基于WebGIS 的可研设计管控互联网系统设计与应用

王 凯 王婷婷 娄 晨 雷红霞

（北京洛斯达科技发展有限公司，北京100120）

特高压工程往往线路较长，路径制约因素复杂，参与可研设计院众多，各单位依靠通讯、网络传输资料容易出现信息沟通不畅的问题，不利于工程整体统筹设计；另一方面，复杂的外部环境给管理和协调带来一定难度，缺乏过程管控手段。设计和管理单位亟需建立统一的工作平台，解决上述问题。为落实可研设计工作要求，提出建设“可研设计管控互联网系统”，利用高分辨率卫星影像辅助特高压输电线路设计和管理[2]，通过技术支撑形成协同工作体系，加强工程前期工作的深度和质量。系统从设计、管理流程和需求角度出发，以“互联网+输电通道”的理念，以电网通道数据为基础，以通道信息共享和贯通为手段，以网络化服务为主要应用方式，全面辅助工程可研设计管理全过程，提高前期工作精益化管理水平。

1 系统设计与实现

1.1 关键问题需求分析

为实现目前特高压可研设计工作中信息分散、管理不及时等业务挑战，进一步推动电力技术创新，课题组充分调研管理人员和设计人员的应用需求，为业主和设计单位构建统一的设计与管理平台，一方面辅助设计院开展协同设计，另一方面辅助业主和设计牵头单位开展可视化管理，形成了通道信息参考、协同设计、辅助技术经济指标统计、设计成果可视化管理四个主要业务需求，需求分析如下：

（1）通道信息数据支撑。对输电工程通道内的高精度地理数据，障碍物数据（保护区、风景区、规划区等），交叉跨越等通道信息进行整合，为开展协同设计提供数据支撑。

（2）开展协同设计。多家设计单位、多种设计专业、多个设计人员，能够利用统一的互联网工作平台开展方案设计工作，有效改善传统的设计资料和工作成果共享困难等实际问题。

（3）辅助技术经济指标统计。在输电线路工程可研阶段，需要开展地形比例、海拔分布、行政区划分、冰污区和交叉跨越相关统计等相关工作，对不同路径方案快速实现上述统计功能，可为方案比选、投资估算提供重要的参考依据。

（4）设计成果可视化管理。为提高精益化管理水平，管理人员可查询各家设计院以往历史提交成果，追溯路径设计方案和通道障碍物信息，实现在线可视化地图展示，确保数据成果可查可追溯，真实记录，信息留痕。

1.2 系统整体框架

平台整体框架设计包括以下六层结构[3-7]：

（1）数据存储层：平台的数据按照数据结构，主要分为两大类：结构化数据和非结构化数据。其中，结构化数据采用数据库存储；非结构化数据采用文件方式存储。

（2）持久层：数据持久层位于实体层和数据库之间，用于存储数据的一个模块，其目的是通过持久层的框架将数据库存储从服务层中分离出来。利用持久化技术可以减少对数据库的访问量，提高程序运行效率，为整个项目提供高层、统一、安全和高并发的数据持久机制。

（3）数据实体层：实体层是对数据库表、视图等的逻辑映射，在系统中起到数据传输，承上启下的作用，在实践中数据表会根据业务需要而频繁更改。

（4）业务接口层：业务接口层对外提供业务逻辑处理能力，主要包括各项平台业务的后端接口等。业务层主要通过Web Service 服务形式向外提供接口调用，将终端/展现层发送给应用服务层的请求进行转换，并解析为领域对象模块所需业务数据结构。

（5）数据控制层：负责将前端请求传递至后台应用中，对数据进行封装、解析以及安全性加密。

（6）展现层：系统与用户交互的界面，保持界面交互的易用性和友好性，提升用户体验。

1.3 系统关键功能设计

结合业务需求分析，系统按通道信息参考、协同设计、经济技术指标统计、设计成果追溯、其他辅助功能五个一级功能模块，相应的二级模块根据应用需要依次开展系统的功能设计，如图2 所示。

2 系统实现与工程应用

2.1 系统实现

本系统采用前后端分离的形式进行开发及部署，其中前端页面采用ExtJS 框架开发，后端开发采用SpringMVC 框架搭建Maven 工程。系统搭建中，采用多级缓存技术通过数据引擎缓存、应用实例缓存、处理结果缓存等方法，减少输入/输出操作和重复计算，实现工程管理、线路绘制、地图显示等功能；采用MySQL 数据库进行数据管理、存储空间和属性数据；采用ArcGIS Server 为GIS 应用服务器提供空间数据查询检索、空间计算和空间分析等地理信息服务。在以上技术基础支撑下，在青海- 河南±800kV 特高压直流输电工开展示范应用，为国网发展部、经研院、省公司、设计院建立了统一的设计环境，结合通道信息参考、协同设计、经济技术指标统计、设计成果可视化管理等设计功能，达到可研设计管理全过程的建设目标。

图1 平台整体设计示意图

图2 系统关键功能设计

2.2 通道信息参考

根据青海河南预可研路径，收集和整理工程所在区域内高清卫星影像（L0 级-L18 级瓦片数据）、障碍物信息（保护区、风景区、规划区、矿区、机场等）等基础信息；对以上数据进行数学投影，以点、线、面地理要素实现地图符号化，实现通道信息的分类数据处理；再利用ArcGIS Server 工具发布地图服务，在浏览器端实现通道信息可视化与共享；各专业设计人员（线路、变电、地质、环保等）可将收集的障碍物、设计条件等通道信息在可研设计辅助互联网系统中导入、导出等操作，通道信息参考如图3所示。

2.3 协同设计

各专业设计人员在系统上可进行信息测量和数据导入工作，路径、交叉跨越和障碍物信息可进行属性编辑，辅助开展方案比选与设计优化，实现方案在线协同设计工作；同时为更好实现包段接头，各包段设总可查看相邻包段提交的路径设计方案，包括路径方案的名称、位置、提交时间等，如图4 所示。

图3 通道信息参考

图4 协同设计

2.4 经济技术指标统计

设计人员在对可研路径方案比选和优化时，可在线地形比例分析、跨越行政区、跨越冰污区、交叉跨越统计、海拔分布图等关键经济技术指标，分析结果交互式定位查询，对投资估算具有较高的参考意义，使路径方案合理性分析更有针对性，同时也极大地提升了方案局部优化的效率，如图5 和图6 所示。

图5 经济技术指标统计

图6 海拔分布图

2.5 设计成果追溯

管理单位利用可研管控互联网系统开展设计过程追溯工作。国网经研院可在线查看青海院、广东院、江苏院、甘肃院、国核院、陕西院、湖北院、河南院和装备院等设计单位的工作成果，直观掌握个包段路径设计方案和工作完成进度；也可在系统上跟踪设计单位的历史提交成果，追溯整个可研阶段的设计过程，提高工程管理的精益化水平，如图7 和图8 所示。

图7 设计成果查看

图8 历史信息追溯

3 结论

本文充分利用WebGIS 的优势和特点，构建了可研设计管控互联网系统，并运用通道信息参考、协同设计、经济技术指标统计、设计成果追溯等功能较好地辅助工程的可研设计和管理需要，并在青海- 河南特高压工程中进行示范应用，最终形成了一套基于互联网技术开展工程可研设计和管理的新工作模式。现阶段实现了浏览器端应用的基本功能，下一步将开展移动端协同工作的探索研究。