季笑慶 白曉龍 鄧昊 宋峰 張晨玥

摘 要：ArcGIS Engine作為典型的嵌入式GIS二次開發(fā)技術(shù)，采用Microsoft Visual Studio.Net 2008（.NET）為平臺、ArcGIS Engine 10.0為開發(fā)工具，設(shè)計和開發(fā)了城市地下電力管網(wǎng)規(guī)劃管理信息系統(tǒng)。本文詳細(xì)的介紹了ArcGIS Engine開發(fā)技術(shù)和城市地下電力管網(wǎng)應(yīng)用現(xiàn)狀，從實際管理的業(yè)務(wù)需求出發(fā)，提出系統(tǒng)的設(shè)計原則和目標(biāo)，綜合運用當(dāng)前先進的技術(shù)，對基于ArcGIS Engine的城市地下電力管網(wǎng)規(guī)劃管理信息系統(tǒng)模塊進行設(shè)計，實現(xiàn)各模塊功能，為輔助設(shè)計人員科學(xué)地規(guī)劃管道建設(shè)，提高城市地下管網(wǎng)資產(chǎn)利用率，實現(xiàn)高效率、低成本的電網(wǎng)規(guī)劃管理提供重要支撐。

關(guān)鍵詞：ArcGIS Engine；地下電力管網(wǎng)；系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn)

中圖分類號：P208 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1671-2064（2018）06-0175-02

1 引言

城市地下電力管線作為城市管網(wǎng)中的重要組成部分，擔(dān)負(fù)著信息傳輸、能源輸送等工作，是城市賴以生存和發(fā)展的基礎(chǔ)設(shè)施。由于現(xiàn)有方式對大量的地下電力管網(wǎng)信息無法進行有效的管理，造成目前城市地下電力管網(wǎng)設(shè)備無法高效利用。為了輔助設(shè)計人員更加科學(xué)地規(guī)劃管道建設(shè)，提高地下管網(wǎng)資產(chǎn)利用率，實現(xiàn)高效率、低成本的電網(wǎng)規(guī)劃管理，有必要開展基于ArcGIS Engine的城市地下電力管網(wǎng)規(guī)劃管理信息系統(tǒng)建設(shè)工作。

2 ArcGIS Engine概述

ArcGIS Engine是開放的地理信息處理平臺，具有強大的地理數(shù)據(jù)管理、編輯、顯示、分析等功能，它是用于構(gòu)建定制應(yīng)用的一個完整的嵌入式GIS組件庫。開發(fā)者可以利用ArcGIS Engine使用不同的程序語言和開發(fā)環(huán)境，建構(gòu)基于用戶業(yè)務(wù)需求的GIS系統(tǒng)，為用戶提供針對電力管網(wǎng)的功能定制和業(yè)務(wù)應(yīng)用，是開發(fā)城市地下電力管網(wǎng)規(guī)劃管理系統(tǒng)的基礎(chǔ)。

ArcGIS Engine組件由ArcGIS Engine Runtime和ArcGIS Engine Developer Kit兩部分組成。ArcGIS Engine Runtime包含ArcObjects的核心應(yīng)用組件，能夠提供所有ArcGIS應(yīng)用程序所需要的核心功能，讓開發(fā)人員自己定義開發(fā)GIS應(yīng)用軟件和制圖工具；ArcGIS Engine Developer Kit提供一套完備的嵌入式GIS組件庫和工具庫，開發(fā)者可用它來創(chuàng)建新的或更新已有的應(yīng)用程序，這些應(yīng)用程序可脫離ArcGIS環(huán)境單獨運行，包含支持開發(fā)任務(wù)所需的開發(fā)資源。

3 城市地下電力管網(wǎng)應(yīng)用現(xiàn)狀

一方面，由于城市地下電力管線資料殘缺不全，相關(guān)資料精度不高且多與現(xiàn)狀不符，規(guī)劃設(shè)計人員無法在工程施工前對電網(wǎng)規(guī)劃進行精確設(shè)計，導(dǎo)致施工單位在工程施工過程中時常發(fā)生地下電力管線被挖斷的情況，從而造成大面積停電等嚴(yán)重事故，并且由于缺乏相應(yīng)的技術(shù)手段，無法分析管網(wǎng)事故來源，造成事故響應(yīng)時間不及時，嚴(yán)重影響居民生活。

