多地理信息平台在线数据获取与其在EV-Globe电力选线系统的应用研究

王 彬，肖伟红，何 勇，郑光辉

(1.甘肃省电力设计院有限公司，甘肃 兰州 730050；2.北京国遥新天地信息技术有限公司，北京 100101)

多地理信息平台在线数据获取与其在EV-Globe电力选线系统的应用研究

王 彬1，肖伟红1，何 勇2，郑光辉1

(1.甘肃省电力设计院有限公司，甘肃 兰州730050；2.北京国遥新天地信息技术有限公司，北京100101)

随着地理信息系统相关的数据和技术的不断革新，电力选线越来越多地利用优势地理信息平台的优势数据作支撑，传统的依赖纸质地图和地图库的选线方式正在淡出视野。本文研究将多地理信息平台在线数据直接或间接接入EV-Globe平台并应用于电力选线。其一是调用谷歌GoogleEarth、微软BingMaps和天地图等主流地理信息平台在线影像地图和高程数据相对应的公开发布的免费的接口，并封装成为数据插件，然后根据需要，加载到国遥EV-Globe平台，为电力选线提供数据服务；其二是通过像素拆拼法将数据获取到本地，无缝集成到传统的AutoCAD等选线工具内，实现新技术与传统工具的结合。结果表明：该技术可以高效、准确地获取高精度的影像和高程数据，同时能够完美对接现有工作流程，更好的辅助电力选线工作。

多地理信息平台；电力选线；封装接口；像素级拆拼；无缝对接AutoCAD

随着科技的日新月异，地理信息平台的正在向“全球化的GIS”、“社会化的GIS”，所有人都能够获取GIS、获取地理知识，所有人都能使用GIS这样的方向发展着。已经在土地资源、城市发展规划、地矿资源、测绘、森林、生态环境、水利、海洋、防火救灾、军事等行业的广泛应用[1-2]，其发展速度快并且资源日益丰富。目前在线地图可达到真实地球及相应现象的统一，而且按地理坐标集成了有关地球多分辨率、三维、动态海量数据。其中谷歌Google Earth、微软BingMaps和我国天地图、百度地图等在线数字平台具有代表性[3]。

随着信息资源的全球化共享，使得在线卫星地球服务快速发展，基于客户端的虚拟地球软件的出现，使得在线影像，在线地图，在线高程等服务领域更加广泛。为适应新形势下信息技术产业发展的需求，电力部门正逐步探索选线设计的信息化。

电力线路设计中对地面影像高清程度、地形高程精度的依赖性很大，因此对在线地图平台高清数据和高精度DEM的无损获取一直是业界钻研的课题之一[4]。截至目前，基于接口的影像下载软件层出不穷，但其借助接口开发的实质性没有变，若平台下载通道关闭，下载软件随即也不能获取到相应的资源，而且通过接口下载的影像图清晰度不高，水印厚重，严重影响使用[5]。为满足线路选线工作实际应用需求，并为电力设计辅助决策提供可行性方案，可选择各在线地理信息平台或者数字地球平台的地理信息优势资源，借助信息化手段实现在线高清影像的获取成图。这里说的成图有两方面的意思，一方面将优势平台的优势资源通过调用其服务接口的形式加载到EV-Globe平台，在平台进行使用；另一方面，将优势数据资源通过数字化像素拆拼技术下载到本地，对接传统选线工具，例如CAD等常用传统软件。因此本研究结合几种主流在线平台优势，在此基础上研究通过服务和拆拼瓦片将在线数据为我所用，可以更好地辅助电力选线。

1 多地理信息平台优势分析

目前优秀的地理信息平台有谷歌公司的国遥公司的EV-Globe平台数据，Google Earth平台，微软公司的BingMaps平台，百度公司的百度地图，高德公司的高德地图，腾讯公司的腾讯地图和天地图等在线地理信息数据平台。

电力选线研究重点在于选线，注重优势平台对比选线，EV-Globe和Google Earth具有高程优势，三维立体视觉效果比较好，适合进行粗略电力选线。此外，可以在此基础上进行电力精选线。Bing地图影像清晰，可以有效的在该地图进行障碍物规避。天地图街道地图的信息非常丰富，可以作为地形图参考，进而更能有效的进行电力选线。

从数据的支持度来说，EV-Globe灵活，可控性比较好。从地形图角度来说，天地图、EV-Globe可进行地形图的导入，但是其他地图均不支持该操作。此外，Google Earth中具有影像历史，这是电力选线中非常重要的一个方面，可为电力选线提供参考。

从高低空视角切换，细化线路来说，天地图具有高清的影像，Google Earth平台具有良好的三维可视效果，影像高清，高程数字模型清晰，非常有利于选线。

基于多平台的电力选线系统可以进行多格式文件导入与绘制、多图层管理与交互、多坐标系互转、多平台成果展示、多平台线路编辑等，降低了外业调查的工作量，提高了电力线路路径方案的可行性和选线质量。

