两种模型进行转化载入。

3.2地形数据维护组件

地形数据维护模块,即在使用真实底层数据的基础上,对地形地貌进行编辑整理。因为数字高程数据精确度不够,或者在某些细节部位有误差,需要进行局部或者大范围的整理。在对地形数据的预想或者设计上,也需要此部分功能。该功能对地形进行按要求修改,包括填平、升高、挖坑等一系列操作,同时还需要有可以进行微调的工具,满足细部要求。系统对地形的编辑出于两种情况考虑:一是对已经通过数字高程信息生成的真实地形进行细化和修改;二是单独创建一种符合展示的地形。对于这两种情况,对编辑系统的要求有所不同。在第一种情况下,所有的编辑基本定义为精细编辑,属于局部修改,在地形局部精细度不够或者有所变差的情况下作修改。第二种是对基本数据进行大规模修改,在这种情况下,需要原始地形,然后在此基础上,对地形进行大规模的修改,对地形起伏、地形表面材质更改等。

4三维GIS系统应用情况及总结

公司已经成功部署了一套三维GIS系统,用于展示全省500 k V线路。系统从数据库中调取相关500 k V杆塔坐标、杆塔类型等信息,完成了线路半自动沿布,目前该系统运行良好。并且还沿布了特高压交流工程的杆塔及线路,并结合二维平面GIS对工程中的重要跨越,河流湖泊及拆迁风险等进行了展示。沿布线路如图6所示。

随着三维GIS系统功能的不断完善,公司将不断挖掘各类业务在此方面的应用,通过技术创新和业务融合, 实现各业务系统的综合展示,为公司各层面分析决策提供有力支撑,也为公司的生产经营工作提供可靠保障。

5结语

通过电力GIS系统的实现,将电网信息和地理信息进行了有效融合,结合真实的三维地理地貌,展示了线路、设备真实所处的环境情况,为电力员工日常生产管理提供便捷的辅助工具,使生产管理更加信息化,极大地提升了电力信息化水平。

接下来的工作需要对已有的电力GIS进行平台化, 包括:

(1)平台化。整个平台在功能上划分为三维基础数据配置管理工具,用于对基础数据进行分组管理;平台编辑端,对要展示的内容进行编辑;平台展示端,结合后台基础数据及三维展示内容进行展示;如此划分将方便项目的实施部署。

(2)二次开发包。平台提供上层应用的二次开发包,有利于平台在不同领域的推广。

(3)支持多机渲染及帧同步。由于特定情况下需要在超高分辨率的环境下进行展示,平台能够满足多台图形工作站能够共同渲染同一场景的需求,并且为了保证用户与平台互动时响应一致,平台拥有多机帧同步的功能。

参考文献

[1]王继周,李成名,林宗坚.三维GIS的基本问题与研究进展[J].计算机工程与应用,2003(24):40-44.

[2]LOSASSO F,HOPPE H.Geometry clipmaps:terrain rendering using nested regular grids[C]//Proceedings of 2004 ACM SIGGRAPH.New York:ACM,2004,23(3):769-776.

[3]宋晓宇,冯开平,许素霞.大规模室外场景漫游中入口问题的研究[J].现代计算机:专业版,2007(10):28-30.

[4]杨峰,陈立潮.基于三维GIS的海量数据可视化关键技术研究[J].计算机与数字工程,2011(7):98-100.

[5]朱国敏,马照亭,孙隆祥,等.城市三维地理信息系统中三维模型的快速构建方法[J].地理与地理信息科学,2007(4):29-32.

GIS设计 第8篇

中国移动等三大通信运营商在获得全业务运营牌照后, 加剧了全业务运营市场竞争关系, 而通信管线作为重要的基础承载物理资源, 其建设力度得以延续和加强, 运营商对通信管线设计的业务需求也不断提高。当前, 通信管线设计工作主要面临以下问题: (1) 通信管线设计具有室外恶劣环境勘察工作比例大, 现场记录和正式图纸绘制重复工作量大等特点, 缺少信息化的辅助生产手段, 生产效益低; (2) 勘查设计进度和内容情况依赖传统人工上报方式提供, 无法及时、直观地予以呈现, 且客观性难以把握, 不便于设计单位开展生产管理以及与建设单位沟通; (3) 运营商愈加重视开展管线资源的网络信息化管理工作, 希望在设计阶段获取标准化的管线资源基础数据, 以在建设、维护阶段加以应用, 传统的管线设计成果无法满足此项需求。

二、功能目标

通信管线设计平台按照通信基本建设程序, 建议包含规划、设计以及建设维护等三个主要阶段。设计环节是开发重点, 完成设计项目的生产及管理;建设维护环节主要指跟踪项目进展对设计数据予以修正和更新, 用以在系统平台中积累工程项目和网络资源数据;规划环节借助已有数据, 设置信息化的统计手段, 为规划分析、方案设计服务。

通信管线设计平台的功能应围绕以上三个环节的需求展开, 完成设计生产的闭环管理。功能模块设计如下图2所示。

以下就以上功能模块设计思路和内容逐个进行说明。

2.1项目管理模块

项目管理模块功能设想为以管线工程设计项目为管理出入口径, 在设计平台中实现项目登记、人员组织及任务派发、设计区域划定、制定及下发设计模板、进度动态展示、人员工作量及费用统计等功能。

2.2规划管理模块

规划管理, 功能设想为设计平台可以利用GIS地图和管线网络资源现状, 进行管道管孔利用率、光缆纤芯利用率等统计分析, 为设计方案提供依据。可以根据组网规划进行光缆定位, 加以分析, 指导设计和建设。

2.3设计管理模块

设计管理是整个平台的核心部分, 是在项目启动后, 设计人员接收设计任务后, 可以利用智能手持终端、CAD、系统绘图工具等, 结合系统存储的已有网络现状和GIS信息, 录入标准化的勘察设计信息, 并辅以GPS定位, 实现设计内容信息化、可视化。

2.4建设维护管理模块

建设维护管理功能是着眼于设计信息在系统平台中的闭环管理, 设计内容在建设阶段可能会发生变更, 入网的管线资源投产使用信息也会变更, 通过相关渠道获取最新的数据后, 按照标准化的格式录入到系统平台, 完成信息更新, 可为其它功能奠定基础。

