基于GIS的專題圖可視化展示建設(shè)項目可行性研究報告

1、一、 目的和意義隨著GIS技術(shù)的日益成熟，作為地理分析結(jié)果重要表現(xiàn)形式的專題地圖，也不斷發(fā)展、創(chuàng)新和應用。專題地圖（thematic map），又稱特種地圖，著重表示一種或數(shù)種自然要素或社會經(jīng)濟現(xiàn)象的地圖。通過利用顏色渲染、圖案填充、直方或餅狀圖形式將某種主題內(nèi)容屬性數(shù)據(jù)在地圖上表現(xiàn)出來。專題地圖的制圖領(lǐng)域?qū)拸V，凡具有空間屬性的信息數(shù)據(jù)都可用其來表示，其內(nèi)容、形式多種多樣，能夠廣泛應用于發(fā)展模式和趨勢的分析，為決策支持提供依據(jù)?？紤]到電網(wǎng)系統(tǒng)自身的特殊性，技術(shù)人員只能對所管轄范圍內(nèi)的電網(wǎng)運行工況進行實時掌握，但是無法從全局的角度準確把握電網(wǎng)運行中存在的各類潛在威脅，提前對潛在威脅進行預警并制定

2、相關(guān)預防措施，因此建立一套結(jié)合基于GIS的專題圖可視化展現(xiàn)系統(tǒng)，對于提高工作效率、實現(xiàn)跟電網(wǎng)安全運行相關(guān)的主題數(shù)據(jù)直觀展示，對確保電網(wǎng)安全運行具有重要的現(xiàn)實意義。本項目重點研究供電可靠性數(shù)據(jù)、供電可靠性特征分區(qū)圖、供電局負荷密度分布圖、潛在設(shè)備缺陷圖、發(fā)生故障設(shè)備圖、污區(qū)分布圖、雷電分布圖、鳥害分布圖、樹木生長趨勢影響圖、自然保護區(qū)等內(nèi)容。在此基礎(chǔ)之上結(jié)合GIS系統(tǒng)設(shè)計并開發(fā)出一套適合我國電網(wǎng)特點的專題地圖操作展示系統(tǒng)。二、 國內(nèi)外研究水平綜述盡管近年來信息化建設(shè)的不斷發(fā)展，電力企業(yè)各個部門的也累積了數(shù)以萬計的信息資料,但是大部分信息僅以表格或文字的形式將存儲在數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)表現(xiàn)出來,形式呆板

3、,不夠直觀,而且可能將一些重要的信息隱藏在文字背后,無法及時發(fā)現(xiàn)。如果采用地圖表現(xiàn)的方式,將各部門中的數(shù)據(jù)與地圖上的空間對象關(guān)聯(lián)起來,從空間上來觀測和分析這些數(shù)據(jù)之間的關(guān)系,便可一目了然的得出數(shù)據(jù)之間存在的規(guī)律。國內(nèi)外的電力行業(yè)中在此方面的研究比較少，還未見有較為系統(tǒng)的電力專題圖整體案例。隨著電力信息化建設(shè)的不斷向前發(fā)展，有必要在電力專題圖的相關(guān)應用進行深入研究。本項目要是利用計算機技術(shù)對輸、變、配電網(wǎng)設(shè)備設(shè)施的空間分布數(shù)據(jù)、生產(chǎn)運行數(shù)據(jù)、電網(wǎng)運行狀態(tài)等信息進行統(tǒng)計分析，生成各類電網(wǎng)應用專題圖，通過GIS可視化技術(shù)來集中展示，并能集成已有的信息管理系統(tǒng)，形成以GIS可視化為支撐平臺的電網(wǎng)專題圖

