周建飛

(國(guó)網(wǎng)湖南省電力公司電力科學(xué)研究院，湖南長(zhǎng)沙410007)

基于ArcGIS Server的湖南電網(wǎng)環(huán)境地理信息系統(tǒng)研究

周建飛

(國(guó)網(wǎng)湖南省電力公司電力科學(xué)研究院，湖南長(zhǎng)沙410007)

針對(duì)湖南電網(wǎng)電磁環(huán)境糾紛日益增多的情況，建立一套從預(yù)防、管理到咨詢決策一體化的湖南電網(wǎng)環(huán)境地理信息系統(tǒng)。本系統(tǒng)以現(xiàn)有的各類環(huán)境數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，集成湖南電網(wǎng)110 kV及以上變電站和輸電線路地理信息數(shù)據(jù)庫(kù)、基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)庫(kù)，開發(fā)基于B/S模式的湖南電網(wǎng)環(huán)境敏感點(diǎn)(區(qū))地理信息系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)環(huán)保信息的可視化、網(wǎng)絡(luò)化管理，以及環(huán)保糾紛處理的網(wǎng)絡(luò)、動(dòng)態(tài)管理。

ArcGIS Server；電網(wǎng)環(huán)境地理；電磁環(huán)境；環(huán)境敏感區(qū)

隨著居民環(huán)境意識(shí)的不斷提高，湖南電網(wǎng)電磁環(huán)境糾紛日益增多。為高效解決現(xiàn)有電網(wǎng)的各類環(huán)境糾紛，充分利用現(xiàn)有的各類環(huán)境監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)、技術(shù)報(bào)告及政策法規(guī)文件等，實(shí)現(xiàn)湖南電網(wǎng)環(huán)境敏感點(diǎn)數(shù)據(jù)的信息化、可視化、動(dòng)態(tài)化和網(wǎng)絡(luò)化管理，建立湖南電網(wǎng)電磁環(huán)境地理信息系統(tǒng)是十分必要的。

地理信息系統(tǒng)(Geographic Information System，即GIS)是介于信息科學(xué)、計(jì)算機(jī)科學(xué)、現(xiàn)代地理、測(cè)繪學(xué)、遙感學(xué)、空間科學(xué)、環(huán)境科學(xué)和管理科學(xué)之間的一門新興的邊緣科學(xué)〔1〕。WebGIS是采用WWW協(xié)議運(yùn)行在萬維網(wǎng)上的地理信息系統(tǒng)，是GIS與Internet技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物〔2〕。

1 ArcGIS Server簡(jiǎn)介

ArcGIS Server是一個(gè)用于構(gòu)建集中管理、支持多用戶的企業(yè)級(jí)GIS應(yīng)用的平臺(tái)，ArcGIS Server提供廣泛的基于Web的GIS服務(wù)〔3〕，以支持在分布式環(huán)境下實(shí)現(xiàn)地理數(shù)據(jù)管理、制圖、地理處理、空間分析、編輯和其他的GIS功能〔4〕，其系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示。

ArcGIS Server包含2個(gè)主要部件:GIS服務(wù)器和基于.NET與Java的Web應(yīng)用開發(fā)框架(ADF)。GIS服務(wù)器是ArcObjects對(duì)象的宿主，包含核心的ArcObjects庫(kù)，并為ArcObjects能在一個(gè)集中的、共享的服務(wù)器中運(yùn)行提供一個(gè)靈活的環(huán)境。ADF允許用戶使用運(yùn)行在GIS服務(wù)器上的ArcObjects來構(gòu)建和部署.NET或Java的桌面和Web應(yīng)用〔5〕。

圖1 ArcGIS Server的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)

2.1 湖南電網(wǎng)環(huán)境地理信息系統(tǒng)的架構(gòu)

湖南電網(wǎng)環(huán)境地理信息系統(tǒng)的使用對(duì)象為湖南電網(wǎng)各供電分公司環(huán)境保護(hù)專職人員、各地市環(huán)保局輸變電項(xiàng)目日常管理部門以及其他相關(guān)人員，用戶只要可以連接互聯(lián)網(wǎng)就可以進(jìn)入系統(tǒng)，結(jié)合ArcGIS Server體系結(jié)構(gòu)以及網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用程序的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)，湖南電網(wǎng)環(huán)境地理信息系統(tǒng)采用三層架構(gòu)的B/S模式，其架構(gòu)如圖2所示。

圖2 湖南電網(wǎng)環(huán)境地理信息系統(tǒng)的B/S三層架構(gòu)模式

1)瀏覽器層

Web瀏覽器是對(duì)前端用戶的接口，用戶在客戶機(jī)端通過Web瀏覽器發(fā)送一個(gè)URL請(qǐng)求執(zhí)行相應(yīng)的GIS操作，并通過互聯(lián)網(wǎng)送給服務(wù)器。服務(wù)器接受、處理請(qǐng)求，并將處理結(jié)果返回客戶端。