在线路选线开始时，需设计线路属性，主线属性，边线属性，风偏线属性，偏移距离等均可根据实际情况设置。系统提供了边线和风偏线两种伴随线路的设计，旨在清晰分析线路影响范围，缓冲区分析等提供方便。

2 数据获取方法设计

2.1 封装数据接口法

系统通过对三维GIS平台研究、地信数据的呈现主要是将地理影像，地图矢量及DEM数据，通过纠正、配准、融合等数据处理工作后，基于空间四叉树原理进行空间数据金字塔构建，并建立高效索引机制，以瓦片文件形式进行存储、管理与发布；在线的数据的访问则是通过其对应平台的数据接口服务实现的。目前国内外主流的地理信息平台都发布了公开的免费的用于发布高清影像，DEM和矢量数据和平台服务使用服务API接口。

首先通过分析在线地信平台的数据接口，逻辑分层，将每个数据接口通过面向对象的方法组织成一个完整的，独立的对应一个在线地信平台的数据获取对象。然后将该对象封装为一个插件功能，生成一个动态链接库；最后将插件根据不同的业务分情况应用，插件之间和插件内部均实现灵活的调用机制和通信机制，满足平台业务纵向深度挖掘和横向水平扩展的应用需求。

其次全面封装了两个三维平台(EV-Globe和Google Earth)和两个二维平台(BingMaps和天地图)。在深入理解和分析Google Earth、BingMaps和天地图软件的基础上，基于.net的架构上重新将上述在线平台全部资源无差异地全面封装成功能插件。

最后将基于多平台公开免费API封装的插件，按照应用需要加载到国遥EV-Globe平台上，使得EV-Globe平台为基础的电力选线平台不但能够充分享受到免费高清的基础地理数据，而且可在上述平台上进行有针对性的二次开发，资源获取。本文利用数据共享技术、大幅制图、电路选线等技术构建多平台选线系统中。

其技术路线如图1所示。

图1 封装数据接口法设计流程图

2.2 影像像素拆拼法

对在线地图平台高清数据和高精度DEM的无损获取一直是业界钻研的课题之一，截至目前，基于接口的影像下载软件层出不穷，但其借助接口开发的实质没有变，若平台下载通道关闭，下载软件随即也无法获取相应的影像资源。所以本系统提出像素级影像瓦片拆拼技术，即在可视的在线资源平台上截取数据瓦片，经坐标化计算后，按像素拼接成大图，使数据获取不再受制于影像接口。该技术具有灵活设置保存格式，二次切割发布到第三方平台，可出图制图等优势，关于上述技术，做了如下研究和工作。

第一，对出图范围进行分析，设置参数对出图范围进行瓦片分割，自动控制像素级定位算法对分割的瓦片区域进行清晰度预判。

第二，针对已经分析预判的瓦片进行逐个浏览，通过影响加载时间计算，在可设置的时间间隔内平台提供的高清影像，通过屏幕截图的方式的对瓦片进行截取。

第三，计算分析地球曲面对影像的影响，进行B样条曲面光滑拼接算法将截取的瓦片进行边界拼接预处理。

第四，通过像素级图像拼接技术对获取的瓦片数据进行无缝拼接最终获取出图范围的影像；

第五，设置了地理坐标系和大地坐标系，支持常用的BeiJing54，CGCS2000，XiAn80，WGS84常用参数整合。

其技术路线如图2所示。

图2 影像像素拆拼法设计流程图

3 基于获取数据的选线应用

3.1 基于多数据的EV-Globe平台选线应用

通过上述研究，解决了电力选线平台的基础平台载体，数据和矢量等用于支撑选线的“地图”问题，基于此建设电力选线系统。

基于EV-Globe选线平台中EV-Globe是系统的主平台，该平台不仅是选线平台，也是数据管理平台。分为“工程管理”，“线路路径”，“三维浏览”，“三维分析”，“文件转换”，“数据管理”，“地形数字化”和“系统管理”八个功能模块。该平台可以对Google Earth地图、天地图、百度地图、高德地图等其它地图在线平台进行工程管理，本平台的亮点主要在于影像数据的方便添加，自有配置。

本系统基于平台的功能菜单包括工程管理，线路路径，三维浏览，三维分析，文件转换，数据管理，地形数字化，系统管理等。

选线开始时，首先将已经封装的Google Earth，BingMaps，天地图，高德地图，腾讯地图等插件任一加入激活插件列表之后，EV-Globe系统调用已经封装的数据插件功能，快速加载谷歌影像和DEM数据。在此技术基础上，设置保护边线和缓冲边线距离主线的距离，鼠标点击地球，确定线路耐张节点，同时系统还能够显示转角度数。其次针对特殊避让区，专题区和军事区等还可以进行基于符号库的常见地物标绘标，选线时进行有效规避。再次在初选线路完成之后，选线平台上进行平台视图设置，并进行线路重选选线，点击已有节点实现路径编辑，多方案对比。还可以实现地形数字化成果导出，大幅制图输出等功能。选线成果导出等辅助操作。