2.5网络管理模块

网络管理功能指对管线网络资源在GIS视图上的呈现、查询、统计等功能。包括通信管道、光缆线路等资源的分层展示, 管线资源的分类展示, 管线资源的自定义查询, 以及各类口径的网络资源统计输出功能。

2.6基础数据库管理模块

基础数据库管理是实现管线平台各类标准化功能的基础, 根据功能设想, 应包含:管线设计资源结构化数据标签管理, 对设计内容进行标准化标签设计;使用人员分角色权限式管理, 根据设计项目人员角色职能划分为各类用户组;工作量表及材料表数据库管理, 按照通信管道和光缆线路类别建立工程量和主要材料基础条目数据库;通信管线概预算条目数据库, 完成通信管道和通信管线概预算条目以及各类算法的存储;设计说明模板库等。

2.7GIS管理功能

管线设计平台中GIS电子地图信息作为管线资源的参照物, 应实现地图信息分类分层管理, 例如道路、小区等类别信息的分层管理, 管线资源的分类分层管理, 包含设定资源视图标签、显示比例等, 完成管线资源与GIS地图的联合管理。

2.8接口管理功能

在设计平台内部实现系统客户端与智能手持终端、CAD等工具的接口管理功能, 在设计平台外部实现系统客户端与其他相关网管系统的接口管理功能。接口管理实现标准化数据的导入、导出以及同步等功能。

三、方案设计

3.1组织结构

设计平台的使用对象可包含设计项目管理人员、设计人员、合作单位人员以及建设单位项目管理人员等, 搭建采用以客户机/服务器网为主的服务架构, 由GPS差分站、手持一体化设计智能终端、使用人员电脑客户端以及差分站服务器、GIS地图和设计项目数据库服务器等设备组成的系统, 通过智能终端、系统客户端录入, 以及与部分网管系统互通数据, 完成设计生产及管理功能。

3.2工作流程

设计平台工作流程根据功能范围及目标, 主要流程环节如图3所示。

四、主要应用技术分析

综合前述分析, 需重点做好以下应用: (1) 结构化管线资源设计数据设计。将管线设计内容特别是管线资源设计信息进行模板化、结构化设计, 嵌入手持终端以及系统平台, 实现标准化录入, 数据库运算, 完成系统功能。 (2) 差分GPS定位技术。差分GPS通过搭建具备精确三维坐标的差分GPS基准台, 求得伪距修正量或位置修正量, 再将这个修正量实时或事后发送给用户, 对用户的测量数据进行修正, 可以提高管线资源的GPS定位精度, 提高管线网络与GIS结合的呈现效果以及设计的准确性。 (3) 一体化智能终端。一体化智能终端开发设计基于方便设计人员现场勘查录入的思路, 可以标准化勘察内容, 实现远程录入系统平台自动定位成图等, 减少重复绘图等工作量。实现功能可包括:作为GPS位置信息采集终端、作为现场勘察设计内容的录入终端 (具备拍照功能) 、作为便携式的设计平台系统客户端。

五、结束语

基于三维GIS的系统架构设计研究 第9篇

输电线路是位于地理空间中的人工构建物, 其线路距离长, 通过地区的地理条件比较复杂, 与众多电力线路和通讯线路交叉跨越, 并且通常会通过居民区、公园和其它特殊区域。输电线路及其杆塔位置与地理空间位置密切相关, 特别是在垂直方向上的层次信息尤为重要, 这使得二维地理信息系统无法达到其管理的需求。近年来, 计算机图形学的发展和计算机硬件性能的成倍提高使得三维表现技术日益完善, 通过这些技术, 我们能够构造更接近于现实的三维地表模型和各类设备模型, 使得GIS系统从二维向三维发展。

从相关的研究来看, 国内的部分系统仅初步具备输电线路可研选线、初步设计的功能, 还无法真正实现线路三维施工图设计的功能, 实现真正意义上的线路三维施工图设计也是各大设计院和相关软件公司的努力方向。从目前的计算机硬件配置、三维地理信息发展水平的角度来看, 已基本具备开展此项工作的条件。为进一步拓展输电线路三维设计的开发与应用, 加快线路设计的自动化、一体化进程, 提高线路勘测设计的进度、质量和服务水平, 本文以输电线路设计为主要出发点, 提出了构建输电线路三维可视化辅助设计系统的技术方案。

1 系统的构建

1.1 开发模式

输电线路三维可视化辅助设计系统的软件开发模式采用三级构架模式:支撑采用开放数据结构、采用工业标准的基础GIS软件;在此基础上, 采用组件式二次开发专业作业平台;在专业作业平台之上, 再开发各种高级应用。

采用这种可很好的隔离了高级和底层基础平台, 减少了开发的难度, 提高系统对公用数据库和基础地理数据的利用率。但对于专业作业平台来说, 却提出了很高的要求, 它不仅和GIS专业知识有关, 还需要输电线路勘测设计的相关专业知识和技术, 对输电线路有个整体全面的了解。

1.2 软件体系结构

输电线路三维可视化辅助设计系统推荐采用自下而上的4层次型软件体系结构。这种体系结构综合考虑了现有的软硬件技术水平和系统需求的因素, 充分体现了软件体系结构设计的系统性和可扩充性, 是一套面向可视化输电线路设计的、具有高重用度的软件体系结构。

系统各层功能和设计考虑如下。

(1) 专业应用层。专业应用层构成了辅助设计系统与用户交互的界面, 包括各种可视化的输电线路显示、查询、设计、数据管理、图表输出等功能。 (2) 模型对象层。主要功能是把多数据源的地理数据转化为单一的、综合的、基于数据模型的对象, 从而有效地解决了GIS中多数据源多数据类型的问题。在模型对象层中, 设置了代表三维场景中的地形、覆盖在地形上的矢量对象 (如:公路、地区边界、河流等) 、立体建模的地物对象 (如:主要的居民地、重要的河流、输电线路上主要的跨越和标注等) 和输电线路上的电力器件对象 (如:输电线、避雷线、杆塔和绝缘子等) 。 (3) 数据层。在数据层中, 采用文件系统加关系数据库来构成系统的基础数据库, 由关系数据库来管理系统的属性数据, 由文件系统来管理系统的空间数据。考虑到三维GIS中对空间数据查询、显示以及分析的特殊要求, 需要对管理空间数据的文件系统采用多种形式的优化。 (4) 转换通信层。转换通信层包含数据转换和连接通信两个子层, 通信子层的设立屏蔽了各种物理通信介质和网络通信协议的差别, 为数据转换子层提供统一格式的数据;数据转换子层负责将不同分系统间的数据分类、转换、融合后上传到数据层;通信层实现了与电力行业其它数据库的数据共享。