2)應(yīng)用層

應(yīng)用層負(fù)責(zé)接收客戶端web瀏覽器和Web Services發(fā)送的GIS請(qǐng)求，并根據(jù)用戶請(qǐng)求從ArcGIS Server服務(wù)器中獲取相應(yīng)的處理結(jié)果。

3)數(shù)據(jù)層

數(shù)據(jù)層的空間數(shù)據(jù)服務(wù)器提供相應(yīng)的空間庫(kù)或是基于文件形式存儲(chǔ)的空間庫(kù)，屬性數(shù)據(jù)服務(wù)器用于提供和空間數(shù)據(jù)相關(guān)的屬性數(shù)據(jù)庫(kù)。

與傳統(tǒng)的Web GIS相比，采用三層架構(gòu)B/S模式的ArcGIS Server系統(tǒng)結(jié)構(gòu)具有以下優(yōu)點(diǎn):面向?qū)ο?、具備在線數(shù)據(jù)編輯、資源共享、發(fā)布速度快、維護(hù)方便、數(shù)據(jù)來源豐富、分布儲(chǔ)存、分布計(jì)算、系統(tǒng)投資少、跨平臺(tái)、支持多客戶端、安全連接和訪問機(jī)制等。

2.2 數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)

本系統(tǒng)的數(shù)據(jù)分為地圖數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)，分別以Shape文件格式和屬性表的形式存儲(chǔ)在空間數(shù)據(jù)庫(kù)和屬性數(shù)據(jù)庫(kù)中。系統(tǒng)的查詢、更新、刪除等操作都是以這些數(shù)據(jù)庫(kù)為基礎(chǔ)設(shè)計(jì)的。

2.2.1 屬性數(shù)據(jù)表結(jié)構(gòu)

1)地圖信息表

用于存儲(chǔ)“湖南電網(wǎng)環(huán)境地理信息系統(tǒng)”地圖信息，包括地圖編號(hào)、名稱、地圖信息對(duì)應(yīng)的表名、地圖的備注信息等，表結(jié)構(gòu)見表1。

表1 地圖信息表

2)圖層信息數(shù)據(jù)表

地圖中的每個(gè)圖層都應(yīng)有一個(gè)對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)表，該表用來記錄該圖層中的地物的類別信息，見表2。

表2 圖層信息數(shù)據(jù)表

3)變電站(輸電線路)表、變電站(輸電線路)敏感點(diǎn)調(diào)查監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)表

為了能在電子地圖中查詢變電站信息、輸電線路信息和環(huán)境敏感點(diǎn)調(diào)查監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)信息。需建立變電站表、輸電線路表、變電站敏感點(diǎn)調(diào)查監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)表和輸電線路敏感點(diǎn)調(diào)查監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)表。變電站數(shù)據(jù)表、變電站敏感點(diǎn)調(diào)查監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)見表3，4。

表3 變電站數(shù)據(jù)表的表結(jié)構(gòu)

表4 變電站敏感點(diǎn)調(diào)查監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)表的表結(jié)構(gòu)

2.2.2 地圖數(shù)據(jù)

“湖南電網(wǎng)環(huán)境地理信息系統(tǒng)”中的地圖數(shù)據(jù)包括Shape文件和影像文件，Shape文件是地圖數(shù)據(jù)的矢量形式，圖像文件是柵格圖像〔7〕，Shape文件一般裝入到Geodatabase(地理數(shù)據(jù)庫(kù))，圖形文件見表5。

2.3 系統(tǒng)主要功能設(shè)計(jì)

湖南電網(wǎng)環(huán)境地理信息系統(tǒng)功能設(shè)計(jì)是在傳統(tǒng)的環(huán)境管理信息系統(tǒng)基礎(chǔ)上新加了GIS功能和分析功能，同時(shí)加強(qiáng)了多媒體功能。系統(tǒng)主要包括基本查詢功能模塊、GIS功能模塊以及多媒體模塊。湖南電網(wǎng)環(huán)境地理信息系統(tǒng)主要功能模塊設(shè)計(jì)如圖3所示。

表5 shape文件的結(jié)構(gòu)

圖3 湖南電網(wǎng)環(huán)境地理信息系統(tǒng)功能設(shè)計(jì)

2.3.1 查詢功能

包括通過屬性查詢變電站、輸電線路、環(huán)境敏感點(diǎn)的空間信息和通過雙擊變電站或輸電線路調(diào)出變電站、輸電線路、環(huán)境敏感點(diǎn)的屬性信息?？臻g信息的查詢由ArcGIS Server中Spatial Server的Query Server處理完成?？梢詾g覽變電站、輸電線路的投產(chǎn)信息、環(huán)評(píng)信息、驗(yàn)收信息等，查看環(huán)境敏感點(diǎn)的位置信息、監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)等。

2.3.2 GIS功能

1)地圖瀏覽

利用地圖控件的Extent屬性控制地圖的放大、縮小、復(fù)位和漫游。鷹眼視圖按全圖顯示比例顯示電子地圖，是電子地圖的縮略圖?？s略圖上設(shè)置一個(gè)矩形框，代表電子地圖的當(dāng)前顯示區(qū)域。

