探析空間數據技術在10kV配電網調度GIS中的應用

王海濱

摘 ?要：本文簡要概述了空間數據技術的內容，對其在10kV配電網調度GIS中的主要功能進行了簡單分析，重點探討了空間數據技術中可視化技術、集成開發技術以及空間拓撲分析法在10kV配電網調度中的應用。

關鍵詞：空間數據技術;配電網調度;GIS

引言：

GIS的主要作用是獲取數據、存儲數據、搜索數據、分析處理數據和顯示空間，是一種信息化的系統，用于管理數據庫。配電網調度在配電網中起指導指揮作用，組織協調其正常運行，因此需要積極引進新技術來提高自身專業水平，促使空間數據技術在10kV配電網調度GIS中能夠有效應用。

1空間數據技術概述

新型的空間數據技術又被稱為空間數據存儲技術，其能力更加豐富，可以解決海量地圖數據錄入的工作困難，并能夠修改和分析大量地圖數據。該技術充分結合了現代的網絡計算機技術，真正實現了共享地圖屬性與地圖數據，還可以滿足多個用戶端同時工作維護海量數據。新型的空間數據技術的要點在于利用數據庫表格形式將空間地理數據存儲于大型的關系數據庫中，其完美利用了數據庫相對完備的管理機制以及空間運算方法的擴展來達到有機結合非地理信息與地理數據的目的，進而為開發綜合功能較強的GIS電力系統打下了數據共享技術的這一堅實基礎。在關系型數據庫占主導地位的現狀下，空間數據庫作為該技術的直接對象，采用的數據庫設計方法是面向對象的方法，運用該方法來進行數據模型的設計，不管是對以往的屬性數據來說，還是對如今的空間數據而言，都是最有效的方法。空間數據技術執行空間數據的主要機制是通過數據庫內儲存程序的擴充，同時該技術對開放式標準接口是支持的，在這條件下，空間信息可以通過SQL方式以及ODBC的方式傳送到數據庫中，使現存的應用程序能夠得到快速地適應，并將數據庫的廣闊內存充分利用起來。

2空間數據技術在10kV配電網調度GIS中的主要功能

空間數據技術在10kV配電網調度GIS中應用廣泛，其主要功能體現在三個方面。第一，其可以根據城市的網狀結構，將電網視圖上傳到ORACLE數據庫之中，再利用較為先進的MAPINFOSPATIALWARE技術，有效管理海量數據，分析圖形拓撲結構。第二，該技術可以將電網的設備設施圖紙以及其屬性的相關數據統統納入計算機管理數據之中。這些數據包括圖紙管理，例如圖紙的繪制與修改等，還包括設備管理，例如設備的參數查詢、屬性修改等。第三，可以將以電子地圖為描述形式的空間數據以及屬性數據結合分析，讓GIS系統具備相應的輔助功能，例如跟蹤電源、模擬停電等。其可幫助分析相關的決策，以為了達到優化電網以及合理分配電力資源的目的[1]。10kV配電網調度GIS系統做到了充分利用數據庫和先進的地理信息技術，即便是SCADA系統中的一些瞬時數據也可以即時顯示在10kV配電網的分布電子地圖上，徹底實現電網設備空間管理，對動態數據的查詢統計和實時分析，極大地提高了系統的實時性，增強了系統的準確性以及可靠性，非常直觀地輔助配電網調度的決策。

3空間數據技術在10kV配電網調度GIS中的具體應用

3.1可視化技術

空間信息的可視化技術是依據地理環境實施的，其主要強調對地理環境的認知以及分析，其主要目的是透過視覺傳達的效果，對空間信息反映出的規律進行研究，人類對空間的認知逐步深入，其表示方法也逐年更新。二維表示方法是通常意義上GIS采用的圖像學方法，也是空間信息可視化的主流方法，但其擁有的數據量較少。三維表示方法是在二維的平面上，展示出地理的三維形態，該方法主要運用仿真手段。多維表示方法即以時間為主導，將一定時間內地理現象的變化過程以一系列地圖表達出來，動畫是其得力手段。在10kV配電網調度GIS中，利用可視化技術可以清晰地看到任何區域里的具體圖像，做到遠程判斷，方便進行遠程故障維修指導。

