摘要：地理信息系統(tǒng)在電力系統(tǒng)信息管理中起著越來越重要的作用。目前GIS平臺(tái)主要有GeoMedia、ArcInfo、Mapinfo和MicroStation 四種產(chǎn)品。電力GIS平臺(tái)的選擇和使用必須從電力系統(tǒng)實(shí)際出發(fā)，借助于各自在地理行業(yè)的優(yōu)勢(shì)，Arc/info和Mapinfo產(chǎn)品已成功進(jìn)入電力市場(chǎng)。通過對(duì)目前幾種GIS通用平臺(tái)的深入比較、分析，提出了一種基于GeoMedia的電力GIS平臺(tái)解決方案，并介紹了該平臺(tái)方案在“重慶渝北供電局GIS綜合信息系統(tǒng)”中的應(yīng)用。應(yīng)用表明該方案具有強(qiáng)大的二次開發(fā)能力，滿足工作節(jié)點(diǎn)多且分散、并發(fā)操作強(qiáng)的要求，具有良好的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浞治龉δ埽軌驖M足電力GIS的要求。
關(guān)鍵詞：電力系統(tǒng)；地理信息系統(tǒng)；平臺(tái)；選擇
中圖分類號(hào)：TM 727.2 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

　　GIS（Geographical Information System）是利用現(xiàn)代計(jì)算機(jī)圖形和數(shù)據(jù)庫技術(shù)來獲取、輸入、編輯、查詢、分析、決策和顯示空間圖形及其屬性數(shù)據(jù)的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。GIS 的最大特點(diǎn)就在于它能夠把現(xiàn)實(shí)生活中的各種信息與反映地理位置的圖形信息結(jié)合在一起，可根據(jù)查詢與分析需要將這些信息真實(shí)地、圖文并茂地展示在用戶面前，也可將分析決策模型處理結(jié)果提交各級(jí)管理部門作決策參考。
　　面對(duì)越來越密織的電網(wǎng)，復(fù)雜的電力設(shè)備，時(shí)刻變化的負(fù)荷信息，不斷變遷的道路和建筑，傳統(tǒng)的電網(wǎng)管理方式已經(jīng)很難滿足電網(wǎng)的建設(shè)和安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行要求。為了實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)改造和發(fā)展的合理規(guī)劃，提高電能的質(zhì)量和供電可靠性，降低線損，提高電力設(shè)備運(yùn)行的安全性、經(jīng)濟(jì)性，需要將現(xiàn)代化的計(jì)算機(jī)和通訊技術(shù)用于電網(wǎng)的管理，將各種圖形、地圖、數(shù)據(jù)信息統(tǒng)一共享。
　　因此GIS 在供電企業(yè)生產(chǎn)管理中得到越來越廣泛的應(yīng)用。
　　不同于其它計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，電網(wǎng)管理中的GIS 投資大，數(shù)據(jù)錄入工作繁雜，因此，如何保護(hù)用戶在系統(tǒng)（如MIS、SCADA 等）上的投資，如何從電力系統(tǒng)全局入手，選擇成熟的GIS 平臺(tái)以避免重復(fù)建設(shè)是進(jìn)行電力GIS平臺(tái)選擇的最關(guān)鍵環(huán)節(jié)。

1 電力系統(tǒng)GIS 特點(diǎn)選擇平臺(tái)的要點(diǎn)

　　電力系統(tǒng)的GIS 應(yīng)用與地理學(xué)上的GIS 應(yīng)用有很大的不同，因此我們應(yīng)充分考慮電力系統(tǒng)本身的特點(diǎn)來選擇和使用GIS 平臺(tái)。

