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配电网地图信息系统设计

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摘要:针对配电网地图信息管理的实际需求,本文提出了一种基于GIS的配电网地图信息系统。为实现该系统,文章首先就系统的具体需求进行深入的分析和阐述,认为GIS配网地理系统需要具备数据存储、控价数据查询与处理,以及打印方面的能力。在分析其需求的基础上,提出采用MapInfo作为GIS开发的主要平台,同时在系统整体架构搭建方面,结合传统架构的优劣势,采用B/S架构进行搭建;然后对系统的功能模块进行了详细设计,并给出了部分主要的数据表。通过上述的设计,得到配电网地图信息系统主界面和部分操作界面,从而为配电网的信息化管理提供了更好的参考和借鉴。

关键词:GIS;配电网;地图信息系统;MapInfo工具;主界面

0引言

应用型地图信息系统是指具体应用于某个行业或者领域的GIS软件集合。随着我国社会经济的稳步发展,配电网的规模日益扩大,迫切需要利用应用型地图信息系统来管理越来越复杂的配电网线路。为了更好地实现配电网管理的自动化、科学化目标,本文就针对配电网的应用型地图信息系统进行研究,提出一套基于GIS的配电网地图信息系统设计方案。

1系统需求及主要开发平台

1.1系统需求本设计

主要用于配电网线路管理,面对日渐复杂的配电网线路,本文提出的基于GIS的配电网地图信息系统需要具备以下基本功能:首先,该系统需要具备准确快捷的空间数据查询功能,并且实现可视化管理,使系统用户能够对配电网地图、属性等信息进行高效的查询;其次,该系统需要具备将配电网的地理空间和相关属性数据进行一体化存储的功能,能够将这些数据作为一列来存储于系统数据库的表中,并且建立相应的数据检索机制来满足快速查找数据的需求;最后,该系统还需要具备周到的打印服务,能够为用户提供多种模板以及打印内容的选择,用户通过选择输入相应的条件,实现系统将页面内容自动生成图片并打印。

1.2主要GIS图形开发平台

目前,常见的GIS图形平台主要有ArcGIS以及MapInfo。从功能角度而言,这两者都具备较为强大的功能,但是通过对比可以发现MapInfo更适用于本文所提出的配电网地图信息系统,主要体现在以下方面:第一,MapInfo是能够将文字和图像进行紧密结合的一种软件工具,能够将地图数据与属性数据结合后,通过图形或者表格等形式来直观地向用户进行显示;第二,MapInfo具备查询及分析地图数据的功能;第三,MapInfo的数据库接口丰富,能够很好地满足与数据库进行信息交互的需求;第四,MapInfo集成了MapBasic开发工具,能够满足用户的多样需求;第五,MapInfo的成本比ArcGIS要低很多,从系统开发成本来说,显然MapInfo的性价比更高。综上,在设计方案中采用MapInfo作为GIS图形平台,不仅满足了实际需求,又节约了大量资金。

2系统总体设计

目前,主流的系统架构有C/S、B/S等模式。C/S模式能够利用两端硬件优势,但是该模式下客户机需要安装数据库程序以及图形平台,对客户机的要求较高,否则会影响运行效率。B/S模式如图1所示,该模式由C/S模式基础上发展而来,由Web浏览器来实现用户界面,由服务器来实现大部分的事物逻辑,而降低了前端的业务量。

