电力工程勘测一体化数据管理平台研究与实现

刘安涛，任立华，张焕杰，毛玉丽，李小雪

(中国电建集团河北省电力勘测设计研究院有限公司，河北 石家庄 050031)

0 引 言

电力勘测设计系统中处理着大量工程勘测数据实体对象，包括图形数据与属性数据，他们是电力设计的依据，是勘测数据的合理可靠关系着电力工程方案的可行性、基础设计的经济性和工程施工的安全性，对工程设计起到举足轻重的作用。目前我院在全国范围内积累了大量勘测资料，具有很高的重复利用价值，如何很好地利用好这一资料优势，挖掘数据的深层次应用，发挥数据的整合利用价值，是我们关注与急需解决的问题。

数据是反映客观世界的事实，是可以区别其特征的符号，所谓数据管理就是如何用计算机进行存储与管理，用数据库进行数据的组织与存储[1]。目前开发的电力勘测设计应用软件普遍存在勘测设计数据中的属性数据与图形数据相分离的问题，二者之间未建立有效的一致性互动机制。针对现有的、非结构化的资料查询困难，介绍一种以ArcGIS为基础的二次开发，构建基于GIS框架下的勘测平台，实现多源数据的统一管理和深度利用，达到提高既有数据的资源共享程度，为电力工程的勘测设计、施工与建设管理提供了科学依据与决策[2]。

1 数据特点与需求分析

针对勘测数据特点，可把勘测数据分为点状要素、线状要素与面状要素，他们是具有相同空间参考系的要素集合，由几何网络与对象组成。按专业分可分为测量数据、岩土地质数据、物探数据、水文数据等，其组织架构如图1所示。

图1 勘测数据组织结构图

1.1 测量数据

测量数据主要包括线路工程入库数据，变电工程入库数据，发电工程入库数据，控制点数据，基础地理信息数据等。主要涉及点要素(控制点、风机位、站址界址点、塔位坐标)、线要素(变电站范围、风场范围、线路路径等)、面要素(地形图、影像图等)，具体数据类型如表1所示。

表1 测量数据信息表

1.2 岩土数据

河北省地形以平原为主，地层普遍为粉土、黏性土。钻孔作为主输入项目，每一个钻孔内容包括了地层、现场测试、水位、土工试验等内容。通过建立钻孔数据的数据库，并实现与岩土专业现应用软件(理正软件)的应用接口。通过钻孔位置坐标的检索，获取其勘探点属性(包括勘探点性质、坐标、深度等信息)，具体数据类型如表2所示。

表2 地质数据信息表

1.3 物探数据

变电站、电厂、线路、光伏和风电都会开展电阻率测量与大地导电率测量工作，根据以往经验，土壤电阻率都是测量地面以下30 m深度范围内的土壤电阻率值，大地导电率都是测量地面以下200 m左右的大地导电率值，根据以往工程数据归纳总结，形成物探导电率、电阻率数据库，以点要素的存储数据，可通过位置检索，获取测点(土壤电阻率值、参考地层数据等)的物探数据。

1.4 水文气象数据

水文气象数据主要包括水文站概况信息(站名、站号、站点类型、建站年代、坐标、海拔高度、地理位置、积水面积，所属河流水系、年值、月值、日值、时值等)、潮位站概况信息(站名、站号、建站年代、坐标、海拔高度、地理位置、站点高程、高程采用基面、各类特征潮位等、水库概况信息(水库名称、所在河系、流域面积、设计标准、校核标准、最大库容、各重现期下泄流量，水位库容曲线等)，数据形式以点要素为主，形成水文气象的基础资料查询利用，通过位置检索，获取不同类型的基础站点(水文站、潮位站、水库、气象站等)等水文资料记录和气象资料记录。

2 系统目标

系统建设近期目标主要定位在勘测数据及资料的综合管理和三维展现两个层面。

(1)能够管理岩土、测量、水文、物探等项目成果数据及资料，实现测量控制点数据、地形图数据、岩土地质勘探点数据、大地土壤电阻率、大地导电率、设计气象条件、设计水文条件等的数据管理工作。

