基于WebGIS 的可研設計管控互聯網系統設計與應用

王 凱 王婷婷 婁 晨 雷紅霞

（北京洛斯達科技發展有限公司，北京100120）

特高壓工程往往線路較長，路徑制約因素復雜，參與可研設計院眾多，各單位依靠通訊、網絡傳輸資料容易出現信息溝通不暢的問題，不利于工程整體統籌設計；另一方面，復雜的外部環境給管理和協調帶來一定難度，缺乏過程管控手段。設計和管理單位亟需建立統一的工作平臺，解決上述問題。為落實可研設計工作要求，提出建設“可研設計管控互聯網系統”，利用高分辨率衛星影像輔助特高壓輸電線路設計和管理[2]，通過技術支撐形成協同工作體系，加強工程前期工作的深度和質量。系統從設計、管理流程和需求角度出發，以“互聯網+輸電通道”的理念，以電網通道數據為基礎，以通道信息共享和貫通為手段，以網絡化服務為主要應用方式，全面輔助工程可研設計管理全過程，提高前期工作精益化管理水平。

1 系統設計與實現

1.1 關鍵問題需求分析

為實現目前特高壓可研設計工作中信息分散、管理不及時等業務挑戰，進一步推動電力技術創新，課題組充分調研管理人員和設計人員的應用需求，為業主和設計單位構建統一的設計與管理平臺，一方面輔助設計院開展協同設計，另一方面輔助業主和設計牽頭單位開展可視化管理，形成了通道信息參考、協同設計、輔助技術經濟指標統計、設計成果可視化管理四個主要業務需求，需求分析如下：

（1）通道信息數據支撐。對輸電工程通道內的高精度地理數據，障礙物數據（保護區、風景區、規劃區等），交叉跨越等通道信息進行整合，為開展協同設計提供數據支撐。

（2）開展協同設計。多家設計單位、多種設計專業、多個設計人員，能夠利用統一的互聯網工作平臺開展方案設計工作，有效改善傳統的設計資料和工作成果共享困難等實際問題。

（3）輔助技術經濟指標統計。在輸電線路工程可研階段，需要開展地形比例、海拔分布、行政區劃分、冰污區和交叉跨越相關統計等相關工作，對不同路徑方案快速實現上述統計功能，可為方案比選、投資估算提供重要的參考依據。

（4）設計成果可視化管理。為提高精益化管理水平，管理人員可查詢各家設計院以往歷史提交成果，追溯路徑設計方案和通道障礙物信息，實現在線可視化地圖展示，確保數據成果可查可追溯，真實記錄，信息留痕。

1.2 系統整體框架

平臺整體框架設計包括以下六層結構[3-7]：

（1）數據存儲層：平臺的數據按照數據結構，主要分為兩大類：結構化數據和非結構化數據。其中，結構化數據采用數據庫存儲；非結構化數據采用文件方式存儲。

（2）持久層：數據持久層位于實體層和數據庫之間，用于存儲數據的一個模塊，其目的是通過持久層的框架將數據庫存儲從服務層中分離出來。利用持久化技術可以減少對數據庫的訪問量，提高程序運行效率，為整個項目提供高層、統一、安全和高并發的數據持久機制。

（3）數據實體層：實體層是對數據庫表、視圖等的邏輯映射，在系統中起到數據傳輸，承上啟下的作用，在實踐中數據表會根據業務需要而頻繁更改。

（4）業務接口層：業務接口層對外提供業務邏輯處理能力，主要包括各項平臺業務的后端接口等。業務層主要通過Web Service 服務形式向外提供接口調用，將終端/展現層發送給應用服務層的請求進行轉換，并解析為領域對象模塊所需業務數據結構。