1.1 容錯(cuò)能力
　　電力系統(tǒng)是一個(gè)實(shí)時(shí)運(yùn)行的系統(tǒng)，系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性是建設(shè)系統(tǒng)首要考慮的問題，電力部門曾規(guī)定供電可靠性必須大于99.97%，這就要求GIS 平臺(tái)應(yīng)具有強(qiáng)大的容錯(cuò)能力，即對(duì)系統(tǒng)的穩(wěn)定性、強(qiáng)壯性（Robust）要求非常高。
1.2 數(shù)據(jù)統(tǒng)一及共享
　　電力部門工作節(jié)點(diǎn)多且分散，并發(fā)操作性強(qiáng)，對(duì)實(shí)時(shí)處理要求很高。在電網(wǎng)管理系統(tǒng)中典型的工作節(jié)點(diǎn)就有用電科、營業(yè)廳、報(bào)修中心、調(diào)度中心及局MIS用戶等。其中某些節(jié)點(diǎn)可能是遠(yuǎn)程工作節(jié)點(diǎn)，這種分散的應(yīng)用要求數(shù)據(jù)必須全局統(tǒng)一，并且能夠安全地實(shí)現(xiàn)共享。
1.3 二次開發(fā)能力
　　實(shí)際上，需在GIS 功能的基礎(chǔ)上疊加大量電力專業(yè)的應(yīng)用，如運(yùn)行管理、檢修管理、兩票管理等，這些應(yīng)用的專業(yè)性很強(qiáng)，因此要求所選用的GIS 平臺(tái)必須具有強(qiáng)大的二次開發(fā)能力。
1.4 網(wǎng)絡(luò)拓樸分析能力
　　由于要利用電網(wǎng)的動(dòng)態(tài)拓樸結(jié)構(gòu)進(jìn)行電網(wǎng)運(yùn)行管理（如短路計(jì)算、配電網(wǎng)重組和調(diào)度操作票專家系統(tǒng)等應(yīng)用），這就要求選用的GIS平臺(tái)必須具有良好的網(wǎng)絡(luò)拓樸分析功能。
1.5 數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換能力
　　由于電力企業(yè)的電網(wǎng)設(shè)施資料經(jīng)過多年積累而成，數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換工作量非常大。而這些資料又不斷變化，因此，最終的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換必須在盡可能短的時(shí)間內(nèi)進(jìn)行。這就要求選用的GIS平臺(tái)必須能很好地支持多種數(shù)據(jù)庫，具有強(qiáng)大的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換能力。

