信息化測繪條件下的電力勘測設計

李國華 ,程 永 ,陳 功

(中南電力設計院,湖北武漢430071)

1 引言

信息化測繪體系建設是當前測繪事業發展和地理信息資源共享與數字中國的熱點問題。與空間數據基礎設施建設相一致,信息化測繪體系建設主要是體現在技術和服務上。測繪和地理信息產業關系到經濟社會發展和國防建設,在信息化時代,基礎測繪的重要性越來越明顯。

2 測繪體系的發展

從古埃及的土地丈量到今天的遙感遙測,從傳統的手描筆繪人工畫圖到現代的電腦編輯激光噴繪,傳統的模擬測繪技術體系已經轉變成為數字化測繪技術體系(表1)。以光學機械為主要標志的傳統測繪技術體系是20世紀測繪業的主要技術支撐。為了取得數據,野外測量人員要肩扛背負儀器,奔波在崇山峻嶺、戈壁沙漠中。早期的線劃測繪圖利用手工和模擬的機械繪制,不僅耗時費力,而且質量不高。而數字化測繪體系體現在整個測繪作業、生產和服務的流程中,實現數據獲取與采集、加工與處理、管理和應用的數字化。產品形式也從傳統的紙質地圖變成了4D產品,即數字高程模型(DEM)、數字線劃地圖(DLG)、數字柵格地圖(DRG)和數字正射影像地圖(DOM),這是對傳統測繪生產流程的一次革命。這體現了測繪行業的最終目的不僅僅只是繪制地圖,它還要為社會各行各業提供所需地表的空間位置數據,并利用對客觀真實世界的各種數據來實現虛擬現實系統,可以把地表的情形以真三維、真尺度、真紋理真實地重建起來。以空間數據資源和3S技術及其集成為核心,并結合網絡、存儲等技術來形成數字化測繪體系,其驅動力可以不同,建設模式也可以不同,但技術體系的建設路徑卻是高度一致的,比如網格化測繪技術的應用[1]。

從GIS到Web GIS(System),再到Web GIS(Service);從OpenGIS到空間數據互操作,再到數據交換中心(Clearinghouse);從基礎地理信息數據庫到SDI(空間數據基礎設施),再到SII(空間信息基礎設施);從4D產品到3S技術,再到3S技術集成;從元數據到地理編碼數據,再到面向市場的DNM(digital navigation map,數字導航地圖)數據;從SDI到 LBS(location based service,基于位置與空間信息的服務),再到SIG(spatialinformation grid,空間信息網格),這些技術的融合與整合構成了對信息化測繪體系建設的技術支撐和保障體系。可見,信息化測繪體系所涉及技術的豐富程度和復雜程度,不管這些技術和體系是不是成熟的[2],但其具體應用并不像想像的那么簡單。

表1 測繪體系發展的階段比較表

3 信息化下的電力勘測設計

3.1 信息化測繪技術體系的構成

3.1.1 地海空天地理信息數據獲取技術

利用地基、海基、空基、天基等先進基礎設施和技術手段,實現全天候、全天時、全方位、全球范圍地理信息數據快速獲取的各類技術,主要包括空間大地測量技術、地面測量技術、海洋測量技術和遙感對地觀測技術等。

3.1.2 自動化地理信息數據處理技術

利用計算機、人工智能等技術實現地理信息數據運算的分布式、并行化、集群化,信息提取的定量化、自動化、智能化和實時化的各類技術,主要包括空間大地測量數據處理技術、航空航天遙感數據處理技術和其它空間信息處理技術等。

3.1.3 網格化地理信息存儲管理技術

利用數據庫技術、數據倉庫技術等實現海量地理信息分布式存儲管理和動態更新的各類技術,主要包括地理空間數據庫技術和地理空間數據存儲備份技術等。

3.1.4 靈性化地理信息共享服務技術

利用空間數據挖掘、可視化、互操作等技術,實現地理信息的共享和一站式服務,將最有用的信息,以最快的速度和最便捷的方式傳送給具有相應數據使用權限的用戶的各類技術,主要包括空間數據挖掘與知識發現技術、地圖制圖與地理空間信息可視化技術、海量地理空間數據網絡傳輸技術、地理空間信息服務與互操作技術、空間信息安全保密技術以及空間信息與社會經濟信息集成應用技術等。

3.2 信息化測繪體系建設的目標

一般認為,信息化測繪體系建設應該包括2大目標,要著力發展先進的測繪技術方法,建設現代化的測繪基礎設施;要著力提升測繪的保障服務能力。這兩個目標密切相關,但層次有所不同：前一個目標是后一個目標的基礎和前提,是實現后一個目標的手段和條件;而后一個目標則是前一個目標的出發點和落腳點,是建設信息化測繪體系的最終目標。也就是說,應該以切實提升測繪的保障服務能力,來統領信息化測繪體系建設的總體方向,來規劃信息化測繪體系建設的戰略任務,來實施信息化測繪體系建設的各項工程。從提升測繪保障服務能力的角度上看,信息化測繪應該具有以下特征。