1.3 系统构建原则

构架输电线路三维可视化辅助设计系统所应遵循的原则如下。

(1) 系统架构设计。

C/S (Client/Server) 和B/S (Browser/Server) 是开发模式架构的两大主流技术。C/S结构可以充分利用两端硬件环境的优势, 将任务合理分配到Client端和Server端来实现, 降低了系统的通讯开销;B/S结构用户工作界面通过WWW浏览器实现, 极少部分事务逻辑在浏览器实现, 但是主要事务逻辑在服务器端实现。本系统的架构设计应遵循B/S和C/S相结合原则, 以便充分发挥两类架构的优势。

(2) 稳定可靠。

稳定性、可靠性是对系统运行的最基本的要求。作为大型的信息系统, 输电线路三维可视化辅助设计系统数据协调通信复杂, 一旦发生丢失或者系统崩溃将会造成严重的损失、浪费大量的人力物力, 甚至会影响正常的生产活动, 所以要充分考虑系统的各个方面, 保证系统的稳定性。

(3) 可扩展性原则。

输电线路三维可视化辅助设计系统投资巨大、系统结构复杂, 较短的开发周期内难以达到预想的功能要求, 如何保证这些人力物力的可持续性利用, 保证系统能够适应组织机构调整、适应新增的功能需求、适应因流程重组而带来的需求变化也是系统设计和开发中的一个指导思想。

(4) 运行高效。

如果运行效率低下, 即使系统功能建设非常完善, 最终也无法实现实用化。由于输电线路可视化辅助设计系统数据量大, 要确保所选择的三维GIS平台有良好的性能和数科技资讯SCIE2013NCENO.&22TECHNOLOGY INFORMATION据加载手段;除上述手段外, 还需要进行良好的需求控制, 避免系统功能的冗余。

(5) 开放性。

输电线路三维可视化辅助设计系统要实现与其它专业软件的平稳“对接”, 设计时就必需确保其有足够的开放性, 具有良好的应用编程接口和对业界标准的遵循, 保证各模块间相互协调处理、数据共享。

(6) 开发期的系统投资重点。

本系统总体投资较大, 但GIS软件平台和二次开发所占的费用相对较少, 但作为影响系统性能较为关键因素, 决定着系统的可用性和实用性, 系统一旦建成后便难以更换平台或重新进行整体开发。因此在构建系统前应进行大量的调研工作, 并加大对软件平台和二次开发的预期投入。

各种专题信息及地理数据所占的投资较高, 但在系统开发或调试期间利用率较低, 其有效性又极容易失时, 因此建议分步展开地理数据的采购和各种专题信息制作。

(7) GIS系统的选用。

建设输电线路三维可视化辅助设计系统是一个投入大、时间长的过程, 这要求平台供应商对用户的应用系统提供长期的支持和维护。另外, 由于系统所包含的内容非常庞杂, 技术涉及面广, 应该采用具有广大用户群的GIS产品, 从而在技术支持、产品的稳定性和产品的升级换代等方面得到保证。

2 GIS数据

2.1 基础地理数据

地球表面的自然地物和人文地物形状各异、错综复杂、关系密切, 经过抽象简化, 地球表面的地物可以用下面四大类数据来表达。

(1) 数字线划数据 (DLG) :DLG作为大多数的GIS最为常见的核心数据形式, 用抽象的图形表达地理空间的实体, 非常适合于计算机的表达。 (2) 影像数据:影像数据包括遥感影像和航空影像。由于影像数据数据源丰富, 生产效率高, 并且直观而详细地记录了地表的自然现象, 因此影像数据在现代GIS中起越来越重要的作用。 (3) 数字高程模型 (DEM) :DEM在GIS中已经作为专门空间数据来采集, DEM的精度已经逐步成为衡量一个地理信息系统的标准。 (4) 属性数据:GIS的空间查询、空间分析都离不开属性数据的支持。正是因为GIS存储了图形和属性数据, 才使GIS内容丰富、应用广泛。

GIS数据可以由野外数据采集、地图数字化、摄影测量、遥感图像处理等多种方式获取, 在构建本系统时应综合利用以上获取手段, 依据所要解决问题的选择数据获取手段。对于输电线路核心区域可利航空影像经处理生成DEM及DOM等基础地理数据, 对于规划走廊可购买相关区域高分辨遥感卫星影像经遥感软件处理获取三维GIS系统所需的基础地理数据。

2.2 基础地理数据

输电线路三维可视化辅助设计系统不仅要有输变电设备的坐标、高程信息, 还应具有各设备的空间形状和各种属性信息。输变电数据包括电厂升压站、变电、输电设备的数据等。电厂升压站:电厂的名称、类型、用途、所在地, 升压站构架的三维模型、经纬度坐标和高程。变电数据:变电站和开关站的名称、电压等级、性质、所在地及全景三维模型, 构架经纬度坐标、高程、间隔名称和相序。输电设备:输电线路名称、编号、回路数、设计气象条件、污区等线路属性, 所有输电杆塔的三维实体模型、具体塔位定位坐标、高程, 绝缘子金具串三维实体和各种属性信息, 导、地线类型、结构、安全系数和控制导、地线架线的各种属性信息。对于已有竣工图资料的线路, 可结合杆塔明细表中的杆塔、呼高、转角度数、档距、绝缘串型等信息, 并通设定线路起止端的塔位坐标将线路一次性导入系统。对于竣工图资料不全的线路, 可通过外业数据采集, 用手持GPS采集构架、杆塔等坐标, 由于此方法耗时耗力, 又无法直接获取杆塔高度和导线等属性信息, 故不建议在设计院大面积推广。

3 系统功能用例

3.1 基本功能模块

输电线路三维可视化辅助设计系统的总体功能模块包括三维基本功能、归档信息查询、辅助设计功能、数据更新维护和权限安全管理等。

3.2 三维高级功能

(1) 智能规划、选线通过建立矢量地理信息、设置障碍物缓冲半径, 系统可自动优选出若干条线路路径, 分析输电线路对耕地、村镇和厂矿影响, 且在交互设计过程中对控制线路走向的不良地质、特殊地质等灾害性地质或重点设施等必须绕避的控制点发出警告信息等。