2 GIS 基礎(chǔ)平臺(tái)比較

　　基于以上原因，作者廣泛收集資料，進(jìn)行調(diào)研，現(xiàn)根據(jù)收集的資料和對(duì)相關(guān)產(chǎn)品的了解對(duì)目前廣泛使用在電力系統(tǒng)中的典型GIS 平臺(tái)進(jìn)行評(píng)述。
　　目前已有的地理信息系統(tǒng)開發(fā)平臺(tái)主要有ESRI公司的Arc/Info、Bentley公司的Micro Station、Mapinfo公司的Mapinfo和InterGraph公司的GeoMedia等。借助于各自在地理行業(yè)的優(yōu)勢(shì)，這些公司的產(chǎn)品均已進(jìn)入電力市場(chǎng)，并都有成功的案例。 #p#page_title#e#
2.1 ESRI 公司的Arc/Info 產(chǎn)品
　　ESRI 公司提供的產(chǎn)品Arc/Info 是當(dāng)今世界上最完整的GIS 系統(tǒng)。該產(chǎn)品具有以下特點(diǎn)：
　　1. 空間數(shù)據(jù)引擎。SDE(Spatial Database Engine)成功地解決了大、多、快，即大型數(shù)據(jù)庫多用戶共享、快速響應(yīng)的技術(shù)難點(diǎn)，SDE把空間數(shù)據(jù)存放在商業(yè)化數(shù)據(jù)庫軟件中，如Oracle，繼承了其Client/Server體系和快速的檢索性能。
　　2. 開放的開發(fā)環(huán)境。在以前的版本中，開發(fā)應(yīng)用使用AML（Arc/Info的腳本語言），在Arc/Info7.21版本后ESRI 提供了開放的開發(fā)環(huán)境ODE；用戶可以用Visual Basic、 Visual C、 Delphi 、PowerBuilder等可視化語言在程序中嵌入Arc/Info的OLE控件（.ocx），縮短開發(fā)周期。
　　3. 優(yōu)秀的向上升級(jí)和向下擴(kuò)展性。該產(chǎn)品是目前唯一支持全系列操作系統(tǒng)的GIS 廠商。Arc/Info 整個(gè)軟件系列從上到下有SDE、Arc/Info（Unix 版）、Arc/Info（NT 版）、ArcView 、MapObjects等。該系列數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)全部共享，可滿足不同層次應(yīng)用需要，而其它GIS 軟件定位在一種或兩種產(chǎn)品和平臺(tái)，沒有向上升級(jí)和向下擴(kuò)展能力。
　　Arc/Info 的主要劣勢(shì)是：系統(tǒng)龐大，對(duì)設(shè)備要求高，價(jià)格昂貴。
2.2 Bentley公司的Micro Station產(chǎn)品
　　奔特力（Bentley）系統(tǒng)有限公司是全球領(lǐng)先的企業(yè)級(jí)工程軟件產(chǎn)品開發(fā)商和用戶服務(wù)商。它的旗艦產(chǎn)品Micro Station主要應(yīng)用在CAD與GIS 領(lǐng)域，其核心產(chǎn)品是Micro StationGeoGraphics，為Bentley 地理工程解決方案基礎(chǔ)軟件。它的特點(diǎn)如下：
　　1. 發(fā)揮CAD優(yōu)勢(shì)，提供強(qiáng)大的圖形操作編輯功能，有自定義“線型”，可減少數(shù)據(jù)冗余，它提供浮動(dòng)的拓樸關(guān)系。
　　2. 集CAD/ GIS 為一體的地理工程解決方案，它既可以作為一個(gè)GIS 應(yīng)用開發(fā)平臺(tái)，又可作為一個(gè)最終的用戶產(chǎn)品。
　　3. 圖形數(shù)據(jù)與屬性數(shù)據(jù)分開存儲(chǔ)，前者存儲(chǔ)為*.dgn的單一文件中，后者將非圖形的屬性數(shù)據(jù)放在Sybase等后臺(tái)數(shù)據(jù)庫，其中圖形數(shù)據(jù)仍然分層管理。
　　Micro Station的主要劣勢(shì)為：主要開發(fā)工具為MDL（Micro Station Development Language），該語言功能強(qiáng)大，在保證交叉應(yīng)用的良好兼容性的同時(shí)，存在學(xué)習(xí)繁鎖，開發(fā)困難較大等缺點(diǎn)。雖然該產(chǎn)品還支持OLE，但功能有限，故該公司強(qiáng)烈推薦使用MDL進(jìn)行開發(fā)。
2.3 MapInfo 公司的MapInfo 產(chǎn)品
　　MapInfo 公司是全球較早開始從事地理信息系統(tǒng)軟件研制的公司。作為桌面地理信息系統(tǒng)的代表，其產(chǎn)品MapInfo 有著它自己的特色：
　　1. 較強(qiáng)的地圖顯示處理和數(shù)據(jù)查詢分析功能?？赏瑫r(shí)支持多種格式的柵格圖像和矢量圖形。提供強(qiáng)大的圖形編輯工具。它能夠精確地在屏幕上查詢、分析與其相應(yīng)的地理數(shù)據(jù)庫信息，對(duì)于屬性數(shù)據(jù)和查詢分析的結(jié)果，還可采用專題圖方式顯示。
　　2. 支持關(guān)系型數(shù)據(jù)庫管理。MapInfo 內(nèi)置型數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)，支持SQL 查詢，通過ODBC可以動(dòng)態(tài)鏈接到多種關(guān)系數(shù)據(jù)庫。
