基于Web的电力企业地理信息系统

摘 要：结合衡水供电公司企业内部网络，针对目前城网改造引致城区配电网结构的变化，提出了在原城网配电自动化系统的基础上构建基于Web的电力企业地理信息系统，使全公司范围内的所有工作站均能方便地浏览到配电网图形、配电网实时数据和静态数据，以达到资源共享；同时，对采用以Browser/server方式为主、Client/server方式为辅的混合体系结构的方案实施进行了探讨。

　　关键词：地理信息系统；Intranet网络；GIS；电力企业；计算机应用

　　衡水供电公司配电自动化系统自1998年投入运行以来，积累了大量的数据。原有的GIS系统实现了基于网络的数据维护和静态、动态数据的查询。随着城市电网改造的快速推进，把这些基于地理信息的可视化的数据提供给各部门浏览、查询，避免数据的重复录入，提高数据的使用效率，即构建基于Intranet的企业级WebGIS就很必要。?WebGIS的目标是:在配电自动化系统中维护的GIS 数据，能够通过公司内Intranet网络，使全公司范围内的工作站均能浏览到配网图形和配网实时数据、静态数据，实现资源共享。?

1开发平台的确定

　　MapXtreme 是MapInfo公司推出的用于Internet和Intranet的应用服务器级产品，在互联网上可实现数据的可视化，揭示数据之间的关系和发展趋势，它采用标准的TCP/IP协议，通过HTTP 进行文档和文件传输，在浏览器端为标准的HTML语言，任何支持HTML的浏览器都可正常运行。

　　通过MapXtreme可以在网上发布基于电子地图的应用系统。用户只需在机器上安装浏览器（如 IE 或 Netscape）即可访问存放在服务器端的空间数据，方便地对地图进行放大、缩小、漫游、查询、统计等操作。此外，MapXtreme还提供了许多强大的地图化功能以满足用户不同层次的需要。

　　MapXtreme能够将矢量地图转化成GIF或JPG格式的栅格图象，并提供Java或ActiveX的 Widget，完成多平台上的地图缩放或平移等操作。由于传递到浏览器端的只是一幅经过高度压缩的栅格地图，而真正的矢量地图及数据仍保留在服务器端，因此减少了网络传输负担，也降低了原始数据被盗用的可能［1］。

　　MapXtreme还可以在网页上增加信息可视化的功能，提供包括专题地图、缓冲区分析、地图编辑、地图显示、图层控制、空间选择等全面的地图功能。?

2系统设计结构

　　WebGIS软件是面向公司的生产和管理人员，依附于主站系统服务器的分布式实时配电 AM/FM/GIS 软件。其界面风格和操作方式与GIS工作站保持一致。系统分为服务器端（BSRV）、客户端（BCLNT）2部分，结构如图1所示。

　　在MapXtreme的工作方式下，所有的地图数据和应用程序都放在Server端，客户端只是提出请求，所有的响应都在Server端完成，只需在Server端进行系统维护即可，客户端无须任何维护，大大降低了系统的工作量。由于采用B/S方式，不仅可满足目前各点的需求，今后用户数还可以任意增加，符合发展潮流。对数据的修改更新可由服务器端集中处理，也可由各分站修改后通过C/S 结构传输上报。

3数据库的设计?

3.1GIS数据库的特点

　　GIS数据库不仅有与一般数据库数据性质相似的地理要素的属性数据，还有大量的空间数据，即描述地理要素空间分布位置的数据，且这2种数据之间具有不可分割的联系。在建立GIS数据库时，不仅应遵循通用的数据库原理，还必须采取一些特殊的技术和方法，以解决空间数据管理的问题。

　　空间数据的拓扑关系模型是地理信息系统的基础。MapInfo采用“空间实体+空间索引”的拓扑关系模型。　　该模型的基础是“空间实体”。空间实体是地理实体的抽象，主要包括点、线、面3种类型。每个空间实体对象都维护着自己的所有属性，多个空间实体组成一个图层。

　　“空间实体+空间索引”模型的空间查询功能是通过空间索引技术来实现的。空间索引的目的是对给定的空间坐标，以尽快的速度搜索到坐标范围内的空间对象。MapInfo采用R-Tree技术将空间实体的最小外接矩形存储在索引中，并按从大到小的顺序进行索引搜索。建立了空间索引，就能快速地进行空间分析。“空间实体+空间索引”模型对某个对象的更改不会影响到其它对象的定义，所以其空间数据的可维护性较强［2］。?