(2) 二、三维联动智能排塔定位。

系统开发独立的排塔定位模块, 要求系统可以在三维场景、二维平面和排塔定位模块等3个窗口上联动操作;在给定导、地线型号及安全系数、电压等级后, 通过一定的人工干预 (如:设定经济档距范围、增加跨越点、特殊地形强制立塔等) , 系统可根据杆塔使用条件、地形特征进行智能排塔定位。

(3) 走廊范围内三维场景快速建模。

排塔定位模块的平断面地物与三维场景相关联, 即通过现场调绘和终勘定位后, 线路走廊范围内的房屋、桥梁等可以作为矢量立方体直接读取到三维场景, 以便进行空间测量。

(4) 相关电气计算及校验。

电气计算及校验包括:“交叉跨越距离验算”、“杆塔中心位移”、“双联悬垂串长调整计算”、“双回路塔调整板计算”、“导线风偏对障碍物距离验算”、“耐张塔跳线计算”、“直线塔导线风偏计算”等。

(5) 三维金具组装设计与制图。

在三维实体中对各种金具串进行组装、拆分等逼真模拟, 可进行绝缘子串材料的耗量统计及金具零件查看、编辑功能, 能完成材料统计、重量计算、尺寸计算、三维标注及任意角度显示及三维打印出图等项工作, 同时也可以输出二维金具组装施工图;允许对金具组装数据库和图形文件的内容随时进行修改和补充, 对金具部件的部分信息编辑等项工作。

4 系统运行的作业流程

4.1 可研、初步设计流程

图1为可研、初步设计阶段线路设计人员的主作业流程, 新建工程由项目经理创建, 未按流程建立的工程数据存放于本地计算机, 补充手续后方可上传。

4.2 施工图设计流程

图2为施工图设计阶段线路设计人员的主操作流程, 设计人员由项目经理指任, 主作业流程的所有数据均存放于系统服务器中, 同时系统允许将数据由服务器下载到本地计算机, 以用于脱机工作或本地备份。

4.3 竣工图设计流程

图3为竣工图设计阶段线路设计人员的主操作流程, 主作业流程的所有数据均存放于系统服务器中。

5 结语

输电线路三维可视化辅助设计系统的研究方向和适用范围包括输电线路项目的设计资料检索、前期路径初选、可行性研究、初步设计, 积极探索线路三维施工图设计和数字化移交的深度应用。实现真正意义上的线路三维施工图设计无成功先例和经验可循, 具体实施时难度较大, 存在一定的风险, 本方案可分阶段实施, 但在系统必须留有扩展能力, 为后期实现全部功能创造条件;由于本系统的信息量大, 而大部分基础测绘成果属于国家秘密, 高精度的基础地理数据会不同程度地增加失、泄密风险, 因此建议尽量避免集成平台中涉及涉密的基础地理数据, 并加强基础地理数据的保密管理。

参考文献

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[4]邱赞富, 阳德胜.机载激光扫描数码摄影测量系统在公路勘测设计中的应用[J].公路工程, 2008 (1) .

计量装置GIS系统的设计与应用 第10篇

随着社会和经济的发展，电网规模不断扩大，计量装置(包括负控装置)的种类和数量也日益增多，就湖南省电力公司而言，用户的计量装置已超过600万套，大量的计量装置急需得到科学的管理和维护。而计量专业由于其管辖范围内计量装置分布极其广泛，基本上只要有用电的地方就有计量装置，同时由于很多计量装置安装地点复杂、隐蔽，造成计量人员在对计量装置进行现场维护和故障处理过程中，经常找不到相关计量装置的具体位置，浪费了大量的时间、人力和物力。因此，对于大量的用户和计量装置，仅依靠人脑记方位并不现实。

电能计量工作是电力企业的一项重要工作，也是电力企业和用户建立信任关系的关键。电力市场的快速发展要求电能计量工作在保证计量准确、可靠的同时，还必须能够及时有效地对现场计量装置进行定期维护和故障抢修。这些都必须依靠科技的进步和发展才能实现。随着数据库技术、地理信息技术、网络技术等IT技术的飞速发展，促使企业在计量装置上必须采用新的技术手段进行管理。

目前，随着国家电网公司在生产、营销等各个环节自动化、信息化水平的逐步提高，电力计量工作已经迈上了新台阶。相比而言，计量点现场管理由于涉及到地理信息、车辆交通等内容，亟需一套系统进行全面管理[1]。

1 系统关键技术

地理信息系统(Geographic Information System,GIS)是一种十分重要的、特定的空间信息系统。它是在计算机软、硬件系统的支撑下，对部分或整个地球表层空间中的有关地理分布数据进行采集、储存、运算、管理、分析、描述和显示的技术系统。GIS系统已经广泛应用在不同的领域，是用于输入、存储、分析、查询和显示地理数据的计算机系统。GIS系统可以分为人员、数据、硬件、软件、过程五部分。计量装置GIS系统则是建立在GIS技术之上，全面管理海量计量装置的一套地理信息应用系统[2,3]。

文章以电力公司的计量装置为研究对象，采用Java语言结合GIS二次开发平台在GIS空间数据和属性数据库的基础之上设计计量装置GIS系统。计量装置GIS系统主要由基础硬件网络支撑平台、软件支撑平台、数据库系统、专业应用系统组成。

计量装置GIS系统支撑平台选择Arc GIS 9.2系列软件包组成的GIS应用系统。Arc GIS 9.2系列软件都是基于核心组件库Arc Objects(AO)搭建的，AO组件库有3 000多个对象可供开发人员调用，为开发人员集成了大量的GIS功能，可以快速帮助开发人员进行GIS项目的开发。Arc GIS Engine(AE)中的组件接口、方法、属性与AO相同。Arc GIS 9.2具有简洁、易用、灵活、可移植性强等特点，它融合了现有的许多主流技术，是一个全面的、可伸缩集成的系统，并可以满足设计者不同应用阶段和层次的需求[4]。