（5）數據控制層：負責將前端請求傳遞至后臺應用中，對數據進行封裝、解析以及安全性加密。

（6）展現層：系統與用戶交互的界面，保持界面交互的易用性和友好性，提升用戶體驗。

1.3 系統關鍵功能設計

結合業務需求分析，系統按通道信息參考、協同設計、經濟技術指標統計、設計成果追溯、其他輔助功能五個一級功能模塊，相應的二級模塊根據應用需要依次開展系統的功能設計，如圖2 所示。

2 系統實現與工程應用

2.1 系統實現

本系統采用前后端分離的形式進行開發及部署，其中前端頁面采用ExtJS 框架開發，后端開發采用SpringMVC 框架搭建Maven 工程。系統搭建中，采用多級緩存技術通過數據引擎緩存、應用實例緩存、處理結果緩存等方法，減少輸入/輸出操作和重復計算，實現工程管理、線路繪制、地圖顯示等功能；采用MySQL 數據庫進行數據管理、存儲空間和屬性數據；采用ArcGIS Server 為GIS 應用服務器提供空間數據查詢檢索、空間計算和空間分析等地理信息服務。在以上技術基礎支撐下，在青海- 河南±800kV 特高壓直流輸電工開展示范應用，為國網發展部、經研院、省公司、設計院建立了統一的設計環境，結合通道信息參考、協同設計、經濟技術指標統計、設計成果可視化管理等設計功能，達到可研設計管理全過程的建設目標。

圖1 平臺整體設計示意圖

圖2 系統關鍵功能設計

2.2 通道信息參考

根據青海河南預可研路徑，收集和整理工程所在區域內高清衛星影像（L0 級-L18 級瓦片數據）、障礙物信息（保護區、風景區、規劃區、礦區、機場等）等基礎信息；對以上數據進行數學投影，以點、線、面地理要素實現地圖符號化，實現通道信息的分類數據處理；再利用ArcGIS Server 工具發布地圖服務，在瀏覽器端實現通道信息可視化與共享；各專業設計人員（線路、變電、地質、環保等）可將收集的障礙物、設計條件等通道信息在可研設計輔助互聯網系統中導入、導出等操作，通道信息參考如圖3所示。

2.3 協同設計

各專業設計人員在系統上可進行信息測量和數據導入工作，路徑、交叉跨越和障礙物信息可進行屬性編輯，輔助開展方案比選與設計優化，實現方案在線協同設計工作；同時為更好實現包段接頭，各包段設總可查看相鄰包段提交的路徑設計方案，包括路徑方案的名稱、位置、提交時間等，如圖4 所示。

圖3 通道信息參考

圖4 協同設計

2.4 經濟技術指標統計

設計人員在對可研路徑方案比選和優化時，可在線地形比例分析、跨越行政區、跨越冰污區、交叉跨越統計、海拔分布圖等關鍵經濟技術指標，分析結果交互式定位查詢，對投資估算具有較高的參考意義，使路徑方案合理性分析更有針對性，同時也極大地提升了方案局部優化的效率，如圖5 和圖6 所示。

圖5 經濟技術指標統計

圖6 海拔分布圖

2.5 設計成果追溯

管理單位利用可研管控互聯網系統開展設計過程追溯工作。國網經研院可在線查看青海院、廣東院、江蘇院、甘肅院、國核院、陜西院、湖北院、河南院和裝備院等設計單位的工作成果，直觀掌握個包段路徑設計方案和工作完成進度；也可在系統上跟蹤設計單位的歷史提交成果，追溯整個可研階段的設計過程，提高工程管理的精益化水平，如圖7 和圖8 所示。

圖7 設計成果查看

圖8 歷史信息追溯

3 結論

本文充分利用WebGIS 的優勢和特點，構建了可研設計管控互聯網系統，并運用通道信息參考、協同設計、經濟技術指標統計、設計成果追溯等功能較好地輔助工程的可研設計和管理需要，并在青海- 河南特高壓工程中進行示范應用，最終形成了一套基于互聯網技術開展工程可研設計和管理的新工作模式?，F階段實現了瀏覽器端應用的基本功能，下一步將開展移動端協同工作的探索研究。