3.2数据库的设计原则

　　GIS系统中涉及的数据包括图形矢量数据、空间属性数据和工程管理数据。为增强系统数据处理的灵活性，采用分开存储的方法。图形矢量数据以MapInfo标准文件格式存储在特定目录下，图形中每个地物均有其对应的唯一的标识（ID号），系统以此为索引建立该地物的图形数据文件。空间属性数据与工程管理数据均采用MS SQL Server来存储，各地物属性记录的关键字为图形文件中该地物的ID号，由此便实现了图形文件与属性文件的一一对应关系。

　　根据GIS属性数据特点，系统选用关系数据库结构，以记录组(或数据表)的形式组织数据，便于利用各种实体(图形)与属性之间的关系进行数据存取和变换，不分层也无指针，以建立空间和非空间数据之间的关系为主要目标来组织数据。 ?

3.3WebGIS的数据组织

　　MapInfo采用双数据库存储模式，即其空间数据与属性数据分开存储。属性数据存储在关系数据库的若干属性表中，而空间数据则以MapInfo的自定义格式保存于若干文件中，二者通过一定的索引机制联系起来。为提高查询和处理效率，MapInfo采用层次结构对空间数据进行组织，即根据不同的专题将地图分层（图层还可以分成若干图幅），每个图层存储为若干个基本文件。?

4WebGIS实现的系统功能

4.1地图控制功能

　　a. 图层控制。系统可以分层控制设备的显示属性，如线路、开关、刀闸、变压器、变电站、街道、建筑等。

　　b. 图形无级缩放功能。对图形进行开窗放大、缩小、移动、拖动、漫游等功能。

　　c. 图形显示的“鹰眼”功能。系统可同时显示全景图视窗和局部区域图视窗；在全景图上可移动当前视窗所处的地理位置，而在局部区域图上进行缩放和移动又可以在全景图上得以反映，这样可方便地了解全局和局部的关系。

　　d. 图形信息疏密效果协同校正功能。系统在进行无级缩放时，可自动根据当前视窗的比例尺，调整显示图层数和某一图层中信息量的疏密关系及效果，保证最佳的视觉效果和最快的显示速度，系统提供的参数设置对话框可以根据需要设置系统最佳的疏密效果。

　　e. 关闭地理背景。可以将地理图形设置成不同的图形分类，如系统将图形分为地理背景层和电力设备层2类，系统对类的操作可以大大提高对地图控制和操作的效率。选择菜单功能，可以将建筑物、街道、水系、绿地等非电力设施图层关闭。

　　f. 关闭电力设施。关闭所有电力设施，如线路、杆塔、刀闸等。

　　g. 开地理背景、打开电力设施。

? 4.2图形查询功能

　　WebGIS可实现点击查询、分项查询、树形查询（变电站查询）等图形查询功能。

4.3图形统计功能

　　WebGIS可实现矩形统计、圆形统计、多边形统计、按线统计、SQL语句统计等图形统计功能。?

4.4实时量显示及其它功能

　　a. 实时量显示。WebGIS与系统主站之间是相互关连的，通过调用接口函数，就可以将后台的实时量很直观地显示在GIS图上。

　　b. 统计标尺功能。可统计地图上任意线路或道路的长度。

　　c. 图层标注功能。可将地图上的地理对象使用要求的属性值在地图上显示标注出来，这样地图上所有的标注信息将按照自己的意愿来显示。

　　d. 导航窗口功能。可以生成一个全图的缩略窗口，将全图窗口与地图全图对应起来。

　　在导航图上点击鼠标右键，弹出放大/缩小和移动菜单，选择放大/缩小，在导航图上拉出想要在地图上显示的矩形窗口，地图将连动显示拉出的矩形窗口位置的地图位置及大小。选择移动菜单，可以在导航图上移动矩形窗口（红色矩形）的位置，地图将联动显示。

　　同样，在地图上任何与地图有关的操作（移动、放大、缩小、重构），在导航窗口上同样可以联动地显示出来。?

4.5高级应用功能

　　a. 统计及模拟功能。将开关进行模拟断开操作，能够将影响到的线路及其它电力设备在地图上显示出来。

　　b. 供电电源分析功能。能够寻找线路的供电电源方，即变电站。

　　c. 沿线巡视功能。能够寻找线路的供电电源方或用户侧方，即变电站或终端设备。

　　d. 单线显示功能。用来在地图上显示线路上所用的电力设备，包括开关、线路、变压器、刀闸等。

5结论

　　系统初步完成了基于配电地理信息系统之上的WebGIS的开发，主要特点如下：

　　a. 在MapInfo平台基础上，针对电力系统的特点，适当拓展了图形的拓扑结构。

　　b. 完成了WebGIS与配电SCADA系统的一体化设计。

　　c. 在结构上保证了系统的灵活配置，可任意增加Web站点。

　　d. 解决了地理图形网络传输的速度问题。

　　e. 实现了公司局域网内对配电地理信息的Web查询，达到了资源共享的目的。

参考文献

［1］罗云启，罗毅. 地理信息系统MapInfo应用大全［M］. 北京：希望电子出版社， 2001.

［2］Gunnit S.Khurana(美),Balbir S.Khurana(美). Web数据库的建立与管理［M］.北京：机械工业出版社，1997.