数据库管理软件选择Access数据库软件。Access是一种基于Windows的桌面关系数据库管理系统(Relational Database Management System,RDBMS)，提供了表、窗体、页、宏、报表、查询、模块7种用来建立数据库系统的对象;提供了多种生成器、向导、模板，将数据存储、界面设计、数据查询、报表生成等操作规范化;使得建立功能完善的数据库管理系统更加方便快捷，也使得普通用户不必编写代码，就可以完成对数据的管理任务。Access管理的7种对象都存放在后缀为.mdb的数据库文件中，便于用户的管理和操作。Access是一种面向对象的开发工具，利用面向对象的方式将数据库系统中的各种功能对象化，并将数据库管理的各种功能封装在各类对象中。它将一个应用系统当作是由一系列的对象所组成，对每个对象都定义一组方法和属性，以定义该对象的外观和行为，用户还可以根据需要给对象扩展属性和方法。通过对象的属性和方法完成对数据库的管理和操作，在很大程度上简化了用户的开发工作[5,6,7,8]。

计量装置GIS系统采用Java语言进行二次开发，Java是一种简单的、分布式的、面向对象的、健壮安全的、解释型的、可移植的、结构中立的、性能优异、多线程的动态语言。Java提供类、继承和接口等原语，它全面支持动态绑定，也完全支持组件对象模型(Component Object Module,COM)组件机制，这就为Java和AE的完美结合奠定了基础。Arc GIS 9.2中的AE for Java SDK组件使得在Java环境下的GIS二次开发变得更为简单、方便。

2 计量装置GIS系统设计

2.1 系统架构

计量装置GIS系统是对电力公司计量装置地理及属性数据采集、维护和计量装置方位查询、定位的统一平台。系统主要由数据库服务器、应用服务器、专用交换机、工作站和具有GPS导航功能的个人掌上电脑(Personal Digital Assistant,PDA)等设备组成。系统架构设计如图1所示。

后台数据库服务器和应用服务器操作系统选择Windows 2000/2003 Server，各系统前台和工作站可采用Windows 2000/XP操作系统。

计量装置GIS系统构架于电力公司局域网之上，是一种管理计量装置属性和地理位置的基础信息系统。系统主要分为数据服务层、应用服务层和客户程序层。整个系统采用客户端/服务器(Client/Server,C/S)与浏览器/服务器(Browser/Server,B/S)结构相结合的体系结构。在录入、编辑与维护计量装置地理数据、设备属性时，采用C/S模式，以保证对地理数据的及时更新，及满足专业人员对有关数据进行各种综合分析的需要。计量装置地理信息的发布、可视化显示以及空间地理信息的综合查询、统计则采用B/S模式，便于用户对计量装置进行空间信息的浏览、查询，运行管理人员可以在工作站或与电力公司局域网连通的任何电脑上，通过浏览器，在Web上访问本计量装置GIS系统。

PDA主要实现与GIS系统之间的计量装置地理信息和设备属性的数据交互。采用带GPS功能的PDA采集所辖范围内的计量装置地理坐标、设备属性，以及某次现场作业的路线信息，采集的数据通过软件单个或批量导入到GIS系统中。导入方式为：PDA采集数据完成后，将其与电脑连接，通过接口程序可以查看采集到的数据，确认无误后，导入GIS系统中。如果需要到现场对某计量装置进行维护，则将该计量装置的相关地理位置数据导入到PDA，利用PDA的GPS导航功能，定位该计量装置。

2.2 系统数据库设计

在进行计量装置GIS数据库设计时，通过图层管理、数据分层、属性编码和空间索引设计，建立空间数据库，然后进行属性数据库设计，最后建立空间数据库与属性数据库的连接关系。数据库结构设计如图2所示。

在属性数据库中主要存储计量装置的参数信息，如设备的电压等级、设备型号、计量点类型、规格等。计量装置属性数据都存放在后缀为.mdb的数据库文件中，便于用户的操作和管理。在空间数据库中主要存储计量装置各类通用GIS图层信息，包括背景图层，设备图层，如各级别的计量点、终端和相关计量设备的图层信息和位置数据。

系统在Java环境下引入AE类库实现对AE类库的调用，并通过JDBC-ODBC连接实现对Access数据库的操作，从而实现空间数据和属性数据的联动操作。系统通过应用程序的用户接口得到用户操作的关键信息，经过Java语言处理后，将信息调入Arc GIS 9.2的类库和Access数据库进行处理并将结果反馈到用户界面，从而实现用户对计量装置的计量点信息查询、地理信息查询和相关属性查询。对数据库的更新功能主要是对Access数据库中计量装置的地理信息和属性数据的添加、编辑操作。

运行在GIS平台下的Arc GIS 9.2应用软件能够很好地支持Access管理的计量装置空间数据库和属性数据库，Java语言在JDBC-ODBC的桥接模式下也能够很好地实现对Access数据库的访问和操作。

3 系统主要功能及应用

3.1 计量点地理信息管理

建设计量装置GIS系统，通过PDA采集并录入重要计量点、表计、终端等设备的地理坐标，录入其主要的属性信息。

管理人员可以在地图上分类查询各计量点的位置，对计量点位置、设备属性等进行编辑，并生成各类专题图统计图形。

该系统对计量点地理信息管理功能主要体现在以下几方面。

1）地图分图层显示。

加载并显示各类通用GIS矢量数据的图层信息。包括背景图层，如行政区域、道路、河流、街区等;设备图层，各级别的计量点、终端等计量相关设备的图层。

2）设备编辑。

录入和编辑计量点等图层的属性、位置数据，对于重要计量点及其他用户关心的图形对象，可以在地图窗口中使用编辑工具进行数据录入、修改等操作。也可对数据进行批量导入，系统提供接口，从EXCEL文件、文本文件等外部数据源批量导入设备数据，包括地理坐标和属性信息。

3）地理查询。

既可以根据属性也可以根据地理范围查找。打开查询对话框，根据条件查询计量点等设备的信息，可以将地图定位到查询到的计量设备，并以高亮的选中状态显示。

3.2 计量点台账管理

计量点台账管理主要体现在系统对计量设备字典、台账录入、台账编辑、报表统计等方面的管理。

1）设备字典。

定义了电能计量相关设备类型维护功能，可以增加、删除设备类型。系统提供数据字典功能，规范设备属性中的参数信息，如计量点类型、电压等级、规格等。此功能只有管理员才有权限操作。

2）台账录入、编辑。

系统提供计量设备属性录入界面，其中设备类型、参数信息等是从设备字典中获取，保证信息录入的规范性。系统提供单个设备的台帐录入，也提供从外部数据源批量导入，另外也可通过接口从其他系统导入已有的数据。系统提供台帐浏览功能，可按照单位、类型、参数等进行查询、浏览。系统还提供了台账信息编辑功能。

