淺談基於電網管理的三維GIS平臺設計與實現論文
隨著資訊科技的迅速發展，數字化的圖形技術取得了重大進步，3D顯示技術和虛擬現實技術在汽車、社會建築設計、城市和數字地球等領域得到了廣泛的應用。國內電力企業資訊化起步早，發展速度快，電網執行管理領域已建立了各種高水平的應用系統。在電網管理的視覺化應用管理方面，目前使用的是單線圖和地理資訊地圖的組合模型，透過該網路的拓撲結構，獲得了電網的實時資訊和位置資訊來監視電力傳輸和分配，輔以各種不同的監測裝置，提升了電網資訊化管理水平。
1我國三維G工S研究現狀
目前我國的三維顯示和虛擬顯示技術在電力行業的應用主要集中在配電系統中，尚未真正實現三維顯示。目前比較成熟的系統都是基於GIS系統的二維應用，通常用點和線表示電氣裝置，不能表示裝置內部本身的結構，在其空間效能分析方面的侷限性較大。目前正在進行的是三維網格顯示區域方面的研究，暫時尚未延伸到整個城市電網管理。
考慮到城市電網中大量的電力接收端，完成對需電方的輸供電任務成為電網的主要工作。電力規劃佈局將直接影響到城市的供電可靠性，經濟性和可擴充套件性。透過3D GIS在電網資訊領域的建設，充分利用三維空間資訊服務功能，借鑑地理資訊系統的成熟應用整合，可以提供資訊顯示和快速分析，準確和直觀展現完整的城市電網。
2整體架構
三維地理資訊系統可以收集，整理，彙總各電力裝置在電網的資訊，以地理座標為基礎，實現綜合電網基於城市地貌和建築特色的資訊模型組合，然後將這些模型一起透過網路釋出，使使用者可以快速和完整查詢城市電網的'歷史、現狀和規劃的各種宏觀和微觀情況。在平臺上，城市電網，電網變電站裝置和城市建築物之間的空間位置關係完全與實際情況對應，空間的三維座標和任意點之間可以被測量，從而再現真正三維的城市電網的景觀。三維地理資訊系統具有多級結構，包括模型層，表示層，綜合查詢和分析層和應用管理層。
三維地理資訊系統使用客戶機/伺服器和瀏覽器/伺服器的組合結構，同時支援單機和網路平臺。該伺服器採用了流行的資料集中方式，集中管理空間資料，方便了系統的維護和更新。使用標準的客戶端的模組化設計，不同的軟體模組在不同的業務部門使用。瀏覽器使用的客戶機使用常用網路瀏覽器，就可以實現在WEB三維資訊的訪問和漫遊服務。
系統設計包含4層:分別是模型層、表示層、綜合查詢與分析層及應用管理層。
2.1模型層
模型層具有以下功能:城市三維建模，包括各種建築物、地形道路及各種設施;三維電網建模，包括架空線路、電纜井及變電站的相關裝置等虛擬現實和視景模擬。
2.2表示層
表示層實現城市配網的三維鳥瞰、三維漫遊以及電網執行狀態和電網規劃的全面展示，包括潮流及功率棒圖、負荷分佈圖及電壓等勢圖等。
2.3綜合查詢與分析層
綜合查詢和分析層可對城市配網多維度“切片”的查詢，包括裝置和電網歷史資訊、發展資訊、基本引數、資產單位和城市電網層的分析，也可以顯示和分析功率流和負載分配的合理性。
2.4應用管理層
應用管理層利用視景模擬和動態景觀漫遊等幾種方式完成電網最佳化方案操作評價和規劃方案審查評估。該平臺作為城市的電網協同工作和預警管理平臺，可以迅速定位電網執行的目標場景。
3三維G工S功能設計
三維GIS開發基於虛擬模擬系統，設計時應考慮三維漫遊，並滿足3D預警模型和查詢操作的同時，充分利用現有的資料共享成果，同時3D模型和模擬平臺也可為其他系統提供呼叫服務。
3.1三維GIS介面設計
系統C/S端介面包括選單欄，工具欄，圖形化的導航工具區和圖形建模操作區。介面風格可以滿足自定義模板的使用者需求。
在該平臺上，3D場景可任意角度漫遊、縮放、旋轉和三維空間獨特的鳥瞰盤旋和系統定位等操作，同時提供全景透視、全屏、指南等功能。
3.2三維GIS相關資料組織設計
