基于GIS的專題圖可視化展示項目可研報告講解

1、省電力有限公司公司科技項目可行性研究報告項目名稱：三號仿宋_GB2312（下同）申請單位：起止時間：年月至年月項目負責人：通信地址：郵政編碼：聯(lián)系電話：傳真：申請日期：年月目的和意義隨著GIS技術的日益成熟，作為地理分析結果重要表現(xiàn)形式的專題地圖，也不斷發(fā)展、創(chuàng)新和應用。專題地圖(thematicmap)，又稱特種地圖，著重表示一種或數(shù)種自然要素或社會經濟現(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容屬性數(shù)據(jù)在地圖上表現(xiàn)出來。專題地圖的制圖領域寬廣，凡具有空間屬性的信息數(shù)據(jù)都可用其來表示，其內容、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]

2、到電網系統(tǒng)自身的特殊性，技術人員只能對所管轄范圍內的電網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相關預防措施，因此建立一套結合基于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)跟電網安全運行相關的主題數(shù)據(jù)直觀展示，對確保電網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、潛在設備缺陷圖、發(fā)生故障設備圖、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)等內容。在此基礎之上結合GIS系統(tǒng)設計并開發(fā)出一套適合我國電網特點的專題地圖操作展示系統(tǒng)。二、國內外研

3、究水平綜述盡管近年來信息化建設的不斷發(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,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聯(lián)起來,從空間上來觀測和分析這些數(shù)據(jù)之間的關系,便可一目了然的得出數(shù)據(jù)之間存在的規(guī)律。國內外的電力行業(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的不斷向前發(fā)展，有必要在電力專題圖的相關應用進行深入研究。本項目要是利用計算機技術對輸、變、配電網設備設施的空間分布數(shù)據(jù)、生產運行

4、數(shù)據(jù)、電網運行狀態(tài)等信息進行統(tǒng)計分析，生成各類電網應用專題圖，通過GIS可視化技術來集中展示，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專題圖輔助系統(tǒng)。以電網綜合數(shù)據(jù)專題應用系統(tǒng)作為基礎平臺，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：地圖內容主題化。專題地圖強調表達主題要素的重要特征，且盡可能完善、詳盡。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。地圖功能多元化。專題

5、地圖不僅能表示制圖對象的空間分布規(guī)律及其相互關系，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。表達形式多樣化。專題地圖由于制圖內容的廣泛，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，地圖符號可自己設計創(chuàng)新，因而其表達形式多種多樣、豐富多彩。表示內容前瞻化。專題地圖取材學科廣泛，許多編圖資料都由相關的科研成果、論文報告、研究資料、遙感圖像等構成，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：專題地圖內容的選擇。對于專題地圖來說，一方面，選取與主題內容有關的各種要素，使內容豐

6、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，使地圖內容針對性強，清晰易讀。在設計時內容選取的合理解決，為的是在地圖上表示全部最主要的，而同時補充次要的內容。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。專題地圖圖例設計要求及方法。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計出專題內容的科學體系，如各要素的層次及相互關系，指標的分類分級，轉換成圖例系統(tǒng)的順

7、序位置，明確標出質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，分級數(shù)據(jù)順序從小到大排列。專題地圖的設計方法一般分為：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系，注意排列的結構、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），圖例的結構原則：根據(jù)地圖內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系，按順序配置；每組內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)一般可歸結為數(shù)據(jù)庫和文件大

8、類,例如供電可靠性、負荷密度、設備故障等。專題圖直觀做法是通過抽取共性數(shù)據(jù)，生產各類柱狀圖、餅狀圖、點狀密度圖等,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。如電力設備故障專題圖，可將餅圖劃分若干份來表示各類設備的缺陷數(shù)。通過不同顏色可以辨別設備缺陷等級情況。總之電力專題圖需根據(jù)實際業(yè)務需求來設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,設計并實現(xiàn)電網專題圖可視化模塊。利用GIS系統(tǒng)中的二、三地圖背景以及數(shù)

9、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。技術路線：計算機領域有多種成熟的圖形顯示技術可供選擇。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Java3D、Direct3D和OpenGL）編程。為克服已有技術的不足，電力專題圖展示技術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二維圖形平臺結合;顯示速度快。專題圖展示的模塊設計與GIS系統(tǒng)集成遵循模塊化、可復用和面向對象的設計原則。各功能模塊直接建立在現(xiàn)有GIS平臺基礎上，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