3）报表统计。

系统提供计量设备统计功能，用户还可以自己输入条件，选择需要的字段，生成自定义报表。系统还可以查询并生成故障、缺陷、消缺率等数据的报表[9,10]。

3.3 PDA数据采集与导航

该部分功能主要表现在以下2个方面。

1）现场采集。

主要包括采集坐标点、采集巡视路线和数据导入。工作人员到达现场后，打开PDA上的数据采集程序，自动记录当前地理坐标，然后输入必要的属性信息，如设备名称、类型等;如果需要，还可以输入一些修正数据，如计量点难以靠近时，可以输入计量点距离录入的坐标偏移多少米等数据，录入完成后，保存在PDA中;需要采集某条路线时，在出发之前打开PDA上的数据采集程序，输入记录的时间间隔等参数。开车或步行的方式到达计量点后，输入名称等必要的数据，结束采集程序，则该路径的坐标信息已经保存到PDA中;采集数据完成后，将PDA与电脑连接，利用接口程序将采集数据导入GIS系统中。

2）定位导航。

当需要到现场对某计量装置进行维护或故障抢修时，通过B/S模式登录GIS系统，查询该计量装置的计量点信息，查出后，将该计量装置的相关地理位置数据导入到PDA，作为计量人员的移动工作平台，通过PDA的GPS导航功能，定位该计量装置所在的区域和具体位置，并计算出最佳路线，然后按照PDA提供的最佳路线，到达现场对该计量装置进行相关维护。

4 效果分析

通过对计量装置GIS系统的设计和应用，计量装置运维单位可以对其所辖计量装置进行更加高效、更加科学的管理。计量装置GIS系统的实用价值主要有以下4个方面。

1)在电力公司局域网范围内，可以实现所有计量装置的地理信息资源共享，使得计量装置的维护和管理工作更加透明化、标准化和信息化。

2)通过系统可以查询近期需要定期轮换或校验的计量装置，便于计量管理人员制定工作计划，在很大程度上，可以快速提高计量人员管理和维护计量装置的工作效率，节省大量的人力、物力和财力。

3)计量装置故障时，可以通过系统查询，迅速对该计量装置进行定位，并通过PDA提供的导航功能，保证计量人员能够及时到达现场，可以大大提高计量装置故障处理的时效性，有利于减轻计量人员的工作压力，提高计量专业的工作绩效，提高客户的满意度。

4)计量装置GIS系统具有很强的科学性和实用性，并且维护、操作简单，为保证计量装置的安全、稳定和经济运行，提供了有力的技术支持。

5 结语

计量装置GIS系统的设计充分利用了现代化的数据库技术、网络技术和计算机技术，文章以计量设备为主线对GIS系统进行了设计和构建。该系统具有强大的计量点地理信息管理功能、计量点台账管理功能和PDA数据采集与导航功能，为计量装置的管理与维护搭建了一个基于空间地理信息数据的集成化管理平台。系统的设计与应用不仅可以避免计量人员由于不熟悉地理环境而找不到现场计量装置的困扰，而且有利于提高计量人员的工作效率，提高计量装置的管理水平，使得计量装置管理实现标准化、信息化[11]。因此，该系统将是一个具有管理科学化、操作简单化、应用实用化的计量装置地理信息管理平台，具有很高的推广价值和广泛的应用前景。

摘要：针对目前计量装置在管理和维护过程中存在的问题,结合地理信息技术、数据库技术和网络技术,文章提出了基于GIS的计量装置GIS系统设计方案。在研究该系统关键技术的基础上,对其总体架构、实现方式、数据库等方面进行了研究和设计。结合GIS系统的特点,深入研究了该系统在实际应用中需实现的主要功能以及实现方式。采用计量装置GIS系统既可以提高计量人员的工作效率又可以提高计量装置的管理水平。

关键词：计量装置,地理信息系统,数据库

参考文献

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GIS设计 第11篇

摘要：在我国的配电网络发展的过程中，设计和规划工作的质量是非常关键的，因为其自身的质量直接影响到了电力企业的运行质量，而当今技术的不断发展使得我国的电网建设水平也有了非常大的提升，本文主要分析了GIS系统在配电网规划设计中的应用，以供参考和借鉴。

关键词：配电网规划设计；GIS系统；应用

配电网规划的过程中具有很多特点，它规模比较大，同时在这一过程中通常要划分成不同的阶段，每个阶段都有不同的目标，同时很多因素都会影响到其自身的精确性，工程本身有着非常大的复杂性，在工程建设的过程中一定艺对未来的发展趋势有一个全面的评测，传统的方式已经不能适应当今时代的发展需求，所以在实际的工作中将GIS技术应用到这一过程中可以十分有效的提高规划方案的高效性和科学性。

一、GIS系统在配电网系统中的应用现状

配电网系统管理的过程中，如果能够使用GIS系统，就可以实时了解每一种设备的运行情况，同时还能根据其运行的数据对重要的参数进行计算。对配电线路和电力系统予以全方面的控制，这样就可以更加有效的降低电路运行过程中出现异常现象的概率，确保供电过程中的稳定性。因此，我们说GIS技术是实现数字化和智能化管理的一个非常重要的条件。

二、基于GIS系统的配电网规划方法

1、空间负荷预测

空间负荷预测是配电网规划的基础，主要包括总电量和分类电量预测、总负荷和分类负荷预测、负荷分布预测。

（1）一般情况下，空间符合预测都是按照用地类型和负荷的特征对供电区域进行划分的，在划分之后再对么的哥小区域的负荷予以预测，所以空间负荷就是将总负荷划分成不同小区域的过程。我国的小区负荷预测的过程中通常采用的是负荷密度法，这种方法通常是自下而上开展的，工作的一个重要任务就是对负荷密度进行预测，但是其也存在着比较明显的不足，比较明显的就是这一过程中会严重受到主观因素的影响。分类分区测量法在实际的应用中是对统一负荷所带来的误差予以弥补，这种方法在操作上十分的容易，不需要完成大量的计算，但是结果的精度不高。而基于模糊算法和神经网络的聚类分析方法在应用的过程中可以充分的考虑到不同因素对负荷所产生的影响，计算的精度高，所以在没有充足历史数据的小区会体现出极大的优势。

（2）基于GIS系统的预测实现方法。由于GIS系统的强大功能，因此将GIS系统引入空间负荷预测，可以极大地降低数据收集、分析和处理的难度和工作量。本文以网络聚类分析方法为例，介绍基于GIS系统的负荷密度法的实现方法。