　　3. 完善的系統(tǒng)開發(fā)工具。MapInfo 系統(tǒng)軟件提供MapBasic, 作為配套的用戶開發(fā)工具。MapInfo 具有對(duì)象鏈接與嵌入功能，允許VB、VC++ 、Delphi7 等開發(fā)語言，把MapInfo 地圖作為一個(gè)對(duì)象加以調(diào)用。
　　4. 圖形數(shù)據(jù)與屬性數(shù)據(jù)分開存儲(chǔ)，前者存儲(chǔ)為*.map 的多個(gè)文件中，后者將非圖形的屬性數(shù)據(jù)放在Sybase等后臺(tái)數(shù)據(jù)庫或*.dat的多個(gè)文件中，其中圖形數(shù)據(jù)仍然分層管理。
　　5. 對(duì)工作環(huán)境的配置要求不高。
MapInfo 的劣勢(shì)主要有：管理的數(shù)據(jù)量不大，當(dāng)系統(tǒng)數(shù)據(jù)量增大時(shí)，系統(tǒng)效率降低，甚至不能運(yùn)行，不適用于大型的系統(tǒng)；用MapBasic, 編寫的程序不能脫離MapInfo 環(huán)境運(yùn)行。
2.4 InterGraph公司的GeoMedia 產(chǎn)品
　　InterGraph公司是全球最大的GIS 軟件系統(tǒng)供貨商。GeoMedia 產(chǎn)品是桌面地理系統(tǒng)，是以數(shù)據(jù)庫為中心的新一代GIS 平臺(tái)。它是(InterGraph 公司利用Jupiter技術(shù)開發(fā)的GIS 產(chǎn)品，是第一個(gè)完全符合OpenGIS 規(guī)范的GIS 產(chǎn)品。GeoMedia 的特點(diǎn)如下： #p#page_title#e#
　　1. 多源數(shù)據(jù)的無縫集成。可將多個(gè)GIS 的空間及屬性數(shù)據(jù)直接讀取，不需中間轉(zhuǎn)換，避免信息的丟失，可同時(shí)對(duì)多種通用數(shù)據(jù)格式的數(shù)據(jù)集成在同一坐標(biāo)系中分析。
　　2. 先進(jìn)的數(shù)據(jù)庫管理方式。GeoMedia 內(nèi)嵌關(guān)系數(shù)據(jù)庫引擎，不需中間件就可對(duì)Oracle、Access(GeoMedia下一版本增加對(duì)SQL Server的支持）直接進(jìn)行數(shù)據(jù)讀取，空間數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)在標(biāo)準(zhǔn)關(guān)系型數(shù)據(jù)庫的同一記錄中，進(jìn)行統(tǒng)一管理。
　　3. 強(qiáng)大的二次開發(fā)環(huán)境。GeoMedia 緊跟軟件開發(fā)的技術(shù)潮流，采用OLE/COM 技術(shù)，隨產(chǎn)品免費(fèi)奉送控件和對(duì)象，用戶可開發(fā)基于控件的真正意義上的自主應(yīng)用系統(tǒng)。
　　4. 強(qiáng)大的信息發(fā)布功能。WebMap是基于Internet的空間信息發(fā)布工具，允許用戶使用標(biāo)準(zhǔn)的WEB瀏覽器訪問地理數(shù)據(jù)信息。Web Enterprise是世界上第一個(gè)真正意義上的WebGIS，它運(yùn)行在Internet/Internet的Server端，用于企業(yè)級(jí)GIS 數(shù)據(jù)的組織、發(fā)布及分析應(yīng)用處理。在Client端用戶只需采用標(biāo)準(zhǔn)的瀏覽器就可進(jìn)行GIS 的常規(guī)分析操作。
GeoMedia 的劣勢(shì)主要有：目前GeoMedia 只能運(yùn)行在Windows系列平臺(tái)上，還未提供UNIX版本。
2.5 比較
　　上述4種產(chǎn)品中的Mapinfo、GeoMedia 主要針對(duì)的是中小系統(tǒng)；而MicroStation和Arc/Info 主要針對(duì)大型系統(tǒng)。
　　其中MapInfo 主要定位為桌面GIS 平臺(tái)，功能較弱，對(duì)多用戶并發(fā)訪問的支持較差。雖然GeoMedia也定位為桌面GIS 平臺(tái)，但它借用后臺(tái)Oracle 數(shù)據(jù)庫的強(qiáng)大容錯(cuò)、處理能力，能對(duì)多用戶并發(fā)訪問有較好的控制。作為主要針對(duì)大系統(tǒng)的Micro station和Arc/Info固然一方面可保證大系統(tǒng)穩(wěn)定，功能強(qiáng)大；但另一方面，由于眾所周知的軟件生命周期問題，一個(gè)系統(tǒng)不可能即保持“大”、“全”，又保證“靈活性”；同時(shí)也存在難以學(xué)習(xí)的缺點(diǎn)。 Arc/Info本身就是針對(duì)大系統(tǒng)而設(shè)計(jì)的，系統(tǒng)開發(fā)過程較為復(fù)雜，服務(wù)器端需要運(yùn)行Arc/Info和SDE:，每一個(gè)客戶端都需要安裝ArcView或MapObjects，因此，系統(tǒng)投資較高。
　　當(dāng)然，另外如一些國內(nèi)自主開發(fā)的GIS平臺(tái)在電力系統(tǒng)中也有一定應(yīng)用。但這些平臺(tái)的地理分析功能大多較弱，嚴(yán)格上講只能稱之為圖形平臺(tái)；雖然采用這些平臺(tái)可以減少軟件重復(fù)開發(fā)、縮短整個(gè)系統(tǒng)的開發(fā)周期，但存在系統(tǒng)集成及數(shù)據(jù)交換的致命問題。

