基于WebGIS的电力图档系统的设计与实现

马振宇，梁青龙，赵珊珊，钱丽华，费伟林

(1.国网浙江省电力有限公司 浙江 杭州 310012；2.嘉兴数科测绘科技有限公司，浙江 嘉兴 314000)

在电力工区，随着项目的开展，纸质图纸档案日积月累，数量庞大，利用传统档案柜管理方式存在如下问题：（1）查找费时费力。（2）借阅容易丢失、破损。（3）图纸档案中的杆塔、线路等空间位置对不熟悉项目概况的人来说不够直观形象，定位较困难，须实际去现场查看，影响工作效率。（4）不同部门数据共享不畅，例如线路设计部门进行线路设计时，须经各部门审批，经过各种烦琐手续，才能去电力工区借阅相关数据，这是因为各部门数据孤立存放，没有形成电力数据跨部门信息共享，导致形成信息孤岛，影响数据使用效率。

针对传统纸质图档管理的弊端，借助全国数字化改革的开展，利用数字化手段，以电力工区纸质图档管理方式为突破口，利用WebGIS（网络地理信息系统）和计算机技术相结合，建立基于Web-GIS的电力图档管理信息系统，以提高电力图档管理的效率。

1 系统总体设计

1.1 系统实现技术路线

系统采用B/S架构，客户端不用安装任何插件，打开浏览器输入系统地址就能使用。整个系统架构采用微软ASP.NET MVC4.5架构进行构建，分层设计，各层各司其职，方便后期功能扩展和维护。前端UI控件采用EasyUI+JQuery进行前端界面布局。数据库前后台交互采用微软ORM（object-relational mapping）框架EF（entity framework）实现，达到快速高效，节省开发时间的目的。根据国家电网公司要求，为数据安全，系统须部署在内网使用，因此系统中的卫星影像地图不能调用在线Google或百度等地图，须采用离线地图瓦片数据，利用地图服务发布引擎工具，发布成符合OGC（open geospatial consortium）规范的WMTS地图服务[1]，供系统调用，作为系统地图底图使用。地图距离、面积量测、空间分析等GIS功能利用开源的LeafletJS实现。数据库采用微软的SQL Server 2016实现，它能较好实现对空间数据的查询、插入、删除、空间分析等操作。对纸质图档的电子化和内容识别，采用带有OCR（optical character recognition）功能的高清拍摄仪或智能扫描仪，辅助人工纠错[2]。主要步骤为：（1）纸质图档扫描成PDF文件；（2）项目名称、设计单位、施工单位、竣工时间等信息利用OCR从扫描的PDF文件中识别，结合人工纠错获取，最后生成项目信息表格；（3）以识别出的项目名称建立文件夹，扫描后的PDF文件，识别后的项目相关信息表格存入对应的项目文件夹中。通过上述步骤实现纸质图档资料的数字化入库工作。

1.2 系统网络结构

由于电网数据涉密，因此系统部署在内网，与互联网物理隔离，访问服务器前必须经过防火墙，以保证系统安全，地图底图通过调用离线地图数据发布的WMTS服务实现，系统网络结构拓扑图如图1所示。

图1 系统网络拓扑图

1.3 系统功能结构

各模块的具体功能为：（1）图档采集实现的功能是对纸质图档资料的扫描和智能识别，获取纸质档案的PDF电子文档和识别出的相关信息文档。（2）数据管理功能是当新的工程开始或新的图档资料产生后，用户需要对其进行归档处理。归档的业务流程包括新建项目/图档信息，填写相关表述信息，把采集归类的资料分类上传到系统中对应项目中，记录纸质图档资料的物理状态（存放位置，是否借阅等）。（3）图档台账包括图档展示，按树状形式对图档进行组织显示，同时可按照线路名称、工程名称、电压等级、年份等条件切换，形成不同的树状组织形式。数据树状组织通过后台组成符合要求的JSON数据，前端利用开源的ZTree控件实现[3]。图档展现形式通过单击或勾选图档台账树中的节点，根据图档的坐标信息在地图上进行展示。查询统计，根据各种条件筛选出符合条件的数据，并可对查询结果进行各类统计。图档操作，选中相应图档，在系统中可直接浏览相应的图档，可根据相关的权限设置，对图档进行预览、打印、在线修改、删除、收藏、上传新版本、查看历史版本信息、下载、批量打包下载等操作。（4）地图操作，主要实现图层操作、距离、面积量测、地图定位等。（5）运维管理，主要实现用户管理、权限管理、角色管理、部门管理、系统日志等功能，保障系统的安全稳定运行。系统功能结构图如图2所示。

图2 系统功能结构图

2 系统实现功能

2.1 电力图档数据库构建

电力图档数据库中主要管理的信息如下：（1）各类电子文档信息，包含根据技术路线中的纸质图档电子化操作步骤，把电力纸质图档生成电子PDF文件和识别出来的其他项目信息表格。跟电力项目相关的其他文档如杆塔明细表、绝缘子、避雷器、线路交叉跨越、导地线、线路危险点（如鸟巢）等信息。上述文档整理好后，存储在以电力项目名称作为文件名称的文件夹中。（2）电力项目空间和属性信息，包含电力线路空间走向坐标和线路导线规格、生产厂家等属性信息。电力线路架空部分中杆塔坐标信息和杆塔型号、材质、照片等属性信息。电力线路地下电缆部分中电缆井坐标和电缆井尺寸、照片等属性信息。绝缘子、避雷器、线路“三跨”、危险点的坐标位置用其对应的杆塔空间坐标来代替，如某个避雷器的定位坐标用该避雷器所在的杆塔坐标表示。（3）电子文档数据与空间数据关联信息，线路空间信息与该线路下的绝缘子文档、杆塔明细表、线路交叉跨越文档、线路“三跨”文档、导地线文档、危险点文档和其他相关文档关联。杆塔空间信息与“一塔六照”（从不同角度拍摄杆塔6张照片，例如塔头、基底等）照片信息和杆塔型号、材质、类型等说明信息关联。