3系统功能设计

根据配电网地图信息系统的需求分析,设计了地图操作以及数据管理两个主功能模块,以及若干子模块。

3.1地图操作模块

地图操作模块包含了地图的编辑、缩放、查询以及鹰眼图等四个子模块等。

3.1.1地图编辑

地图编辑是配电网地图信息系统的基础,该模块能够收集提取配电网络的所有地图信息,从而为系统其它功能提供电子地图信息。地图编辑模块主要通过以下几种方法来收集提取地图信息:(1)数字化仪是一种图形输入设备,将跟踪配电网络线段而采集到的坐标值输入数字化仪,能够生成对应的电子地图。此外,还可以通过CAD等工具软件对电子地图进行编辑,从而提高图像的质量;(2)扫描仪是一种以扫描的方式将图像转化为适用于计算机的数字信号的设备。通过扫描仪,可以将图纸上的原始地图信息扫描并转化为栅格数据结构,然后使用CAD等工具软件对图像进行编辑修改,通过降噪、细化等处理来提高地图图像的质量,并将其转化为矢量图格式。需要注意的是,使用扫描仪来采集地图信息,对原始地图图纸的质量、软件自动化程度等具有较高要求;(3)购买可以直接使用的商业性地图数据。目前常见的电子地图信息商品主要有卫星影像图、电子地形图等;(4)拷贝复制相关单位的原始地图数据文件。MapInfo支持的格式交换数据结构有MIF、MID以及DXF,MIF文件用于图形内容,MID文件用于文本内容,而.DXF是标准的CAD数据格式。因此,从相关单位拷贝复制的原始地图数据文件首先需要经过格式转换,形成MapInfo支持的MIF格式文件与MID格式文件,再通过操作MapInfo的Import命令来导入;(5)利用CAD、PS、AI等专业的图像绘制工具软件,进行地图的手工绘制。

3.1.2地图缩放

该模块主要功能是实现地图的缩放。用户通过点击工具栏中的“地图放大”和“地图缩小”选项,或者在地图界面上拖动鼠标,以简单的操作即可实现地图缩放。

3.1.3鹰眼图

顾名思义,鹰眼图就是像鹰一样从高处鸟瞰当前显示地图区域在配电网全图中的位置。在本系统视图界面中有选择工具,利用选择工具可以拖动鼠标来选择目标区域,选择结束后,视图界面会跳转至所选择区域的地图图像,此外,还会显示出所选择区域在整个配电网全图中的位置。

3.1.4地图查询

该模块将配电网全图中的每个对象以及对象的属性信息设为一个整体,因此,当查询某一对象时,能够同时查询到其属性信息。

3.2数据管理模块

数据管理模块的主要功能是实现地图数据、属性数据的输入、查询以及统计分析等功能,具体包括:设置配电网地图信息系统的环境;对配电网设备的相关数据进行配置、删改、添加等;挂接各个数据表;查看设备库编码;查看配电网设备与属性的关系等。数据输入功能方面,能够支持人工输入以及挂接各个数据库的输入方式,因此在很大程度上提高数据输入能力。数据查询功能方面,数据管理模块支持条件查询,将设备的空间位置、设备类型等作为查询条件。此外,数据管理模块还支持模糊查询。数据统计分析功能主要包含了地理空间数据统计以及属性数据统计,并且支持图表等形式的输出打印。

4数据库设计

配电网地图信息系统需要处理海量的地图数据和属性数据,因此必须建立高效的数据库。

4.1主要数据库表结构设计

鉴于地图数据与属性数据的各自特点,本设计采取将地图数据与属性数据分别存储于类型迥异的数据库中的办法,来建立设备库以及附表。设备库主要包括配电网各设备的数据类型,而附表则主要集成了设备实体的信息,并将其转化为对应设备的属性数据。

4.2数据库优化

为了提高数据库应用性能,在本文设计中对数据库进行了优化,具体方法如下:第一,通常来说,减少数据冗余可以达到节省数据库存储空间的目的,同时可以保持数据的一致性。但是,地图信息系统在进行检索时,若数据库表中相关列最少,就必须进行相当复杂的关联。由此可以得出,在某些情况下应当适当增加冗余,从而提高地图信息系统的效率;第二,当数据表主键需要组合若干列来构成时,可以增加标识列作为主键,在地图信息系统在进行检索时,由增加的标识列来替代若干列的组合。这种方法虽然会占用一些存储空间,但同时也提高了性能。

5部分系统功能实现

5.1主界面实现

5.2变电站添加实现

本文以“变电站添加”功能的实现为例,对上述配电网地图信息系统设计方案的实现进行展示。

6结语

本文所提出的配电网地图信息系统,在满足配电网地图信息管理需求的基础上,尽量节约开发成本,具有较高的性价比。通过地图操作模块和数据管理模块,以及各自的下级子功能模块,该系统能够周到全面地满足用户的操作需求。此外,通过数据库优化,能够有效地提高系统的数据处理性能。

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作者:林钰杰;吴丽贤 单位:广东电网有限责任公司佛山供电局

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