3 電力系統(tǒng)GIS 平臺(tái)選擇須滿足的條件及其推薦方案

3.1 應(yīng)滿足的條件
　　通過上述比較，作者發(fā)現(xiàn)：如何根據(jù)工程實(shí)際需要，找到符合自身要求的GIS 平臺(tái)是重點(diǎn)，也是難點(diǎn)。無論選用何種平臺(tái)，該平臺(tái)都必須滿足以下幾點(diǎn)：
　　1. 開放開發(fā)環(huán)境（ODE），使核心GIS 技術(shù)可以應(yīng)用于非專用的編程環(huán)境中（如VB、Delphi、PowerBuilder,），易于推廣應(yīng)用，可加快產(chǎn)品的升級(jí)換代、縮短產(chǎn)品研發(fā)周期。
　　2. 開放數(shù)據(jù)庫，引入全關(guān)系型空間數(shù)據(jù)庫引擎，在客戶/服務(wù)器結(jié)構(gòu)下，提供在現(xiàn)有商業(yè)數(shù)據(jù)庫中存儲(chǔ)GIS 對(duì)象的方法；將屬性、圖形數(shù)據(jù)集中存儲(chǔ)，避免數(shù)據(jù)“二義性”，保證數(shù)據(jù)的一致性和安全性。
　　3. 引用組件技術(shù)，倡導(dǎo)新一代嵌入式GIS 技術(shù)，全面采用符合工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)組件界面。