4、輔助系統(tǒng)。以電網(wǎng)綜合數(shù)據(jù)專題應用系統(tǒng)作為基礎(chǔ)平臺，還可集成訪問其他已有電力業(yè)務系統(tǒng)的數(shù)據(jù)，并能通過各種數(shù)據(jù)接口方便后續(xù)集成，確保信息的完整性、準確性和及時性。其主要功能包括：專題圖生成、專題圖查詢、專題圖管理。通過在GIS平臺上對專題地圖進行研究，發(fā)現(xiàn)專題地圖具有以下幾個獨特的特征：1) 地圖內(nèi)容主題化。專題地圖強調(diào)表達主題要素的重要特征，且盡可能完善、詳盡。 2) 主題要素特殊化。專題地圖突出表達了普通地圖中的一種或幾種要素。3) 地圖功能多元化。專題地圖不僅能表示制圖對象的空間分布規(guī)律及其相互關(guān)系，而且能反映制圖對象的發(fā)展變化和動態(tài)規(guī)律。如動態(tài)地圖（鳥害），預測地圖（雷電）等。4) 表達形

5、式多樣化。專題地圖由于制圖內(nèi)容的廣泛，除個別專題地圖外，大體上沒有規(guī)定的符號系統(tǒng)，表示方法多種多樣，地圖符號可自己設(shè)計創(chuàng)新，因而其表達形式多種多樣、豐富多彩。5) 表示內(nèi)容前瞻化。專題地圖取材學科廣泛，許多編圖資料都由相關(guān)的科研成果、論文報告、研究資料、遙感圖像等構(gòu)成，能反映學科前沿信息及成果。當然，專題地圖并不是隨意設(shè)計且沒有約束的，專題地圖仍必須遵循一定的規(guī)范。 主要以下幾個方面：1) 專題地圖內(nèi)容的選擇。對于專題地圖來說，一方面，選取與主題內(nèi)容有關(guān)的各種要素，使內(nèi)容豐富；另一方面，由于地圖用途、比例尺、載負量、制圖表示方法、符號的特點和顏色的數(shù)量等的限制，使地圖內(nèi)容針對性強，清晰易讀。在

6、設(shè)計時，內(nèi)容選取的合理解決，為的是在地圖上表示全部最主要的，而同時補充次要的內(nèi)容。 2) 專題地圖表示方法的選擇。對于專題地圖的影響因素可以歸為以下幾種：被表示物體和現(xiàn)象所要求的精度和定位程度、制圖資料的情況、專題數(shù)據(jù)的特點、地圖的用途、比例尺和區(qū)域特點。3) 專題地圖圖例設(shè)計要求及方法。專題地圖要求完備與一致性，以及圖例系統(tǒng)的科學性，要體現(xiàn)出藝術(shù)性、系統(tǒng)性，易讀性，并且容易制作。圖例系統(tǒng)的科學性主要在于能設(shè)計出專題內(nèi)容的科學體系，如各要素的層次及相互關(guān)系，指標的分類分級，轉(zhuǎn)換成圖例系統(tǒng)的順序位置，明確標出質(zhì)量概念及其所代表的數(shù)值、單位等。在以色階表現(xiàn)數(shù)量差異時，按慣例應從左到右或從上到下，分

7、級數(shù)據(jù)順序從小到大排列。專題地圖的設(shè)計方法一般分為：顯示數(shù)量特征的解析圖的簡單圖例、類型圖的圖例應反映分類的關(guān)系，注意排列的結(jié)構(gòu)、對多個類型分類的地圖圖例，不同分類系統(tǒng)的符號應該有明顯區(qū)別、對于組合地圖，在圖例中應對組合類型的標志予以闡明、綜合性圖種（若干種現(xiàn)象的不同特征的集合），圖例的結(jié)構(gòu)原則：根據(jù)地圖內(nèi)容各要素進行符號分組；各組符號又按其要素的相對意義和相互關(guān)系，按順序配置；每組內(nèi)部的符號予以合理安排。三、 項目的理論和實踐依據(jù)專題圖表達方式在電力企業(yè)中的常見數(shù)據(jù)一般可歸結(jié)為數(shù)據(jù)庫和文件大類,例如供電可靠性、負荷密度、設(shè)備故障等。專題圖直觀做法是通過抽取共性數(shù)據(jù)，生產(chǎn)各類柱狀圖、餅狀圖、點