另一方面，由于現(xiàn)有的地下電力管線資料都以圖紙、圖表等紙質(zhì)化形式記錄保存，并采用人工方式進行管理，對于新建、改造管線數(shù)據(jù)編輯修改效率低下。而應(yīng)用地理信息系統(tǒng)高新技術(shù)和圖形化的管理方法可以實現(xiàn)城市地下管線的高效管理，滿足相關(guān)部門管理者對于地下電力管網(wǎng)建模的決策和工程施工單位的需要。

4 系統(tǒng)設(shè)計

4.1 系統(tǒng)設(shè)計原則

系統(tǒng)設(shè)計應(yīng)當(dāng)以客戶的應(yīng)用需求為基本出發(fā)點，以適應(yīng)未來發(fā)展為基本準(zhǔn)則，集成現(xiàn)有的各類數(shù)據(jù)資料，提高數(shù)據(jù)的使用價值和應(yīng)用點。該系統(tǒng)設(shè)計將遵循如下設(shè)計原則：

4.1.1 規(guī)范化原則

系統(tǒng)設(shè)計嚴(yán)格遵循規(guī)范化原則，系統(tǒng)建設(shè)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)必須嚴(yán)格遵循國家標(biāo)準(zhǔn)和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。系統(tǒng)設(shè)計和開發(fā)遵循行業(yè)相關(guān)規(guī)范，對于國家標(biāo)準(zhǔn)、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)未能涵蓋的接口，參照行業(yè)規(guī)范，協(xié)調(diào)、統(tǒng)一制定接口規(guī)范，以利于系統(tǒng)的集成和有效運行。

4.1.2 實用性原則

在系統(tǒng)設(shè)計前期，必須充分考慮用戶業(yè)務(wù)需求，為確保在大數(shù)據(jù)量空間運算時系統(tǒng)的響應(yīng)速度，必須采用先進的技術(shù)和系統(tǒng)架構(gòu)，提高系統(tǒng)整體性能，確保系統(tǒng)的先進性和實用性。

4.1.3 擴展性原則

擴展性體現(xiàn)在應(yīng)用功能的可擴展、部署方式的可擴展和空間數(shù)據(jù)模型的可擴展、服務(wù)的可擴展，為滿足用戶在系統(tǒng)建設(shè)后期不斷擴展的應(yīng)用需求，系統(tǒng)設(shè)計要遵循擴展性原則，保證系統(tǒng)擴展過程的平滑升級，避免系統(tǒng)的重復(fù)建設(shè)、投資。

4.1.4 安全性原則

該系統(tǒng)建設(shè)涉及的數(shù)據(jù)（基礎(chǔ)空間數(shù)據(jù)、電網(wǎng)資源數(shù)據(jù)等）屬于國家保密數(shù)據(jù)，從信息安全性角度考慮，系統(tǒng)設(shè)計和數(shù)據(jù)架構(gòu)設(shè)計要符合國家電網(wǎng)信息安全規(guī)范，充分考慮數(shù)據(jù)的安全性和系統(tǒng)的可靠性。

4.2 系統(tǒng)設(shè)計目標(biāo)

本次城市地下電力管網(wǎng)規(guī)劃管理信息系統(tǒng)的設(shè)計目標(biāo)主要包括以下幾點：

（1）基于ArcGIS Engine，在GIS平臺上集成城市地下電力管網(wǎng)數(shù)據(jù)，直觀展示管線之間錯綜復(fù)雜的位置關(guān)系及管線臺賬數(shù)據(jù)，完成對地下管線資料的圖形化管理，實現(xiàn)城市地下電力管網(wǎng)數(shù)據(jù)的可視化綜合展示。

（2）應(yīng)用ArcObjects組件庫，建立查詢統(tǒng)計、圖形編輯、數(shù)據(jù)審核、空間分析等模塊，實現(xiàn)電力管線數(shù)據(jù)的自動導(dǎo)入和分析，方便管理人員及時、快速地獲取決策所需的關(guān)鍵信息，提高電網(wǎng)規(guī)劃管理效率。

（3）該系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)，提供了城市地下管網(wǎng)設(shè)備的完整建模、最佳路徑分析等功能，輔助規(guī)劃人員制定合理的管道建設(shè)方案，提高地下管網(wǎng)資產(chǎn)利用率，有效減少已建管道的浪費。