本平台的优点能够获取在线的高清影像和DEM数据，选线效果如图3所示。

图3 基于多地信数据的EV-Globe电力选线

3.2 基于本地数据的传统工具选线应用

本文定位于GIS的具有免费高清影像的选线设计平台，相比现阶段传统的选线方法和工具，与AutoCAD在图形绘制和编辑方面有一定的差距和差异，选线成果，调绘成果，等高线等数字化成果都有在CAD内的使用编辑需求，因此为了弥补这方面的不足，通过研究AutoCAD核心算法，首先通过影像像素级拆拼技术将影像图层保存到本地，然后使用AutoCAD工具导入并转换成可使用的dwg文件算法，实现线路，调绘，影像等图层全部在可设置坐标系下导出到AutoCAD软件中，方便客户根据工程需要在AutoCAD上继续作业。

同时提出电力设计工程图层化概念，一方面系统指导电力设计工作图层化，即设计流程和成果定义为一个图层，协同工作交换图层成果即可；另一方面将选线成果，调绘成果，数字化提取，影像制图均可转成任一平面坐标系下图层在AutoCAD软件，ArcGIS软件中进行二次作业。大力改善电力设计工作中的成果交互，协同工作。

其效果如图4和图5所示。

4 结 论

本文通过数据服务接口封装和影像像素拆拼两种技术手段将多个在线的地理信息平台可见的高清影像和高精度高程数据分别获取加载到EV-Globe平台和本地化保存。在此基础上进行电力线路的线路初选，线路优化编辑，成果制图输出等操作，同时能够将现有传统选线工作方式和工具进行无缝对接，实现多平台数据统一化，信息共享化，成果精细化的选线优势，在电力选线方面达到先进技术和优势资源充分利用，先进手段与传统工具无缝对接的目的，极大程度地方便电力选线工作。

图4 AutoCAD工具选线图层效果

图5 AutoCAD工具线路图层出图效果

[1] 常增亮,余敦棠.遥感影像技术在电力勘测与选线中的应用——基于LidarMapper的卫片立体影像测图技术的电力勘测与选线系统[J].地理信息世界,2009,7(2):88-89.

[2] 吕希奎.基于遥感信息的选线系统地理环境建模方法及应用研究[D].成都：西南交通大学,2008.

[3] 薛永端,张秋凤,颜廷纯,等.综合暂态与工频信息的谐振接地系统小电流接地故障选线[J].电力系统自动化,2014,38(24):80-85.

[4] 周志成.赖平,周想凌,等.小电流接地系统暂态电流频率特性分析及故障选线方法研究[J].电力系统保护与控制,2015(4):51-57.

[5] 刘江涛.基于Google Earth的铁路三维空间选线系统研究[D].长沙：中南大学,2010.

[6] 曾鸣,杨雍琦,李源非,等.能源互联网背景下新能源电力系统运营模式及关键技术初探[J].中国电机工程学报,2016(3):681-691.

[7] 李雅洁,孟晓丽,宋晓辉,等.基于最优FIR滤波器与层次聚类的配电网单相接地故障选线方法[J].电网技术,2015,39(1):143-149.

Onlinedataacquisitionofmulti-geographicinformationplatform&applicationresearchonthesystemofEV-Globepowerlineselection

WANG Bin1，XIAO Weihong1，HE Yong2，ZHENG Guanghui1

(1.Gansu Electric Power Design Institute Co.,Ltd.，Lanzhou730050,China;2.Earth View Image Inc.Co.,Ltd.,Beijing100101,China)

With the continuous innovation of data and technology of geographic information system,the selection of power line are taking more and more advantage of data from high-quality geographic information platforms,at the meantime,power line selection based on traditional paper map and map-base is getting gradually out of view.This paper shows the process of accessing online data from multi-geographic information platform directly or indirectly to the EV-Globe platform,and how the data will be applied to power line selection.There are two main parts about this technology,one is to use the free interface released by Google Earth,Microsoft BingMaps,Sky Earth and some other mainstream geographic information platforms to obtain online image map,and then pack the image map into data plug-ins,and then upload it to EV-Globe platform according to request to serve for power line selection.The second part is to download the data to local storage by pixel spelling method,seamlessly integrating the data into the traditional selection tools such as AutoCAD,which successfully combines new technology and traditional tools.The result shows that the technology can obtain high-precision image and elevation data effectively and accurately,and perfectly dock it with the existing work process,which will definitely serve for the selection of power line.

multi geographic information platform;power line selection;encapsulationinterface;pixel level disassembly;seamless AutoCAD

TP311.13

A

1004-4051(2017)12-0194-04

2017-06-20责任编辑宋菲