首先按负荷的性质将负荷分为：居民生活负荷、商业负荷、农业负荷、工业负荷和其他等几类。利用GIS系统的功能，将规划区域划为若干小区，收集小区内各类负荷及其相关因素的历史数据和各小区的未来负荷分布数据。

然后采用聚类分析法对收集到的各类数据进行聚类分析，同时按照规划部门提供的小区用地规划来提取分类数据与待测数据的隶属度，最后通过修正量计算，求得相应的小区负荷密度。因此，空间负荷预测可以转化成小区负荷分布预测，在此基础上再进行负荷叠加运算即可以求出负荷的空间分布。

2、变电所的地理位置及容量优化规划

在负荷空间预测的过程中，在得知了每个小区负荷值和分布规律的基础上，如果要可以更好的满足以后负荷发展的实际需求，就一定要使用GIS技术，在该技术的基础上对变电所的地理位置和容量进行改进和完善，最终得出目标年和中段当中每一年的待建变电所的具体位置和容量，这样就可以更好的对电网投资建设所使用的费用予以严格的控制。

具体来说，我们在实际的过程中可以利用已经得到的空间负荷对相关的信息进行预测，在GIS系统的协助下，可以在规划区内的电子图纸上搜索到变电所可能建设的位置，这样也就从大范围内已经选定了一些可以建设变电所的位置，在实际的工作中要考虑到配电网设计的多样性，这样就可以在先对变电所的具体位置和具体的容量进行合理的计算，然后将整个建设周期划分成不同的阶段，在这一过程中要选择出一些满足投资限额，同时也满足负荷要求的一些建设方案，之后选择最佳方案作为建设方案。

3、网络结构优化规划

在完成空间负荷预测和变电所的地理位置及容量优化规划这两个步骤的基础上，紧接着进行的就是网络结构的优化规划。

网络结构优化是通过建立非线性混合整数规划模型，在负荷需求、变电所的地理位置及容量、变压器和线路的容量限制和功率平衡等诸多条件的约束下，规划出目标年和中间各阶段各年度高压和中压配电线路网架结构，同时力求规划水平年各项费用之和最小。

网络结构优化规划结束后，就可以依托GIS系统，在電子地图上形象地显示出各规划年度的网络结构，以及具体的线路信息（包括线路型号和长度、投建改建年份、所属变电所等），这样就可以在地图上直观地看到网络的扩展和分阶段目标。

三、GIS系统在配电网规划设计中的应用优势与瓶颈

1、GIS系统在配电网规划设计中的优势

（1）GIS系统具有强大的运算功能、直观的图文查询功能，大量减少了规划人员工作量，在确保规划成果质量的情况下，极大提高了设计工作效率，实现了质量和效率的同步提升。

（2）依托GIS系统进行配电网规划，可以将传统规划过程中的许多定性指标加以量化，提高了配电网规划工作的精益化，提高了规划成果的科学性和实用性。

（3）基于GIS系统的配电网规划进一步提高了规划工作流程的标准化，对企业整体规划设计水平和管理水平的提高起到促进作用。

（4）有助于GIS系统数据库相关数据的积累，便于随经济、社会的发展，对配电网实施滚动规划，使配电网规划与城市规划同步，与环境协调一致。

2、GIS系统在配电网规划设计中的应用瓶颈

（1）GIS系统在电网规划工作中的推广应用尚需时间、随着GIS系统在电力系统的推广，其应用前景非常广阔，其初期主要集中应用在设备运行和抢修工作中、设备管理部门能够利用GIS的基础信息结合其他设备运行监控系统的信息合理调度，提高抢修效率，但该系统在电网规划专业的应用处于试验阶段，所开发产品带地域特点明显，尚处于推广过程中，系统的可复制性和普适性需要进一步提高。

（2）GIS系统创建初期投入较大、该系统需要基于强大的硬件和软件支撑，而完整而高精度的区域地理信息需要向国上部门购置，这使得该系统前期投入较大，使得经营效益一般的地区望而却步，在仅经济发达地区推广应用效果较好。

（3）系统数据积累需要较长过程、传统配电网规划的历史基础数据无法完全满足该系统的需求，要提高系统规划方案的精确性仍需要在多年运行过程中积累实际历史数据。

四、结束语

在配电网络设计和规划的过程中，需要非常多的数据进行详细的科学的分析，同时还要对其未来的发展方向有一个比较合理的预测，这样才能更好的保证配电网规划和设计的质量。传统的设计方式已经无法满足当今时代的发展需求，再加上当前又出现了GIS技术，所以这项技术也必将成为配电网规划和发展的一个重要的趋势。

参考文献：

[1]王卫涛.GIS系统在配电网络中的应用[J].科技创新导报.2010（04）

GIS设计 第12篇

关键词：GIS,MapX,训练系统,军事标图功能

0 引 言

近年来, 随着计算机技术的发展, 以计算机为基础的现代训练模拟技术应运而生, 并在世界各国部队中得到普遍运用, 以加强作战人员的训练。德国陆军已经开发了“阿尔马克”作战训练中心, 美国研制的近战战术训练模拟器已经被其装甲部队采用并进行训练, 英国皇家海军联合战术训练系统是世界上目前惟一最大的训练系统, 我军的模拟训练系统也有了一定的发展。日前, 北京军区某通信总站运用自主开发的通信训练模拟系统对新战士进行岗前培训, 使岗前训练周期缩短了4个月。目前各种类型的训练系统层出不穷, 但大多都建立在C/S模式下, 并且不能由GIS平台支持, 不能利用现代计算机技术高效地实现辅助指挥, 加上由于C/S模式自身的局限性, 导致系统的推广应用受到了很大程度的限制。

随着网络技术的发展, 尤其是.NET技术的飞速发展, 使得实现较为复杂的网络系统设计已成为可能, 也为系统的集成和二次开发提供了一个平台。为了满足通信指挥训练的实际需要和网络应用进一步发展的要求, 在此提出了一种B/S模式下基于GIS的通信指挥网上训练系统设计。

1 GIS及其控件简介

地理信息系统 (geographic information system, GIS) 是整个地球或部分区域的资源环境在计算机中的缩影, 是反映人们赖以生存的现实世界的现状与变迁的各类空间数据及描述这些空间数据特征的属性, 是在计算机软件和硬件的支持下, 以一定的格式输入、存储、检索、显示和综合分析应用的技术系统[1]。

