浅谈基于电网管理的三维GIS平台设计与实现

1、浅谈基于电网管理的三维GIS平台设计与实现随着信息技术的迅速发展， 数字化的图形技术取得了重大进步， 3D3D 显示技术和虚拟现实技术在汽车、 社会建筑设计、 城市和数字地球等 领域得到了广泛的应用。国内电力企业信息化起步早，发展速度快， 电网运行管理领域已建立了各种高水平的应用系统。 在电网管理的可 视化应用管理方面， 目前使用的是单线图和地理信息地图的组合模型， 通过该网络的拓扑结构， 获得了电网的实时信息和位置信息来监视电 力传输和分配， 辅以各种不同的监测装置， 提升了电网信息化管理水 平。1 1 我国三维 G G 工 S S 研究现状目前我国的三维显示和虚拟显示技术在电力行业的应用主

2、要集中在 配电系统中， 尚未真正实现三维显示。 目前比较成熟的系统都是基于 GISGIS 系统的二维应用，通常用点和线表示电气设备，不能表示设备内 部本身的结构， 在其空间性能分析方面的局限性较大。 目前正在进行 的是三维网格显示区域方面的研究， 暂时尚未延伸到整个城市电网管 理。考虑到城市电网中大量的电力接收端，完成对需电方的输供电任务 成为电网的主要工作。 电力规划布局将直接影响到城市的供电可靠性， 经济性和可扩展性。通过 3D3D GISGIS 在电网信息领域的建设，充分利用 三维空间信息服务功能，借鉴地理信息系统的成熟应用集成， 可以提 供信息显示和快速分析，准确和直观展现完整的城市电

3、网。2 2 整体架构三维地理信息系统可以收集， 整理，汇总各电力设备在电网的信息， 以地理坐标为基础， 实现综合电网基于城市地貌和建筑特色的信息模 型组合，然后将这些模型一起通过网络发布， 使用户可以快速和完整 查询城市电网的历史、现状和规划的各种宏观和微观情况。 在平台上， 城市电网，电网变电站设备和城市建筑物之间的空间位置关系完全与 实际情况对应， 空间的三维坐标和任意点之间可以被测量， 从而再现 真正三维的城市电网的景观。 三维地理信息系统具有多级结构， 包括 模型层，表示层，综合查询和分析层和应用管理层。三维地理信息系统使用客户机 / / 服务器和浏览器 / /服务器的组合结构， 同时

4、支持单机和网络平台。 该服务器采用了流行的数据集中方式， 集 中管理空间数据， 方便了系统的维护和更新。 使用标准的客户端的模 块化设计， 不同的软件模块在不同的业务部门使用。 浏览器使用的客 户机使用常用网络浏览器，就可以实现在 WEBWEB 三维信息的访问和漫游 服务。系统设计包含 4 4 层: : 分别是模型层、表示层、综合查询与分析层及应 用管理层。2.12.1 模型层模型层具有以下功能 : :城市三维建模， 包括各种建筑物、 地形道路及 各种设施 ; ; 三维电网建模，包括架空线路、电缆井及变电站的相关设 备等虚拟现实和视景仿真。2.22.2 表示层表示层实现城市配网的三维鸟瞰、三维

5、漫游以及电网运行状态和电 网规划的全面展示， 包括潮流及功率棒图、 负荷分布图及电压等势图 等。2.32.3 综合查询与分析层综合查询和分析层可对城市配网多维度切片的查询，包括设备和电网历史信息、发展信息、基本参数、资产单位和城市电网层的分析， 也可以显示和分析功率流和负载分配的合理性。2.42.4 应用管理层应用管理层利用视景仿真和动态景观漫游等几种方式完成电网优化 方案操作评价和规划方案审查评估。 该平台作为城市的电网协同工作 和预警管理平台，可以迅速定位电网运行的目标场景。3 3 三维 G G 工 S S 功能设计三维 GISGIS 开发基于虚拟仿真系统，设计时应考虑三维漫游，并满足3D