由於三維地理資訊系統相關模組功能的需要，產生大量業務屬性資料，這些資料被儲存在相關的業務屬性表單中。按照不同的類別，相關的屬性資料被分為建築物屬性資料，纜線屬性資料和管道屬性資料等。
隨著資料庫的檔案系統管理方式不斷趨向靈活，輕便，系統可以支撐快速和強大的三維地理資訊系統。根據面向物件的空間資料模型的思想，該層結構基於類、層和工作區域中進行組織。
4功能模組實現
4.1系統管理模組
系統管理模組能完成對使用者使用許可權的設定，完成使用者增加、修改和刪除等功能。系統可根據不同人員許可權，提供不同的功能，並可以實現不同的業務人員對應的圖形操作、資料庫操作等功能。
4.2綜合展示模組
4.2.1多視點定義和編輯、二維與三維切換、鳥瞰圖操作
該模組用於實現三維鳥瞰圖漫遊的各種功能，如在幾個觀察視點中選擇在當前檢視的預定地面投影，顯示當前漫遊的位置，實現快速移動，定位操作的功能。
除了3D場景窗外，系統還可以實現2D場景圖形視窗展示功能。二維和三維視窗可以實現相關的視窗介面切換，2D和3D場景轉換可以互相提供對應場景的當前位置。
4.2.2場景操作
該模組可以實現對場景各種操作和現場輸出。利用滑鼠和鍵盤，可以從任何角度實現三維場景漫遊。在三維空間中，實現實時漫遊、步行模式漫遊和高空飛航模式漫遊，場景的可視區域縮放的模擬，顯示所有的場景，顯示或隱藏的環境和建築物，可實現當前場景輸出為BMP等影象。該移動透過滑鼠，鍵盤的點選實現根據一定速度自由移動。
4.2.3預設運動路徑定義
該模組可以實現基於使用者視點的預設路徑，利用模型中的多視點的路線，包括高空鳥瞰街道周圍的整體模型和重點道路穿行等日。使用者可以修改預設漫遊路徑和速度，並能將每一個預定義的運動路徑增加音訊解說和背景音樂。
4.2.4漫遊線路定製
系統的漫遊路線生成時將該路線設定漫遊列表中，使用者可以方便地檢視路線列表，在列表中單擊，系統會自動將漫遊和路線保持一致，使系統易於顯示場景。系統還支援使用者自定義的飛行路徑，設定飛行路線實現對重要設施觀察和環繞方向飛行。支援實時節點的編輯，可以設定路線引數，實現人、車、船、飛機等任何模型在場景中的運動。
5資訊交換介面設計
介面具有高度的開放性，符合一定的標準需要支援不同的平臺，不同的應用環境，其他系統和三維GIS可以透過3個層次實現服務呼叫。
5.1資料庫訪問
三維地理資訊系統和其他系統可以互相讀取彼此的資料庫檢視，如涉及資料修改則開放儲存過程，則其他系統可以實現呼叫該過程。資料訪問的關鍵詞需進行唯一標識約束。對方服務呼叫應當控制訪問資料庫的許可權嘆
5.2 Socket通訊
三維GIS和其他系統可以相互開放Socket埠與對方通訊，採用Socket通訊方式在以下場合使用:三維GIS客戶端(其他系統本地客戶端);其他系統客戶端(本地三維GIS客戶端); 三維GIS伺服器端(固定地址的其他伺服器端);其他伺服器商(固定地址的三維GIS伺服器端);使用Socket通訊時，服務方應提供固定地址(或本地)和固定埠。
5.3元件呼叫
三維地理資訊系統和其他系統可以提供的COM元件或網路元件的形式為對方提供服務。當一個元件被呼叫時，系統所提供的通訊服務元件應具有低藕合的特點，即服務方軟體在失去響應的情況下，不會導致其他使用方軟體的有關閉和錯誤情況發生。
系統為與其他系統之間實現共享連線，需設計開發相應的系統介面，按系統介面實現的方式，我們可以歸納為以下3類:服務級共享類介面、功能級共享類介面、資料級共享類介面。
6結束語
由於三維GIS中的應用是一個新興的應用領域，企業受有限的人力、財力等方面制約，三維GIS將是一個長期的持續改進過程。只要不斷地探索和創新，積極推廣使用，並逐步完善功能，隨著企業資訊化不斷加快和自動化技術成熟，三維GIS的成熟應用在不久的將來會成為現實。