8、狀密度圖等,對于柱狀圖，則利用圓柱高度表示數(shù)據(jù)的相對大小。在圓柱上加以修飾還能表示更多信息,如用圓環(huán)標記上下限值位置以及用不同顏色標識當前值、安全狀態(tài)和裕度。對于餅狀圖可通過面積大小和顏色深淺兩種表達方式。如電力設(shè)備故障專題圖，可將餅圖劃分若干份來表示各類設(shè)備的缺陷數(shù)。通過不同顏色可以辨別設(shè)備缺陷等級情況?？傊娏ｎ}圖需根據(jù)實際業(yè)務需求來設(shè)計不同的專題圖進行有效表達。專題圖計與實現(xiàn)從軟件復用性角度出發(fā),基于現(xiàn)有GIS平臺,設(shè)計并實現(xiàn)電網(wǎng)專題圖可視化模塊。利用GIS系統(tǒng)中的二、三地圖背景以及數(shù)據(jù)和位置信息,對電力業(yè)務信息進行綜合的可視化表達。技術(shù)路線：計算機領(lǐng)域有多種成熟的圖形顯示技術(shù)可供選擇

9、。例如:可利用地理信息系統(tǒng)等成熟軟件中的三維顯示功能; 可輸出為標準的三維圖形格式(VRML/ X3D) 后再顯示; 可直接用三維圖形接口(如J ava3D、Direct3D 和OpenGL) 編程。為克服已有技術(shù)的不足,電力專題圖展示技術(shù)的選擇需考慮如下因素: 能應用于多種操作系統(tǒng)平臺; 易與現(xiàn)有EMS 二維圖形平臺結(jié)合; 顯示速度快。專題圖展示的模塊設(shè)計與GIS系統(tǒng)集成遵循模塊化、可復用和面向?qū)ο蟮脑O(shè)計原則。各功能模塊直接建立在現(xiàn)有GIS平臺基礎(chǔ)上,與GIS緊密集成。顯示場景對應最終在屏幕上的顯示區(qū)域,可包含若干三維對象。該部分負責維護內(nèi)部三維對象列表和整個場景的姿態(tài)信息,創(chuàng)建和顯示三維對

10、象,并且根據(jù)用戶鼠標操作調(diào)整場景的姿態(tài)。三維對象對應需要顯示在屏幕上的一個或一組三維圖形,包括簡單的幾何圖形、用做背景的電網(wǎng)接線圖,以及對應特定可視化表達的圖形,如柱狀圖中的一組圓柱。它根據(jù)從二維圖形平臺中獲取的數(shù)據(jù)在內(nèi)存中生成三維圖形,并負責具體繪圖四、 項目研究內(nèi)容和實施方案研究內(nèi)容：1) 供電可靠性數(shù)據(jù)分析通過系統(tǒng)自動抽取及人工錄入方式，并且結(jié)合每周停電協(xié)調(diào)會的停電計劃數(shù)據(jù)，對于各行政區(qū)域的供電可靠率、用戶平均停電時間；總用戶 、影響用戶數(shù)、停電時間（小時）等數(shù)據(jù)進行分析展示。2) 供電可靠性特征分析采用人工錄入方式，在GIS地圖上繪制相關(guān)區(qū)域，直觀的反映各地理區(qū)域內(nèi)供電線路、用戶性質(zhì)等

11、數(shù)據(jù)。3) 負荷密度數(shù)據(jù)分析通過系統(tǒng)自動抽取及人工錄入方式，獲得地理區(qū)域及用戶信息，并自動計算負荷密度數(shù)據(jù)并直觀展示。4) 設(shè)備缺陷圖通過系統(tǒng)自動抽取及人工錄入方式，并根據(jù)地理區(qū)域標注與統(tǒng)計可能存在缺陷的電網(wǎng)設(shè)備。5) 設(shè)備故障圖通過系統(tǒng)自動抽取及人工錄入方式，并根據(jù)地理區(qū)域標注與統(tǒng)計已經(jīng)發(fā)生故障的電網(wǎng)設(shè)備。6) 污區(qū)分布圖采用人工錄入方式，在GIS地圖上繪制相關(guān)區(qū)域，直觀的反映各地理區(qū)域內(nèi)灰、鹽、化學物質(zhì)對電力設(shè)備的影響等數(shù)據(jù)。7) 雷電分布圖采用系統(tǒng)自動抽取方式并且進過系統(tǒng)分析計算，直觀的通過GIS平臺反映各地理區(qū)域內(nèi)落雷頻率和強度等數(shù)據(jù)。8) 鳥害分布圖采用系統(tǒng)自動抽取方式并且進過系統(tǒng)分