6、3D 预警模型和查询操作的同时，充分利用现有的数据共享成果，同 时 3D3D 模型和仿真平台也可为其他系统提供调用服务。3.13.1 三维 GISGIS 界面设计系统 C/SC/S 端界面包括菜单栏，工具栏，图形化的导航工具区和图形 建模操作区。界面风格可以满足自定义模板的用户需求。在该平台上，3D3D 场景可任意角度漫游、缩放、旋转和三维空间独特的鸟瞰盘旋和系统定位等操作，同时提供全景透视、全屏、指南等功3.23.2 三维 GISGIS 相关数据组织设计由于三维地理信息系统相关模块功能的需要，产生大量业务属性数 据，这些数据被存储在相关的业务属性表单中。按照不同的类别，相 关的属性数据被分为

7、建筑物属性数据， 缆线属性数据和管道属性数据 等。随着数据库的文件系统管理方式不断趋向灵活，轻便，系统可以支 撑快速和强大的三维地理信息系统。 根据面向对象的空间数据模型的 思想，该层结构基于类、层和工作区域中进行组织。4 4 功能模块实现4.14.1 系统管理模块系统管理模块能完成对用户使用权限的设置，完成用户增加、修改 和删除等功能。系统可根据不同人员权限，提供不同的功能，并可以 实现不同的业务人员对应的图形操作、数据库操作等功能。4.24.2 综合展示模块4.2.14.2.1 多视点定义和编辑、二维与三维切换、鸟瞰图操作该模块用于实现三维鸟瞰图漫游的各种功能，如在几个观察视点中 选择在当

8、前视图的预定地面投影， 显示当前漫游的位置， 实现快速移 动，定位操作的功能。除了 3D3D 场景窗外，系统还可以实现 2D2D 场景图形窗口展示功能。二 维和三维窗口可以实现相关的窗口界面切换， 2D2D 和 3D3D 场景转换可以 互相提供对应场景的当前位置。4.2.24.2.2 场景操作该模块可以实现对场景各种操作和现场输出。利用鼠标和键盘，可 以从任何角度实现三维场景漫游。在三维空间中，实现实时漫游、步 行模式漫游和高空飞行模式漫游， 场景的可视区域缩放的模拟， 显示 所有的场景，显示或隐藏的环境和建筑物，可实现当前场景输出为BMPBMP 等图像。该移动通过鼠标，键盘的点击实现根据一定

9、速度自由移 动。4.2.34.2.3预设运动路径定义 该模块可以实现基于用户视点的预设路径，利用模型中的多视点的路线，包括高空鸟瞰街道周围的整体模型和重点道路穿行等日。 用户 可以修改默认漫游路径和速度， 并能将每一个预定义的运动路径增加 音频解说和背景音乐。4.2.44.2.4漫游线路定制 系统的漫游路线生成时将该路线设置漫游列表中，用户可以方便地查看路线列表，在列表中单击，系统会自动将漫游和路线保持一致， 使系统易于显示场景。 系统还支持用户自定义的飞行路径， 设置飞行 路线实现对重要设施观察和环绕方向飞行。 支持实时节点的编辑， 可 以设置路线参数， 实现人、车、船、飞机等任何模型在场景

10、中的运动。5 5 信息交换接口设计 接口具有高度的开放性，符合一定的标准需要支持不同的平台，不同的应用环境，其他系统和三维 GISGIS 可以通过 3 3 个层次实现服务调用。5.15.1 数据库访问三维地理信息系统和其他系统可以互相读取彼此的数据库视图，如涉及数据修改则开放存储过程， 则其他系统可以实现调用该过程。 数 据访问的关键词需进行唯一标识约束。 对方服务调用应当控制访问数 据库的权限叹5.25.2 SocketSocket 通信三维 GISGIS 和其他系统可以相互开放 SocketSocket 端口与对方通信，采用 SocketSocket 通信方式在以下场合使用 : :三维 G

11、ISGIS 客户端（其他系统本地客 户端）; ;其他系统客户端（本地三维 GISGIS 客户端）; ;三维 GISGIS 服务器端 （固定地址的其他服务器端 ）; ; 其他服务器商 （固定地址的三维 GISGIS 服 务器端）; ; 使用 SocketSocket 通信时，服务方应提供固定地址 （或本地）和固 定端口。5.35.3 组件调用三维地理信息系统和其他系统可以提供的 COMCOM 组件或网络组件的形 式为对方提供服务。 当一个组件被调用时， 系统所提供的通信服务组 件应具有低藕合的特点， 即服务方软件在失去响应的情况下， 不会导 致其他使用方软件的有关闭和错误情况发生。系统为与其他系统之间实现共享连接， 需设计开发相应的