2)選擇功能

包括點(diǎn)選擇工具和矩形選擇工具。點(diǎn)選擇功能用戶可通過點(diǎn)選擇工具選擇目標(biāo)地物(變電站、線路、村莊等)。矩形選擇功能將選擇包含在這個(gè)矩形內(nèi)的所有地物。

3)編輯功能

實(shí)現(xiàn)選中的地物要素如點(diǎn)、線、面的編輯。

4)緩沖區(qū)分析功能

緩沖區(qū)分析是圍繞某地物要素畫出的定寬地區(qū)，點(diǎn)(變電站)的緩沖區(qū)是圓餅，線(輸電線路)的緩沖區(qū)是多帶狀。緩沖區(qū)對(duì)于建立“影響地帶”是必不可少的，如:要分析變電站周圍、輸電線路兩側(cè)的環(huán)境敏感點(diǎn)數(shù)量、分布、距離等。

2.3.3 多媒體信息顯示功能

以圖像、照片、文字以及音、視頻多媒體信息描述變電站、環(huán)境敏感點(diǎn)情況。

3 系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)

基于ArcGIS Server的湖南電網(wǎng)環(huán)境地理信息系統(tǒng)設(shè)計(jì)了3個(gè)功能模塊，有GIS功能和非GIS功能，除涉及WebGIS技術(shù)外，還涉及其他相關(guān)技術(shù)。

3.1 服務(wù)發(fā)布

湖南電網(wǎng)環(huán)境地理信息系統(tǒng)開發(fā)的主要數(shù)據(jù)之一的空間數(shù)據(jù)是矢量化后的地圖，在進(jìn)行地理信息系統(tǒng)開發(fā)之前首先要做的是在ArcGIS Server服務(wù)中發(fā)布地圖。ArcGIS Server提供的地圖發(fā)布方式有2種，一種是在ArcCatalog中發(fā)布，另一種是通過ArcGIS Server自帶的ArcGIS Server Manager發(fā)布。本系統(tǒng)采用ArcGIS Server自帶的ArcGIS Server Manager發(fā)布地圖。

3.2 系統(tǒng)功能

電網(wǎng)環(huán)境地理信息系統(tǒng)主界面主要分為地圖瀏覽、圖層控制、地圖編輯、鷹眼、查詢、分析等幾個(gè)部分。

4 結(jié)論

本系統(tǒng)通過基于ArcGIS Server的二次開發(fā)，結(jié)合湖南電網(wǎng)環(huán)境地理信息系統(tǒng)，形成了一套功能較為完整的基于B/S模式的電網(wǎng)環(huán)境地理信息系統(tǒng)軟件。由于系統(tǒng)完全脫離ArcGIS軟件系統(tǒng)在web環(huán)境下運(yùn)行，且操作簡(jiǎn)單方便，因此為湖南電網(wǎng)環(huán)保管理者提供了數(shù)據(jù)更新維護(hù)、查詢信息等日常管理工作的平臺(tái)，并且本系統(tǒng)采用B/S架構(gòu)，可以面向互聯(lián)網(wǎng)廣大用戶，提升了湖南電網(wǎng)環(huán)保宣傳面。

〔1〕黃猛.ArcGIS Engine組件在水土保持決策支持系統(tǒng)開發(fā)中的應(yīng)用研究〔D〕.長(zhǎng)春:東北師范大學(xué)，2007.

〔2〕傅俊鋒.基于ArcGIS Server的水資源信息查詢系統(tǒng)研究〔D〕.武漢:華中科技大學(xué)，2007.

〔3〕陳明，羅德安.基于ArcGIS Server的校園WebGIS系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)〔J〕.測(cè)繪，2008(6):251-255.

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〔8〕劉光.地理信息系統(tǒng)二次開發(fā)教程〔M〕.北京:清華大學(xué)出版社，2003.

Research of environmental geographic information system based on ArcGIS Server for Hunan power grid

ZHOU Jianfei
(State Grid Hunan Electric Power corporation Research Institute，Changsha 410007，China)

With electromagnetic environmental disputes increasing of Hunan power grid，there is a need to establish environmental geographic information system of prevention，management and consulting decisions.The system is based on existing types of environmental data，integrated geographic information database of 110 kV and above substation and transmission lines，basic geographic information database.The sensitive points(district)based on B/S mode is developed for visualization and network management of Hunan power grid environmental information，networking and dynamic management of environmental disputes.

ArcGIS Server；grid GIS environment；electromagnetic environment；environmentally sensitive areas

TM769

A

1008-0198(2016)01-0008-04

周建飛(1981)，男，湖南臨武人，高級(jí)工程師，碩士研究生，研究方向?yàn)殡娏ο到y(tǒng)環(huán)境保護(hù)。

10.3969/j.issn.1008-0198.2016.01.003

2015-08-10 改回日期:2015-08-31