4.3 系統(tǒng)運行平臺及開發(fā)語言

GIS運行組件：ArcGIS Desktop，ArcGIS Engine 10.0 Runtime for Windows，ArcGIS Engine SDK10.0。

.NET運行平臺：Visual Studio 2008。

數(shù)據(jù)庫：Oracle 數(shù)據(jù)庫。

開發(fā)語言：C#。

5 功能實現(xiàn)

從目前電力管線管理現(xiàn)狀出發(fā)，對城市地下電力管線信息化管理進行探索，充分利用ArcGIS軟件平臺提供的全面、可伸縮、易集成的開發(fā)體系結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)基于ArcGIS Engine的城市地下電力管網(wǎng)規(guī)劃管理信息系統(tǒng)應(yīng)有的基本操作、查詢統(tǒng)計、圖形編輯等基本功能，同時提供城市地下管網(wǎng)電纜走廊分析、電纜路徑分析等空間分析功能，并實現(xiàn)電纜輔助規(guī)劃設(shè)計和分析城市地下電力管線的空間分布情況，為相關(guān)部門管理者提供輔助決策支持。

5.1 基本操作

基于電網(wǎng)GIS地圖，實現(xiàn)系統(tǒng)基本操作功能，包括放大、縮小、平移、前一視圖、后一視圖、全圖、功能釋放、長度測量、角度測量、面積測量等。

5.2 查詢統(tǒng)計

提供點查詢、圓查詢、矩形查詢、多邊形查詢的方式對設(shè)備進行查詢，而且對于查詢到的結(jié)果可以在圖形中進行地理位置定位。

5.3 圖形編輯

根據(jù)電網(wǎng)GIS平臺電網(wǎng)模型的元數(shù)據(jù)，實現(xiàn)對點、線、面等各類電網(wǎng)資源的圖形以及屬性編輯功能。構(gòu)建城市地下電力管網(wǎng)模型，應(yīng)用圖形編輯工具，實現(xiàn)各種類型的地下管網(wǎng)設(shè)備圖形的繪制功能、同步編輯入庫及電纜與埋設(shè)關(guān)聯(lián)。

5.4 數(shù)據(jù)審核

圖形繪制結(jié)束后，支持發(fā)起任務(wù)，增加審核流程，進行審核，確保數(shù)據(jù)質(zhì)量。通過與GIS、PMS的充分集成，實現(xiàn)管道圖形與臺賬資料的共享，形成對地下管網(wǎng)相關(guān)業(yè)務(wù)流程的全過程閉環(huán)管理，有效規(guī)范地下管網(wǎng)的相關(guān)業(yè)務(wù)流程。

5.5 空間分析

作為GIS的核心功能，空間分析為用戶利用GIS進行科學(xué)規(guī)劃與管理提供了決策依據(jù)?；陔娋W(wǎng)GIS地圖，利用分析模型完善空間分析功能，實現(xiàn)橫斷面分析，用戶選擇需要分析位置后，以選擇的位置為基準(zhǔn)面，分析出此斷面下包含的各類電網(wǎng)管線設(shè)備和市政管網(wǎng)設(shè)備的橫斷面情況，包括設(shè)備水平距離，垂直距離，并能生成設(shè)備之間凈距離，位置關(guān)系的臺賬，方便掌握管線之間的空間位置關(guān)系。

5.6 規(guī)劃設(shè)計

根據(jù)電網(wǎng)規(guī)劃相關(guān)內(nèi)容（如：變電站布點位置、供電區(qū)域、規(guī)劃功能塊劃分）和電網(wǎng)儲備項目等，根據(jù)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)、規(guī)劃理論和國網(wǎng)典設(shè)標(biāo)準(zhǔn)等，開展城市地下電力管網(wǎng)需求預(yù)測，提出電力管線數(shù)量和建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)劃建設(shè)時序（年限），電纜走廊、電纜路徑規(guī)劃等電網(wǎng)規(guī)劃分析結(jié)論。

電纜走廊分析：根據(jù)起點和終點電纜井，在一堆電纜隧道中（已經(jīng)存在電纜）選擇電纜路徑，并且生成報表，通過對已經(jīng)敷設(shè)的電纜進行走廊分析，首先分析出電纜經(jīng)過的每段敷設(shè)，然后分析出每段敷設(shè)的臺賬，包括敷設(shè)的現(xiàn)狀，敷設(shè)的長度，管孔占用情況等，實現(xiàn)電纜走廊分析。