12、析計算，直觀的通過GIS平臺反映各地理區(qū)域內(nèi)鳥窩等鳥害信息對電力設(shè)備的影響。9) 樹木生長區(qū)采用人工錄入方式并且進過系統(tǒng)分析計算，直觀的通過GIS平臺反映各地理區(qū)域內(nèi)樹木生長趨勢對電力設(shè)備的影響。10) 自然保護區(qū)采用人工錄入方式并且進過系統(tǒng)分析計算，直觀的通過GIS平臺反映各地理區(qū)域內(nèi)自然保護區(qū)范圍。實施方案：第一階段：前期準備與項目啟動本階段工作計劃在2012年7月2012年8月完成，主要工作：1) 明確項目范圍，項目目標等內(nèi)容，并形成工作方案；2) 成立項目組織機構(gòu)（包括網(wǎng)級與省級）；3) 組織招投標工作；4) 由網(wǎng)公司組織召開項目啟動會。第二階段：調(diào)研分析本階段工作計劃在2012年9月

13、2012年10月，主要工作：1) 需求調(diào)研；2) 技術(shù)分析；第三階段：系統(tǒng)設(shè)計本階段工作計劃2012年10月2012年11月完成，主要工作：1) 概要設(shè)計初稿；2) 概要設(shè)計審查；3) 詳細設(shè)計；4) 詳細設(shè)計審查。第四階段：系統(tǒng)開發(fā)2013年2月25日之前，主要工作：1) 平臺開發(fā)；2) 平臺測試；3) 平臺技術(shù)文檔編寫。第五階段：功能驗收本階段工作計劃2013年5月1日前完成，主要工作：1) 功能驗收測試；2) 功能驗收；3) 平臺上線。第六階段：試運行本階段工作計劃2013年5月2012年8月完成，主要工作：1) 數(shù)據(jù)準備；2) 系統(tǒng)培訓；3) 試運行。第七階段：項目竣工驗收本階段工作計

14、劃2013年8月30日前完成，主要工作：1) 項目試運行評價；2) 項目竣工驗收。第八階段：成果宣貫本階段工作計劃2013年9月完成，主要工作：1) 項目宣貫；2) 項目培訓。五、 預期目標和成果形式專題地圖展示系統(tǒng)是基于GIS平臺，遵循IEC61970、IEC61850規(guī)范及標準，利用數(shù)字化技術(shù)及虛擬現(xiàn)實技術(shù)、GIS技術(shù)將電網(wǎng)設(shè)備、附件、附屬物的型號、尺寸、間距等信息按實際尺寸、真實的運行方式、準確的拓樸結(jié)構(gòu)進行展示和管理，使所有設(shè)備、導線、構(gòu)筑物的空間關(guān)系、連接關(guān)系、運行狀態(tài)一目了然；解決不可視，不可摸，不可入等危險性場所的仿真與培訓等問題；通過事故預案演習，真實再現(xiàn)事故現(xiàn)場推演流程，提高