10、干三維對象。該部分負責維護內部三維對象列表和整個場景的姿態(tài)信息,創(chuàng)建和顯示三維對象,并且根據(jù)用戶鼠標操作調整場景的姿態(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)在內存中生成三維圖形，并負責具體繪圖四、項目研究內容和實施方案研究內容：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，并且結合每周停電協(xié)調會的停電計劃數(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。供電可靠性特征分析采用人工錄入方式，在GI

11、S地圖上繪制相關區(qū)域，直觀的反映各地理區(qū)域內供電線路、用戶性質等數(shù)據(jù)。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。設備缺陷圖通過系統(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設備。設備故障圖通過系統(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)計已經發(fā)生故障的電網設備。污區(qū)分布圖采用人工錄入方式，在GIS地圖上繪制相關區(qū)域，直觀的反映各地理區(qū)域內灰、鹽、化學物質對電力設備的影響等數(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)域內落雷頻率和強度等數(shù)據(jù)。8)鳥害分布

12、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)域內鳥窩等鳥害信息對電力設備的影響。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)域內樹木生長趨勢對電力設備的影響。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：明確項目范圍，項目目標等內容，并形成工作方案；成立項目組織機構(包括網級與省級)；組織招投標工作；由網公司組織召開項目啟動會。第二階段：調研分析本階段工作計劃在201

13、2年9月2012年10月，主要工作：1)需求調研；2)技術分析；第三階段：系統(tǒng)設計本階段工作計劃2012年10月2012年11月完成，主要工作：概要設計初稿；概要設計審查；詳細設計；詳細設計審查。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；平臺技術文檔編寫。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劃2013年8月30日前完成，主要工作：1

14、)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)字化技術及虛擬現(xiàn)實技術、GIS技術將電網設備、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、準確的拓樸結構進行展示和管理，使所有設備、導線、構筑物的空間關系、連接關系、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，提高各級人員事故處理能力，保障電網安全、穩(wěn)定、高效運行。

15、通過虛擬現(xiàn)實技術真實展示電網網絡結構及空間地理分布，不僅反映電網設備真實的幾何特征,而且能真實地反映實際設備或實際電力系統(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設備以及所在區(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，能夠對存在隱患進行模擬推演，將已經發(fā)生過的故障的設備以及受影響范圍進行定位，為下一步工作安排提供參考依據(jù)；通過以上技術和功能

16、，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）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；如需結合依托工程進行試點研究，說明依托工程及其與本項目結合的情況，出具依托工程單位承諾提供相關條件的證明文件。七、項目承擔單位的條件項目負責人項目研究人員實驗室條件理論研究環(huán)境編寫要求：小四仿宋_GB2312（下同）項目負責人的情況介紹；項目研究人員的專業(yè)、特長、工作量和在本項目中的作用；各承擔單位具有的與本項目有關的工作業(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容12012.

17、7-2012.8前期準備22012.9-2012.10需求調研32012.9-2012.10概要設計42012.10-2012.11詳細設計52012.11-2013.2系統(tǒng)編碼62013.2-2013.4系統(tǒng)測試72013.5功能驗收82013.5-2013.8試運行92013.8竣工驗收102013.9項目培訓、宣貫編寫要求：1.列出分年度計劃研究內容和人員、設備安排；2.分年度提供成果的內容和形式，要具有可檢查性。九、項目經費預算科目名稱預算金額甲方撥款乙方自籌備注(一)直接費1.人工費(1)專職研究人員人工費(2)臨時性研究人員人工費2設備費(1)儀器、設備購置費附件1(2)儀器、設備

18、試制費附件2(3)軟件購置費附件3(4)現(xiàn)有儀器設備使用費附件43業(yè)務費(1)材料費附件5(2)資料費(3)印刷出版費(4)知識產權費(5)會議費(6)差旅費(7)培訓費4.場地使用費（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62儀器設備租賃費3.外協(xié)測試試驗與加工費附件7（四）稅金合計十、有關證明文件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；自籌經費來源及保證證明。一、申請單位領導審查意見附件1儀器、設備購置預算明細表（單價5萬元以上）附件2儀器、設備試制預算明細表（單價5萬元以上