3.2 平臺(tái)選擇分析
　　由于電力行業(yè)GIS 系統(tǒng)是面向生產(chǎn)的管理信息系統(tǒng)，供電部門使用GIS 技術(shù)的基本目的，是提高決策及運(yùn)行操作的響應(yīng)速度；數(shù)據(jù)更新及操作響應(yīng)的實(shí)時(shí)性是GIS 應(yīng)用軟件必須保證的基本技術(shù)要求。電力GIS 系統(tǒng)主體工作對(duì)象參數(shù)（如：電網(wǎng)運(yùn)行實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)）以及主體圖形元素的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)（如：電網(wǎng)運(yùn)行中的網(wǎng)架拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)）等數(shù)據(jù)，在系統(tǒng)運(yùn)行中處于實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)更新狀態(tài)。電力系統(tǒng)主體工作對(duì)象數(shù)據(jù)的修改、變更，在多個(gè)子系統(tǒng)中同時(shí)發(fā)生（如：調(diào)度、線路、配變等部門）。從操作流程的角度看更新事件發(fā)生的次序具有“非線性動(dòng)態(tài)并發(fā)”特征，并且要求系統(tǒng)根據(jù)供電生產(chǎn)專業(yè)規(guī)則，保證這種數(shù)據(jù)更新結(jié)果在整個(gè)系統(tǒng)中具有一致性。 #p#page_title#e#
　　GeoMedia 中采用了動(dòng)態(tài)分段技術(shù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)地圖中的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)進(jìn)行動(dòng)態(tài)分段，能夠滿足電力系統(tǒng)中電網(wǎng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)多變的要求。GeoMedia 對(duì)空間數(shù)據(jù)引擎作了優(yōu)化，采用的策略是按需要顯示的內(nèi)容進(jìn)行傳輸，因?yàn)樵趯?shí)際應(yīng)用過程中，經(jīng)過圖形分層控制后，一屏同時(shí)顯示的圖形不可能很多，這樣保證了傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量不會(huì)太大，從而提高了顯示和查詢速度。GeoMedia 是基于組件的GIS，具有很好的開放性，可以選用Visual Basic、 Visual C、 Delphi 、PowerBuilder等可視化開發(fā)工具進(jìn)行開發(fā)。雖然，GeoMedia 沒有自己專有的數(shù)據(jù)格式，該系統(tǒng)的全部數(shù)據(jù)都由大型商用數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)托管，因此用戶投資建立的GIS 數(shù)據(jù)庫與電力系統(tǒng)的MIS 系統(tǒng)進(jìn)行真正的數(shù)據(jù)共享和交流。

3.3 推薦方案
　　基于上述討論，作者推薦采用InterGraph 公司的GeoMedia產(chǎn)品作為電力GIS 平臺(tái)。
　　在Internet 企業(yè)網(wǎng)內(nèi)部，Server 方運(yùn)行Oracle 和GDS（Geographic Data Server,圖形數(shù)據(jù)服務(wù)器），Client端運(yùn)行基于GeoMedia控件開發(fā)的程序。借助于其自身攜帶的SDO(Spatial Data Option，空間數(shù)據(jù)引擎），Oracle 數(shù)據(jù)庫管理空間數(shù)據(jù)，并完成高級(jí)地理分析功能。GDS 實(shí)現(xiàn)Server 后臺(tái)Oracle 數(shù)據(jù)庫與Client 端程序的接口。借助于它，Client端程序調(diào)用GeoMedia對(duì)象時(shí)就不需要了解地理數(shù)據(jù)格式等地理概念，直接通過GDS 讀取。Client 完成顯示及簡(jiǎn)單地理功能。在Internet 廣域網(wǎng)中，其它兄弟單位借助于標(biāo)準(zhǔn)瀏覽器（如IE5.0 等）通過;WebMap(Internet空間信息發(fā)布工具）即可查詢地理信息。當(dāng)增加工作節(jié)點(diǎn)時(shí)，不會(huì)增加任何費(fèi)用。可以認(rèn)為，這套GIS平臺(tái)的選擇方案即能滿足電力應(yīng)用的要求，實(shí)現(xiàn)地理分析功能，能節(jié)省平臺(tái)的投資。

4 小結(jié)

　　1. 根據(jù)電力系統(tǒng)GIS平臺(tái)的特點(diǎn)選擇平臺(tái)時(shí)要考慮：操作方便、強(qiáng)大的二次開發(fā)能力、良好的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浞治瞿芰洼^強(qiáng)的數(shù)據(jù)分析及數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換能力。
　　2. 選擇電力系統(tǒng)GIS的平臺(tái)要滿足條件：開放開發(fā)環(huán)境、開放的數(shù)據(jù)庫和引用組件技術(shù)。
　　3. 在分析現(xiàn)有國內(nèi)外GIS平臺(tái)的基礎(chǔ)上，根據(jù)作者的應(yīng)用開發(fā)研究，推薦采用GeoMedia產(chǎn)品作為電力系統(tǒng)GIS綜合信息系統(tǒng)的基礎(chǔ)平臺(tái)。

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