基于GIS的电力通道资源设计研究与应用

位明露，冉慧敏，鲍秀武

(1.常州市测绘院，江苏 常州 213003； 2.常州市地理信息智能技术中心，江苏 常州 213000)

1 引 言

随着全球信息化技术的迅猛发展，电力系统与地理信息技术的结合日益紧密。数据结构复杂，体量庞大的电力线路、设备、发电站等资源具有地理特性，因而电力系统的设计、运维、管理等对地理空间具有较高的需求。传统电力通道方案由设计人员基于现有的文档资料线下编辑图纸，整理属性文档，根据自然资源和规划部门的要求配准好空间坐标成图，方可进行报批。工作效率低下，且无法满足电力通道设计对准确性、可靠性、安全性的要求。

因此，结合GIS技术研发电力通道资源设计信息化流程，基于准确的地理框架进行线上方案设计，实现电网资源图形信息、数据信息、地理信息的一体化和数字化管理，对电网通道的运维、管理具有十分重大的意义。本文基于开源OpenGIS技术和数据库技术，研发了一套电力通道资源设计系统，以实现上述难题。

2 电力通道资源设计流程与技术要求

(1)GIS地理底图与电力专题数据的融合

基于现势地形图、电子地图、影像图等地理信息底图，准确的、高精度的呈现电力线路和设备数据，有效辅助通道资源的设计与规划。一方面，以底图作为基础来绘制通道设计图纸；另一方面，通道方案的详细设计需考虑周边地物以及线路设施的实际情况，如图1所示。

图1 电力通道方案设计

(2)管沟剖面可视化

电力通道的核心是电缆管沟的敷设状态，兼顾输电、配电以及通讯等多种线路，采用便捷、可视化的方式反映通道剖面，包括剖面形状、占孔情况、线路情况等。

(3)协同设计

通道方案涉及复杂的地下管网，并非孤立的项目。因此，通道方案需要多部门参与协同设计、实时交互。同时，通道设计存在已有资源复用并用的情况，需结合现状通道和在建通道综合考虑。

(4)图文一体化

电力通道资源设计需实现空间、非空间数据的统筹管理，即兼并通道、线路、工程审批信息、人员信息、附件等内容，便于通道资源的追本溯源。

3 电力通道资源设计系统的建设

3.1 技术框架

系统框架包括基础设施层、数据资源层、技术支撑层和应用服务层共四个部分，如图2所示。其中，应用服务层包括基础应用、图纸管理、通道可视化设计等功能服务。

图2 技术框架图

基础设施层包括操作系统、数据库系统等设施。

数据资源层包括现状地形数据库、现状影像数据库、电力专题空间数据库、电力专题属性数据库、图纸附件数据库。

技术支撑层采用OpenGIS、ArcGIS、PostSQL、Java、ExtJS等体系。

应用服务层包括基础应用、图纸管理、通道可视化设计等功能服务模块。

3.2 功能设计

(1)资源目录

资源目录包括图层目录、线路目录两类。

图层目录包括国网数据、综合管线类、规划道路类、基础地形，其中，国网数据按设备分类，下级目录包括变电站、输电资源、配电资源、公共检查井、公共检查井(在建)、电力管沟、电力管沟(在建)、陀螺仪、电力基站覆盖、电力基站等。

线路目录包括输电、配电，输电下设交流 110 kV、交流 220 kV、交流 35 kV、直流 500 kV、交流 500 kV、其他，配电下设交流 100 kV、交流 220 kV、交流 35 kV、交流 500 kV、其他。后台可调整目录结构，对每个数据项进行配置修改。

(2)数据浏览查询

加载地图和各类地理信息资源数据，通过样式定制，在不同比例尺显示不同的数据层级，在小比例尺幅面显示概率信息，在大比例尺幅面显示详细信息，方便清晰地表达电力资源要素，避免要素压盖造成的视觉干扰。

查询每类数据的空间分布和属性信息。如空间范围查询，仅查询当前资源目录中勾选的图层，避免信息冗余。建立固定的属性对照表，对不同的属性结果自动解析并按图层分类展示查询结果，通过“详情”按钮可查看该对象的详细信息。针对电力管沟、公共检查井，提供“项目详情”链接，可自动跳转至工程审批模块，查看资源相关的工程信息。

(3)图纸导出与导入

支持现状图层的导出，选择兴趣图层，包括电力专题图层和基础地形、道路、行政边界线、综合管线等辅助图层，导出为CAD文件。设计人员可在导出文件基础上直接进行方案设计。

设计完成的图纸，可直接导入系统，系统根据图层代码自动解析不同的图层，获取图元信息，叠加在地图界面。

(4)通道可视化设计

基于系统自动解析的图层，选择井，编辑名称和形状，系统会根据图纸自动提取空间位置作为新建井的信息。编排井的顺序来组建通道，每一条通道由起始井和终点井两座井组成，系统根据起始井和终点井的坐标自动提取生成通道的空间位置，调整起始井和终点井来设置通道方向。可手动调整井的顺序和通道的排列，地图界面的图形动态更新，实时展现通道效果。除了基于图纸新建井和通道，也可选择现状井和现状通道进行设计。

(5)通道剖面占孔设计

针对设计好的通道，支持管沟剖面占孔的单项配置和批量配置。配置内容包括剖面孔位排列形状、孔位穿管线路性质、孔位占用情况。

剖面孔位排列形状：支持常规2×2、2×3、3×3、3×4、4×4等排管，也可自定义矩阵排管。

孔位穿管线地路性质：对每个孔位配置输电、配电以及通讯三种性质。

孔位占用情况：对本期工程需要占用的孔位进行标识，进行占用标识的孔位，在其他通道方案中不可再次使用。

(6)附件管理

对通道设计工程相关的附件进行管理，包括图纸文件、表单文件、盖章扫描件等，可上传或下载。附件与通道资源唯一绑定。

4 应用实例

基于GIS的电力通道资源设计系统采用B/S架构，应用于常州市电力通道资源设计工程。通过网页浏览器和专业设计CAD软件的深度融合，实现多图比对，提升规划设计的准确性和合理性；通过对电缆井位置、断面图纸、占孔信息等关键元素的网上即点即查，提升电缆排管设计的深度和效率。规划设计阶段统筹现状电力通道和规划电力通道资源，避免资源浪费。

如图3所示利用上传图纸和现状资源设计井的信息和通道的走向。图4为通道剖面占孔设计，设计完成后的剖面可实时加载在GIS地图上浏览。

图3 通道可视化设计

图4 通道剖面占孔设计

5 结 论

本文研发了基于GIS的电力通道资源设计系统，解决了地下敷设的电力通道资源难以管理的难题。通过应用与实践，基于多源异构数据融合，采用图文一体化、线上线下结合的方式实现通道资源全生命周期管理，对电力通道细化到孔位级别的矢量化管理，充分掌握地下电力线路及设备的地理位置、运行状态，为电力运维、巡检提供便利，保证电力系统安全运行。