3.2集成開發技術

集成開發技術指的是利用面向對象的一系列工具軟件，以達到實現GIS基本功能的目的，其開發平臺為4GL語言例如VB、Delphi等。集成開發既能運用GIS在地圖上的處理能力，又能充分結合4GL語言可以快速開發應用上的優勢，不僅能夠大力提高開發應用系統的效率，而且利用該語言開發出來的程序其具備的數據庫功能更加強大，擁有更美觀的外觀以及用戶使用界面，而且具備高度的可靠性，容易移植到其他程序，更方便技術人員維護。在10KV配電網調度GIS系統中，采用了對象連接嵌入的自動化技術，用Delphi5.0在前臺開發就可以啟動應用程序，要想在后臺運行，就使用對象連接與嵌入的自動方式，啟動MapInfo工具軟件。許多程序通過編寫具有MapBasic語句特征的字符串，利用自動服務器技術，將這些字符傳送到MapInfo中，讓MapInfo可以輕松執行這些指令。運用集成開發技術時，Delphi可以作為對象連接嵌入自動化的控制方。Delphi能夠通過建立對象連接嵌入的對象來創建相應的自動化程序，而要創建對象鏈接與嵌入的對象，需要合理使用CreateObject函數，并且將運算的結果返回傳送給一個屬于Object類型的變量，之后的應用程序則通過該變量訪問對象鏈接與嵌入對象。

3.3空間拓撲分析法

GIS系統的主要理論基礎即為拓撲關系，空間對象之間的拓撲關系是通過空間數據模型結合空間索引方法描述出來的，空間數據模型是抽象化了地理實體，其主要包括三種基本類型即點、線、面。不同于傳統老舊的拓撲結構，空間數據技術下的拓撲結構中的空間實體對象具有自包含的特點，每個對象都具備維護自身屬性的功能。任何空間實體要么由一個部分組成，要么由多個部分組成，而每個部分都是由“點集”構成的，“點集”是指x-y坐標點的集合[2]。在10kV配電網調度GIS系統中的空間數據描述了多種實體，其中包括電網地理背景圖與電網設備的設施分布圖，而背景圖又涵蓋了主要道路與橋梁、標志性建筑、行政區的劃分等等，設施分布圖包含了各類變電站、線路站、開閉所等等。

我們可以利用空間索引進行分析和查詢。空間數據的索引與傳統索引不同，它采用的是更先進的R-Tree技術，要想查詢多邊形區域內的所有小點例如變壓器、故障點等，都可以利用空間索引，先定位到出不規則區域內的MBR，再通過MBR對更細小的點進行進一步精密查找，將區域外的點進行剔除，最后剩下的便是需要查找的點了。根據具體對象的不同情況，只需要創建簡單的“特性表”，利用空間數據技術，就可以從更多角度更詳細地分析復雜的電網故障例如電網停電以及開關跳變等，在配電網調度GIS系統的設計中，通過客觀地拓撲描述，對電網的實際性能進行分析。該拓撲技術首先可以在多邊形區域內分析供電半徑與設備，其次能夠對緩沖區域例如停電所影響的區域進行分析。緩沖區是指離創建對象特點距離內的區域，該區域由Mapinfo提供，結合專題地圖功能與緩沖區，配電網調度GIS系統可以用不同顏色暈染被停電影響的區域，利用后臺數據庫的統計，了解停電的用戶數量以及損失電量的多少，從而幫助有關部門科學調度電源，避免電力浪費。該技術還可以做到追蹤電源，描述電力線路、電力設備以及變電站等在內的圖形相互關系，生成其間的拓撲關系。當整體線路中的某一處發生了異常故障，系統就能根據其拓撲關系追蹤故障點或直接定位到電源切斷電源。最后可以統計區域設備，通過該技術結合地圖與數據，進而能實現地理信息統一管理、雙向查詢地圖以及屬性數據、專業分析圖層與數據等高級的復雜功能。

結論：

將空間數據技術作為核心技術支撐GIS系統運行，能夠有效闡述世界上各種物體之間的復雜關系以及分析其屬性，該技術能夠獲取大量的地理信息以及專業信息并以這兩種信息為基礎數據，大力支持綜合分析系統的建立，為依靠地理環境的配電網的運行調度管理提供了無限可能。

參考文獻

[1] 張菁苡.GIS空間數據處理技術在地圖制圖中的應用[J].工程建設與設計，2020（14）：251-252.

[2] 喬天榮，劉平利，劉家橘等.基于BIM+GIS融合的技術應用分析[J].地理空間信息，2021，19（01）：68-70+5.