15、各級人員事故處理能力，保障電網(wǎng)安全、穩(wěn)定、高效運行。通過虛擬現(xiàn)實技術(shù)真實展示電網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)及空間地理分布，不僅反映電網(wǎng)設(shè)備真實的幾何特征,而且能真實地反映實際設(shè)備或?qū)嶋H電力系統(tǒng)的狀態(tài)和行為；專題地圖展示能直觀的、智能化的分析與展示電網(wǎng)設(shè)備以及所在區(qū)域的各種狀況，包括正常、異常和故障狀態(tài)，系統(tǒng)操作人員可與系統(tǒng)進行直接交互，不僅可以在三維虛擬場景中進行數(shù)據(jù)錄入、巡視，還可以隨時操作虛擬設(shè)備以及選定區(qū)域，系統(tǒng)會根據(jù)選擇類型不同進行不同緯度的專題地圖展示，提升工作效率，實現(xiàn)電網(wǎng)數(shù)據(jù)直觀的、智能的展示；通過系統(tǒng)提供的針對性的專題地圖，能夠?qū)Υ嬖陔[患進行模擬推演，將已經(jīng)發(fā)生過的故障的設(shè)備以及受影響范圍進行定

16、位，為下一步工作安排提供參考依據(jù)；通過以上技術(shù)和功能，建立一套基于GIS的專題地圖展示系統(tǒng)。六、 合作單位或依托工程單位落實情況編寫要求：小四仿宋_GB2312（下同）1. 如需同其他單位進行合作，說明合作單位的落實情況，并出具合作單位承諾進行合作的證明文件；2. 如需結(jié)合依托工程進行試點研究，說明依托工程及其與本項目結(jié)合的情況，出具依托工程單位承諾提供相關(guān)條件的證明文件。七、 項目承擔單位的條件1 項目負責人2 項目研究人員3 實驗室條件4 理論研究環(huán)境編寫要求：小四仿宋_GB2312（下同）1. 項目負責人的情況介紹；2. 項目研究人員的專業(yè)、特長、工作量和在本項目中的作用；3. 各承擔單

17、位具有的與本項目有關(guān)的工作業(yè)績、實驗室條件、理論研究環(huán)境。八、 項目的進度安排序號時間段內(nèi) 容1前期準備2需求調(diào)研3概要設(shè)計4詳細設(shè)計5系統(tǒng)編碼6系統(tǒng)測試7功能驗收8試運行9竣工驗收10項目培訓、宣貫編寫要求：1. 列出分年度計劃研究內(nèi)容和人員、設(shè)備安排；2. 分年度提供成果的內(nèi)容和形式，要具有可檢查性。九、項目經(jīng)費預算 單位：萬元科目名稱預算金額 甲方撥款 乙方自籌 備注（一）直接費(1)專職研究人員人工費(2)臨時性研究人員人工費(1)儀器、設(shè)備購置費附件1(2)儀器、設(shè)備試制費附件2(3)軟件購置費附件3(4)現(xiàn)有儀器設(shè)備使用費附件4(1)材料費附件5(2)資料費(3)印刷出版費(4)知

18、識產(chǎn)權(quán)費(5)會議費(6)差旅費(7)培訓費(1)場地物業(yè)費(2)場地租金5.專家咨詢費（二）間接費（三）外委支出費1.外委研究支出費 附件63.外協(xié)測試試驗與加工費 附件7（四）稅金合 計十、有關(guān)證明文件1、合作單位和依托工程單位對項目的意見2、自籌經(jīng)費來源及保證證明編寫要求：四號仿宋_GB2312（下同）1. 合作單位對項目的意見及蓋章；2. 依托工程單位對項目的意見及蓋章；3. 自籌經(jīng)費來源及保證證明。十一、申請單位領(lǐng)導審查意見（對經(jīng)費預算是否合理，有無其他經(jīng)費來源，能否償還貸款，能否保證研究計劃實施所需的人力，工作時間等基本條件提出具體意見）四號仿宋_GB2312（下同）單位領(lǐng)導（簽字） 單位（公章） 年 月 日附件儀器、設(shè)備購置預算明細表（單價5萬元以上） 單位：萬元序號設(shè)備名稱設(shè)備型號單價(萬元/臺件)擬購置數(shù)量（臺件）總價經(jīng)費列支生產(chǎn)國別與地區(qū)主要技術(shù)性能指標購置理由、用途、擬安置單位（與本課題、子課題關(guān)系）累計附件2儀器、設(shè)備試制預算明細表（單價5萬元以上）