基于GIS的電力通道資源設計研究與應用

位明露，冉慧敏，鮑秀武

(1.常州市測繪院，江蘇 常州 213003； 2.常州市地理信息智能技術中心，江蘇 常州 213000)

1 引 言

隨著全球信息化技術的迅猛發展，電力系統與地理信息技術的結合日益緊密。數據結構復雜，體量龐大的電力線路、設備、發電站等資源具有地理特性，因而電力系統的設計、運維、管理等對地理空間具有較高的需求。傳統電力通道方案由設計人員基于現有的文檔資料線下編輯圖紙，整理屬性文檔，根據自然資源和規劃部門的要求配準好空間坐標成圖，方可進行報批。工作效率低下，且無法滿足電力通道設計對準確性、可靠性、安全性的要求。

因此，結合GIS技術研發電力通道資源設計信息化流程，基于準確的地理框架進行線上方案設計，實現電網資源圖形信息、數據信息、地理信息的一體化和數字化管理，對電網通道的運維、管理具有十分重大的意義。本文基于開源OpenGIS技術和數據庫技術，研發了一套電力通道資源設計系統，以實現上述難題。

2 電力通道資源設計流程與技術要求

(1)GIS地理底圖與電力專題數據的融合

基于現勢地形圖、電子地圖、影像圖等地理信息底圖，準確的、高精度的呈現電力線路和設備數據，有效輔助通道資源的設計與規劃。一方面，以底圖作為基礎來繪制通道設計圖紙；另一方面，通道方案的詳細設計需考慮周邊地物以及線路設施的實際情況，如圖1所示。

圖1 電力通道方案設計

(2)管溝剖面可視化

電力通道的核心是電纜管溝的敷設狀態，兼顧輸電、配電以及通訊等多種線路，采用便捷、可視化的方式反映通道剖面，包括剖面形狀、占孔情況、線路情況等。

(3)協同設計

通道方案涉及復雜的地下管網，并非孤立的項目。因此，通道方案需要多部門參與協同設計、實時交互。同時，通道設計存在已有資源復用并用的情況，需結合現狀通道和在建通道綜合考慮。

(4)圖文一體化

電力通道資源設計需實現空間、非空間數據的統籌管理，即兼并通道、線路、工程審批信息、人員信息、附件等內容，便于通道資源的追本溯源。

3 電力通道資源設計系統的建設

3.1 技術框架

系統框架包括基礎設施層、數據資源層、技術支撐層和應用服務層共四個部分，如圖2所示。其中，應用服務層包括基礎應用、圖紙管理、通道可視化設計等功能服務。

圖2 技術框架圖

基礎設施層包括操作系統、數據庫系統等設施。

數據資源層包括現狀地形數據庫、現狀影像數據庫、電力專題空間數據庫、電力專題屬性數據庫、圖紙附件數據庫。

技術支撐層采用OpenGIS、ArcGIS、PostSQL、Java、ExtJS等體系。

應用服務層包括基礎應用、圖紙管理、通道可視化設計等功能服務模塊。

3.2 功能設計

(1)資源目錄

資源目錄包括圖層目錄、線路目錄兩類。

圖層目錄包括國網數據、綜合管線類、規劃道路類、基礎地形，其中，國網數據按設備分類，下級目錄包括變電站、輸電資源、配電資源、公共檢查井、公共檢查井(在建)、電力管溝、電力管溝(在建)、陀螺儀、電力基站覆蓋、電力基站等。

線路目錄包括輸電、配電，輸電下設交流 110 kV、交流 220 kV、交流 35 kV、直流 500 kV、交流 500 kV、其他，配電下設交流 100 kV、交流 220 kV、交流 35 kV、交流 500 kV、其他。后臺可調整目錄結構，對每個數據項進行配置修改。

(2)數據瀏覽查詢

加載地圖和各類地理信息資源數據，通過樣式定制，在不同比例尺顯示不同的數據層級，在小比例尺幅面顯示概率信息，在大比例尺幅面顯示詳細信息，方便清晰地表達電力資源要素，避免要素壓蓋造成的視覺干擾。

查詢每類數據的空間分布和屬性信息。如空間范圍查詢，僅查詢當前資源目錄中勾選的圖層，避免信息冗余。建立固定的屬性對照表，對不同的屬性結果自動解析并按圖層分類展示查詢結果，通過“詳情”按鈕可查看該對象的詳細信息。針對電力管溝、公共檢查井，提供“項目詳情”鏈接，可自動跳轉至工程審批模塊，查看資源相關的工程信息。

(3)圖紙導出與導入

支持現狀圖層的導出，選擇興趣圖層，包括電力專題圖層和基礎地形、道路、行政邊界線、綜合管線等輔助圖層，導出為CAD文件。設計人員可在導出文件基礎上直接進行方案設計。

設計完成的圖紙，可直接導入系統，系統根據圖層代碼自動解析不同的圖層，獲取圖元信息，疊加在地圖界面。

(4)通道可視化設計

基于系統自動解析的圖層，選擇井，編輯名稱和形狀，系統會根據圖紙自動提取空間位置作為新建井的信息。編排井的順序來組建通道，每一條通道由起始井和終點井兩座井組成，系統根據起始井和終點井的坐標自動提取生成通道的空間位置，調整起始井和終點井來設置通道方向。可手動調整井的順序和通道的排列，地圖界面的圖形動態更新，實時展現通道效果。除了基于圖紙新建井和通道，也可選擇現狀井和現狀通道進行設計。

(5)通道剖面占孔設計

針對設計好的通道，支持管溝剖面占孔的單項配置和批量配置。配置內容包括剖面孔位排列形狀、孔位穿管線路性質、孔位占用情況。

剖面孔位排列形狀：支持常規2×2、2×3、3×3、3×4、4×4等排管，也可自定義矩陣排管。

孔位穿管線地路性質：對每個孔位配置輸電、配電以及通訊三種性質。

孔位占用情況：對本期工程需要占用的孔位進行標識，進行占用標識的孔位，在其他通道方案中不可再次使用。

(6)附件管理

對通道設計工程相關的附件進行管理，包括圖紙文件、表單文件、蓋章掃描件等，可上傳或下載。附件與通道資源唯一綁定。

4 應用實例

基于GIS的電力通道資源設計系統采用B/S架構，應用于常州市電力通道資源設計工程。通過網頁瀏覽器和專業設計CAD軟件的深度融合，實現多圖比對，提升規劃設計的準確性和合理性；通過對電纜井位置、斷面圖紙、占孔信息等關鍵元素的網上即點即查，提升電纜排管設計的深度和效率。規劃設計階段統籌現狀電力通道和規劃電力通道資源，避免資源浪費。

如圖3所示利用上傳圖紙和現狀資源設計井的信息和通道的走向。圖4為通道剖面占孔設計，設計完成后的剖面可實時加載在GIS地圖上瀏覽。

圖3 通道可視化設計

圖4 通道剖面占孔設計

5 結 論

本文研發了基于GIS的電力通道資源設計系統，解決了地下敷設的電力通道資源難以管理的難題。通過應用與實踐，基于多源異構數據融合，采用圖文一體化、線上線下結合的方式實現通道資源全生命周期管理，對電力通道細化到孔位級別的矢量化管理，充分掌握地下電力線路及設備的地理位置、運行狀態，為電力運維、巡檢提供便利，保證電力系統安全運行。