空间信息中的点、线、面等坐标信息利用SQL Server geometry数据类型的WKT（well-known text）格式存储，WKT是一种文本标记语言，用于表示矢量几何对象，标准由OGC制定[4]。例如在SQL Server中插入一个空间点数据，语法如下：INSERT tableName[(字段)]VALUES (geometry::STGeo-FromText('POINT(经度 纬度)',4326)。语句中的4326表示坐标系为WGS84[5]。

2.2 系统实现效果

2.2.1 图档台账

电力图档项目按“电压等级-电力线路-杆塔”层级，利用目录树进行组织，杆塔用杆塔编号来表示，图档电子资料与目录树中各层级数据进行关联，如电力线路中的交叉跨越、危险点等电子图档资料，与目录树层级中的电力线路数据关联。“一塔六照”电子图档资料与目录树层级中的杆塔进行关联。

点击目录树中的电力线路，按电压等级用不同颜色在地图上显示电力线路的路径和相关简要属性信息窗口，点击窗口中的“查看详情”可查看电力线路的详细信息，与电力线路相关的电子图档在详细信息页面中以附件形式展现，用户可下载相关电子图档信息。还可查看电子图档对应的纸质档案所在档案柜的位置，如档案柜的行列号等。

点击目录树中的电力线路下的杆塔，可在地图上定位杆塔位置，可点击“一塔六照”和“查看详情”执行相关操作。如图3～5所示。

图3 图档台账目录树展示及电力线

图4 杆塔详细信息

2.2.2 查询统计

根据条件查询各类信息，查询条件有工程名称、线路名称、竣工年份、电压等级（下拉选择）、信息类别（下拉选择，里面有杆塔、绝缘子、线路交叉跨越、导地线、图档等选项）。当信息类别选择杆塔时候，则只查询统计某线路下的所有杆塔信息；当信息类别选择图档时，查询条件会增加图档名称、图档类别（下拉选择，选项有施工图、竣工图、设计图），借阅状态（下拉选择，选项有借出、在库）。查询统计某条线路下的所有信息。

图5 与线路关联的各类图档信息列表

2.2.3 数据管理

对项目工程和电力线路两大类进行管理，电力线路从属于某个工程项目。电力线路下面又包含线路信息、杆塔信息、绝缘子信息、交叉跨越、各类图档信息。通过数据管理可对上述全部信息进行新增、编辑、删除、查询等操作。

杆塔数据的管理通过Excel模板批量导入和导出，还可根据杆塔建设和退役情况对杆塔运行杆号和物理杆号重新排杆编号，实现杆塔的动态管理。

对项目工程、电力线路项目及杆塔等关联的各类电子文档进行管理。上传文档操作步骤如下：（1）选择文档所属的项目工程名称；（2）选择所属电力线路；（3）电压等级（根据所选线路自动获得）；（4）图纸类型（下拉选择：设计图、施工图、竣工图）；（5）选择图档文件类别（下拉选择：杆塔、基础、绝缘子、其他）；（6）选择设计阶段（根据图纸类型自动获取）；（7）填写档案编号；（8）填写所在卷；（9）填写所在册；（10）填写纸质材料存放的柜号；（10）填写纸质图档在档案柜所在的行列号；（11）选择归档时间；（12）填写备注信息；（13）选择图档电子文件，点击保存即可完成电子图档资料的上传。

2.2.4 个人中心

个人资料包含以“我的资料”“我的收藏”“我的上传”“我的下载”4个模块。“我的资料”主要是个人基本信息；“我的收藏”主要是个人收藏的各类电子图档资料清单列表；“我的上传”主要是个人上传的各类电子图档资料；“我的下载”是个人下载的各类电子图档资料。

3 结束语

在电力工区传统纸质图档管理基础上，利用WebGIS和计算机相结合的技术手段，把电子图档和图档所在项目空间位置进行结合，本文设计和实现了一个信息化管理系统，通过该系统，能在地图可视化状态下，对各类纸质图档的电子资料进行上传、下载、查询、空间定位等管理，突破了传统单一的图档系统设计思路和管理方式，直观形象。

此系统目前在嘉兴电力工区已经正式投入使用，使用以后极大提高了电力档案的查询、浏览效率，打破了档案数据跨部门使用信息孤岛，突破了档案数据的使用方式。系统使用后，电力设计部门若须借阅电力工区的项目档案，通过管理员可配置系统用户和权限登，陆系统后，在电脑上查询、下载所需要档案数据，十分便捷。

针对前期项目的线路走向、每个杆塔的位置和周边环境等都只能在图纸上查看，不能在具有道路、地名、地形等卫星影像上叠加查看情况，系统使用后，可在卫星影像图上定位图档项目线路、杆塔等空间位置，再查看相关联的图档资料，颠覆了传统图档的使用方式。

综上所述，在电力行业档案信息化管理系统中，本文提出的方法是一种创新，在其他电力企业或其他行业对档案信息系统建设方式和思路上，具有一定推广和应用价值。