(2)实现勘测数据共享利用，可按照空间、逻辑关系等进行综合组织、查询；实现按位置、项目、索引等的数据检索。

(3)实现钻孔布置、区域地质情况分析、区域控制系统转换，方便勘测及设计专业能够按照空间位置进行相关成果调阅、分析工作。

(4)结合正射影像(DOM)、地面数字高程模型(DEM)进行三维可视化。

3 勘测数据一体化平台研发实现

3.1 数据库设计

该平台采用ArcSDE数据库，是在关系数据库上进行空间扩展，可以将地理特征数据和属性数据统一地集成在关系数据库管理系统(RDBMS)中，提供空间和非空间数据进行高效率操作的数据库服务。ArcSDE采用C/S体系结构，与客户端间建立TCP/IP协议，接受客户应用程序的数据请求，支持多用户并发操作，可以通过版本来表现空间编辑的状态，从关系数据库环境中继承的强大的数据库管理功能对空间数据和属性数据进行统一而有效的管理[3-4]。

ArcSDE数据库由三部分组成：ArcSDE服务器管理进程、专用服务器进程与ArcSDE客户端，其中ArcSDE服务器管理进程负责维护ArcSDE和监听来自客户端的连接请求，专用服务器进程用于每个特定的客户端应用程序与数据库的连接，ArcSDE客户端通过ArcSDE服务器管理进程和专用服务器进程建立和RDBMS的连接，实现对数据库的操作。

3.2 系统结构设计

勘测数据一体化平台系统可分为基础数据层、中间层及应用层3个组成部分。基础数据层为勘测数据的空间数据和属性数据库信息，包括测量、岩土、物探、水文专业的点要素、线要素与面要素等的信息；中间层为ArcSDE数据库，是存储勘测数据的容器；应用层为具体功能需求的实现，包含各类业务功能应用，由勘测空间数据管理、勘测信息查询统计、空间数据分析、三维地形展示、数据传输接口等构成[5-6]，详细系统结构组织如图2所示。

图2 系统结构设计图

3.3 系统功能设计

根据我院勘测各专业的需求，利用ArcEngine进行GIS开发，开发勘测数据一体化平台系统(图3)。其主要功能包括：

图3 勘测数据一体化平台系统

(1)勘测测量、岩土、物探、水文数据的传输入库功能，可实现SHP、DWG、TXT、TIFF、JPG等多种数据的加载(图4)。

图4 数据加载窗口

(2)地图数据操作功能，实现地图的放大、缩小、平移、存储等基本功能。

(3)数据编辑功能；影像、点、线、面要素、属性的编辑与保存等功能(图5)。

图5 地物编辑窗口

(4)空间信息检索功能，实现按位置、范围、特定条件的数据查询检索功能，及时找到需要的勘测数据。针对控制点管理，可搜索范围内的数据，根据数据库的坐标数据进行不同坐标系的转换参数计算，实现不同坐标系间的坐标转换。

(5)空间数据分析功能，根据数据库中的数据或新加载的数据，完成部分数据分析功能(图6)。

图6 属性分析窗口

(6)勘测数据管理功能，实现测量控制点、地形图、地质钻孔、水文站、潮汐站点等的数据管理功能，实现多种勘测数据的集成利用(图7)。

图7 统计管理窗口

(7)勘测数据管理功能，三维数据的展示功能。

4 结 语

勘测资料具有很高的重复利用价值，把它整理管理起来，对我们今后的勘察设计项目具有很好的借鉴、再利用价值，可大大降低新建项目的投入成本。勘测数据一体化平台系统的建立，实现了非结构化的数据的结构化和标准化，率先对河北地区长期积累的多专业、不同格式的多源勘测数据(岩土、测量、水文及物探数据)进行整理，建立基于GIS框架下的数据库管理和辅助决策分析系统。该系统实现了我院勘测数据的大集成，实现了勘测数据的有效管理及重复利用，方便应用专业快速、动态获取勘测数据，提高已有勘测资料的利用效率，避免已有勘测资源的巨大浪费，有效降低公司生产成本，有利于公司战略科学谋划，提高工程勘测水平。