(1)測繪保障服務的層次有顯著提高。在確保測繪“輔助”作用的同時,強化測繪的“支撐”作用,大力發展測繪的“提升”作用。

(2)測繪保障服務的模式有顯著變化。測繪從被動服務、普遍服務轉變為主動服務、按需服務。不僅包括本間信息的提供模式,還包括空間信息的應用模式和后續服務模式等。

(3)測繪保障服務的質量有顯著改善。測繪產品及服務不僅要優質化,更要增值化。空間信息的內容、形式和各質量要素應適應應用的需求,特別是信息的現勢性應得到明顯改觀。

(4)測繪保障服務的效果有顯著增強。測繪保障服務要適宜、及時和有效,并應以其為其他業務的成功而提供的支持程度作為衡量保障服務效果的基本標準。

信息化測繪應該能面向客戶“快、準、全、廉”地獲取、更新、管理和提供所需的空間信息產品及服務。這里所謂“快”,指的是數據獲取的周期要短,信息的現勢性要高;“準”表示適應應用需求的數據的空間特征、屬性特征和時間特征應準確可靠;“全”反映的是為滿足應用需求所獲取和提供使用的數據在內容上應全面、完整,在時空表現上要真實;“廉”則是指經濟性,就是說空間數據的獲取特別是使用的經濟代價應盡可能小。

3.3 信息化下的電力勘測設計

傳統觀念認為,勘測設計分為外業勘測階段與內業設計階段,不同設計專業之間或不同設計人員之間的生產協調。實質上,勘測設計過程是整個勘測設計流水線上不同生產工序之間勘測設計信息的協調,上游生產工序提供下游生產工序所必須的勘測設計信息,否則下游工序就缺少開展工作的必要條件。與工廠制造流水線不同,勘測設計的不同工序之間常常是互為上下游關系,即勘測設計流水線往往是環形的,參與作業流程的對象實質上是全部生產工序。它們之間客觀地存在著相互依賴、相互約束、相互驗證的關系。因此,信息的流通是勘測設計中的核心環節。

3.3.1 電力測繪信息特點

(1)信息內容十分廣泛。電力設施不僅涉及所在地的所有空間信息信息,并且幾乎總是與社會經濟等非空間信息交織在一起。

(2)空間分辨率高、幾何精度高。對于電力的勘測,需要數據的分辨率和幾何精度通常都很高,空間分辨率一般在米級、分米級甚至厘米級,而精度基本上是幾分米或幾厘米甚至毫米,對應的地形圖比例尺主要是 1∶500～1∶2 000。

(3)信息老化速度快。我國處在一個快速發展時期,基礎建設日新月異,作業區空間形態變化迅速,屬性信息的變化更大,加上分辨率高,造成作業區域空間信息的老化速度很快,信息更新的壓力和需求很大。

(4)任務多,時間要求緊。隨著國民經濟的發展,對電力的需要越來越迫切,任務多,信息獲取的壓力和需求很大。

3.3.2 電力勘測設計中的問題

測繪在國民經濟和社會發展中的作用是保障和服務。實際上,測繪的保障服務可以劃分為3個不同的層次：基本層次是“輔助”,在這里空間信息發揮著重要作用,但似有錦上添花之意;較高層次是“支撐”,空間信息的作用很關鍵,沒有空間信息,這些業務幾乎無法實現;而最高層次是“提升”,就是某項業務不僅需要空間信息的支撐,同時由于空間信息的“加人”而使該業務得到了飛躍和升華。

按照這樣的劃分,在一般的電力工程應用中,空間信息的作用基本上屬于“輔助”;在項目規劃、后期管理以及位置服務等中,空間信息的作用屬于“支撐”;而在網格化電力系統管理中,空間信息的作用則可以算得上是“提升”。測繪保障服務的層次和效果不僅對于不同的領域不同,即使對于同一領域,也受測繪保障服務質量的制約。就電力勘測設計而言,當前測繪保障服務中尚存在一些突出的問題,前的測繪保障服務能力亟待進一步提高,主要是包括以下幾點。

(1)保障服務的層次較低,大部分情況下起的只是“輔助”作用,僅有部分是“支撐”作用,而起“提升”作用的則是極少數;

(2)保障服務的效果有待改善,主要是內容的適合性、標準的適應性、信息的現勢性和保障的及時性等不能滿足需求;

(3)保障服務的模式(包括信息提供模式、信息應用模式和后續服務模式等)需要創新和發展。

4 結語

(1)外業勘測方面,積極引用新技術,將已有成熟技術同新技術想結合,提高外業數據采集效率,實現數據采集的數字化、智能化。外業數據采集手段的多樣化。高分辨率衛星遙感影像已經能夠滿足大比例尺測圖,集成GPS、慣導設備、激光掃描儀、數碼相機等多種傳感器集成的車載或機載移動測量系統能極大的提高數據采集效率;如無人機、飛艇等小型航攝飛行器能夠機動靈活滿足某些小型工程的快速更新。

(2)內業設計方面,實現勘測設計一體化。勘測設計一體化、信息化,已經成為勘察部門提高勞動生產率和形成核心競爭力的有效手段。最終目標要以標準的工作模型貫穿整個工程勘察設計的全過程,使之成為綜合信息載體,滿足優化勘測設計流程,提高勘測質量和效率的要求。可以設想,在未來的設計流程中,基于網絡的專業協同作業,信息的每次更新,每個專業人員都能在第一時間獲知相關信息,信息的傳遞交換實現了異地同步化,專業間的交流更加順暢,提高作業效率

(3)豐富測繪產品,提升保障層次,拓展新的業務范圍,數字地圖只是工程測量的初級產品。為了增加產品的附加值,提高工程信息化管理能力,研究建立工程專題信息系統尤為必要。工程專題信息系統包括電網的運行檢測,廠區的維護檢修等各類信息系統。它是GIS在電力工程建設與工程管理領域的具體應用,是“數字電網”或“數字電廠”的基礎。

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