GIS的基本功能包括空间数据输入、数据处理、数据存储与组织、空间查询与分析、图形与交互显示等。

MapX是基于ActiveX技术的可编程组件, 是在MapInfo公司为Microsoft Office开发的可视化地图组件DataMap的基础上推出的。它提供了真正的对象联接与嵌入控件, 能够同标准的编程语言, 如delphi, VB, VC++等结合进行开发[2,3]。MapX具有如下特点:

(1) 按图层组织计算机地图, 可以与数据库中的图表实现真正的交融。

(2) 使用的图层为矢量图层, 可以进行无限的放大或缩小。

(3) 采用组件技术, 缩短程序开发周期。MapX可以脱离MapInfo平台运行, 并且提供了一个流线化的对象模型, 大量的方法和事件, 高效的属性页和默认值, 以及其他向导, 以此来帮助简化应用开发[4]。

该系统利用VC++编译器进行编程, 在整个开发过程中, 根据具体功能要求, 采用了基于组件技术的二次开发, 在本系统设计中, 二次开发主要是通过与MapX控件的集成, 将电子地图功能嵌入到本系统中。

2 系统设计

2.1 总体设计

“通信指挥网上训练系统”是以总队指挥自动化信息网为平台, 为各级领导机关提供相关通信信息及通信人员训练服务而建立的通信训练平台。系统包含了人员、信息管理、模拟训练、指挥辅助决策、信息综合网络发布等子系统。系统总体设计图如图1所示。其中, 模拟训练子系统为核心部分, 采用VC++与MapX相结合进行二次开发, 内容主要包括军事标图、训练指定想定作业、创建新的想定作业、数据库操作等几大部分。在此重点对这一子系统进行设计分析。

2.2 主要功能模块设计

2.2.1 用户信息管理模块

负责用户权限管理、用户信息管理等业务。系统权限层次划分为参谋、高级参谋、专家、系统管理员[4]。

(1) 参谋。

为权限最低用户, 也是该系统的主要服务对象, 通信人员均可以通过网络申请成为参谋, 以用户名和警官证号双重登陆后进行个人信息修改、资料检索、学习案例、训练等。只可以查看自身信息。

(2) 高级参谋。

通信部门的领导登陆可以申请成为高级参谋, 登陆后在进行学习、训练的同时, 还可以查看各参谋的信息, 并对各参谋的训练效果进行评价。

(3) 专家。

由系统管理员任命生效, 一名专家可以参与多个参谋和高级参谋的指挥训练任务, 专家的权限在于给所负责参谋的训练进行评判。

(4) 系统管理员。

为系统最高权限用户, 负责高级参谋和专家的任命工作, 以及数据库的全面维护管理。同时可以根据需要对各用户权限进行进一步划分。

2.2.2 军事标图模块

由于军用地图的绘制要求精度高, 保密级别高, 不允许未经上级批准的单位和个人擅自制作军用地图。因此, 对军用电子地图大都是进行二次开发, 以满足训练和作战等需要。

该模块负责作战区域和行动路线的军事标图, 标图的目的是把信息用可视化的形式在地图上显示出来, 以方便从地图上观测各种数据[6], 结合所选择的通信装备进行数字化标图, 给作战人员一种直观的印象。在标图的过程中, 可以实现重点部分的放大或缩小, 实现通信指挥训练过程中图上基本作业功能, 以达到提高受训人员识图用图能力的目的。

MapX在VC++中实现标图主要包括电子地图功能的嵌入以及根据实际需要完成的各项应用功能[7]。

(1) Project>Ad To Project>Files, 选择MapX.cpp和MapX.h (即将MapX支持类库加入工程文件) 。

这2个文件包含用于对MapX控件进行访问的类定义和方法实现。

(2) 定义一个CmapX对象:

(3) 声明一个常量:

View>Resource Symbols>New>name为IDC_MAP

(4) 对象实例的创建。

将 (1) 中两文件加入工程后, 用视图类的构造函数声明全局变量, 并在响应WM_CREATE消息的OnCreate () 函数创建地图对象, 代码如下[8]:

CMapX m_MapX;

m_MapX.Create (NULL, WS_VISIBLE, CRect (0, 0, 300, 300) , this, IDC_MAP) ;

(5) 图形工具。

包含实现图形的移动、放大、缩小、居中和地图的编辑等功能, 只需设定MapX对象的CurrentTool属性即可, 具体可调用以下函数来实现。

m_ctrlMapX.SetCurrentTool (miZoomInTool) ; //放大工具

m_ctrlMapX.SetCurrentTool (miAddPointTool) ; //添加点图元

2.2.3 专家评判模块

在对通信指挥人员的训练结果进行评分时还要负责对其长期训练效果做出客观评价。对于指定想定模块的训练由系统本身设定的正确答案对训练人员进行评分, 对于新的想定模块的训练由网上的专家进行评判。

3 数据库设计

数据库在一个系统中占有非常重要的地位, 数据库结构设计的好坏将直接对应用系统的效率以及实现的效果产生影响。合理的数据库结构设计可以提高数据存储的效率, 保证数据的完整和一致。同时合理的数据库结构也将有利于程序的实现[9]。本系统采用SQL Server 2005作为后台数据库管理系统。如何实现对数据库的访问是系统设计的重中之重。本系统采用ADO数据库访问技术, 以实现对数据库的设置操作和实时访问。由于在默认的情况下, VC++不支持ADO对象, 所以在通过ADO对象访问数据库时需要将ADO库文件导入到工程中。导入代码为:#import"c:＼Program FilesCommon FilesSystemadomsado15.dll"no_namespace rename ("EOF", "adoEOF") rename ("BOF""adoBOF") [10]。

4 结 语

在此从基于B/S结构的Web技术研究出发, 完成了通信指挥训练系统的设计和实现。采用B/S模式避免了客户端复杂的开发过程, 提高了系统的整体开发效率, 系统的可维护性和可扩展性好。根据实际情况, 采用了基于GIS的开发平台, 不仅满足了通信人员日常的基本训练需求, 还为处突、反恐、执行重大军事任务提供了一个经验平台。

该设计采用了B/S模式代替传统的C/S模式, 提高了系统的整体性能和开发效率;在Visual C++等编程工具开发的应用程序中, 以组件的形式直接将GIS功能控件MapX嵌入其中, 实现了地理信息系统的各类功能。

参考文献

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