電纜路徑分析：在兩個相隔很遠(yuǎn)的電纜井之間規(guī)劃敷設(shè)電纜（不需要有實際存在的電纜），并且可以得到優(yōu)化的敷設(shè)路徑。通過對已用管線、未用管線的分類管理，首先分析出相近電纜井兩兩之間電纜敷設(shè)現(xiàn)狀，是否有可使用管線敷設(shè)，再根據(jù)最短路徑分析出兩個相隔很遠(yuǎn)的電纜井之間的最佳路徑，實現(xiàn)電纜路徑分析。

5.7 管網(wǎng)專題圖

實現(xiàn)污區(qū)、風(fēng)區(qū)、冰區(qū)、舞動區(qū)等管網(wǎng)專題圖的展示與分析，分析管網(wǎng)資源所屬的專題圖等級以及某等級的專題區(qū)域包含的電網(wǎng)資源。并進一步實現(xiàn)對管網(wǎng)設(shè)備信息地域分布的展示、定位、查詢，與設(shè)備所在區(qū)域（如：污區(qū)、風(fēng)區(qū)、冰區(qū)、舞動區(qū)等專題區(qū)域）對設(shè)備的影響分析等高級功能。

結(jié)合管網(wǎng)專題圖信息展示，在地圖中疊加顯示污區(qū)、冰區(qū)、風(fēng)區(qū)、舞動區(qū)等特殊區(qū)域及特殊地理信息，綜合分析各區(qū)域?qū)﹄娏υO(shè)備的影響，統(tǒng)計各個專題所影響的管網(wǎng)設(shè)備，為電網(wǎng)規(guī)劃部門提供輔助規(guī)劃。

5.8 設(shè)備全壽命周期管理

基于管網(wǎng)資源、管線占用分析等功能模塊的領(lǐng)導(dǎo)決策系統(tǒng)，以及利用管網(wǎng)資源建立起的數(shù)據(jù)分析模塊及設(shè)備狀態(tài)評價模塊。通過對甲方提供的設(shè)備巡檢記錄、維修記錄的統(tǒng)計分析，找到設(shè)備薄弱點，采取有效的防范措施，實現(xiàn)設(shè)備全壽命周期管理。

6 結(jié)語

針對目前城市地下電力管網(wǎng)應(yīng)用現(xiàn)狀，利用先進的地理信息系統(tǒng)技術(shù)和ArcGIS平臺，完成基于ArcGIS Engine的城市地下電力管網(wǎng)規(guī)劃管理信息系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn)。通過應(yīng)用地理信息技術(shù)，對大量的地下電力管網(wǎng)信息進行有效的管理，實現(xiàn)城市地下電力管網(wǎng)設(shè)備的高效利用；并提供城市地下管網(wǎng)電纜走廊分析、電纜路徑分析等功能，實現(xiàn)電纜輔助規(guī)劃設(shè)計和分析城市地下電力管線的空間分布情況，為輔助設(shè)計人員科學(xué)地規(guī)劃管道建設(shè)，提高地下管網(wǎng)資產(chǎn)利用率，實現(xiàn)高效率、低成本的電網(wǎng)規(guī)劃管理提供重要支撐。

參考文獻

[1]楊鑫梅，劉青豪.城市地下管網(wǎng)建設(shè)的問題與對策研究[J].科學(xué)與財富，2017（7）：3.

[2]王堃昊.基于ArcGIS Engine的開發(fā)原理和方法的探討[J].中國地名，2014（9）：76-77.

[3]呂衛(wèi)民，白曉龍，褚衍林.基于GIS的城市地下電力管網(wǎng)信息系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn)[J].中國新通信，2016（1）：114-116.

[4]王紅雷，張?zhí)m蘭，雷洋，等.農(nóng)村土地承包經(jīng)營權(quán)確認(rèn)登記管理系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)[J].價值工程，2015，（29）：209-211.

[5]檀丁，李明峰，張蔚，等.GP服務(wù)在基于SOA的WebGIS空間分析中的應(yīng)用研究[J].測繪通報，2011，（7）：70-73.

[6]李蘇東，司少先，楊玉坤，崔洪濤.基于RFID/GIS的市政管線資源管理系統(tǒng)的研究與實現(xiàn)[J].測繪與空間地理信息，2009（3）：66-69.