基于WebGIS的電力圖檔系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)

馬振宇，梁青龍，趙珊珊，錢麗華，費偉林

(1.國網(wǎng)浙江省電力有限公司 浙江 杭州 310012；2.嘉興數(shù)科測繪科技有限公司，浙江 嘉興 314000)

在電力工區(qū)，隨著項目的開展，紙質(zhì)圖紙檔案日積月累，數(shù)量龐大，利用傳統(tǒng)檔案柜管理方式存在如下問題：（1）查找費時費力。（2）借閱容易丟失、破損。（3）圖紙檔案中的桿塔、線路等空間位置對不熟悉項目概況的人來說不夠直觀形象，定位較困難，須實際去現(xiàn)場查看，影響工作效率。（4）不同部門數(shù)據(jù)共享不暢，例如線路設(shè)計部門進行線路設(shè)計時，須經(jīng)各部門審批，經(jīng)過各種煩瑣手續(xù)，才能去電力工區(qū)借閱相關(guān)數(shù)據(jù)，這是因為各部門數(shù)據(jù)孤立存放，沒有形成電力數(shù)據(jù)跨部門信息共享，導(dǎo)致形成信息孤島，影響數(shù)據(jù)使用效率。

針對傳統(tǒng)紙質(zhì)圖檔管理的弊端，借助全國數(shù)字化改革的開展，利用數(shù)字化手段，以電力工區(qū)紙質(zhì)圖檔管理方式為突破口，利用WebGIS（網(wǎng)絡(luò)地理信息系統(tǒng)）和計算機技術(shù)相結(jié)合，建立基于Web-GIS的電力圖檔管理信息系統(tǒng)，以提高電力圖檔管理的效率。

1 系統(tǒng)總體設(shè)計

1.1 系統(tǒng)實現(xiàn)技術(shù)路線

系統(tǒng)采用B/S架構(gòu)，客戶端不用安裝任何插件，打開瀏覽器輸入系統(tǒng)地址就能使用。整個系統(tǒng)架構(gòu)采用微軟ASP.NET MVC4.5架構(gòu)進行構(gòu)建，分層設(shè)計，各層各司其職，方便后期功能擴展和維護。前端UI控件采用EasyUI+JQuery進行前端界面布局。數(shù)據(jù)庫前后臺交互采用微軟ORM（object-relational mapping）框架EF（entity framework）實現(xiàn)，達(dá)到快速高效，節(jié)省開發(fā)時間的目的。根據(jù)國家電網(wǎng)公司要求，為數(shù)據(jù)安全，系統(tǒng)須部署在內(nèi)網(wǎng)使用，因此系統(tǒng)中的衛(wèi)星影像地圖不能調(diào)用在線Google或百度等地圖，須采用離線地圖瓦片數(shù)據(jù)，利用地圖服務(wù)發(fā)布引擎工具，發(fā)布成符合OGC（open geospatial consortium）規(guī)范的WMTS地圖服務(wù)[1]，供系統(tǒng)調(diào)用，作為系統(tǒng)地圖底圖使用。地圖距離、面積量測、空間分析等GIS功能利用開源的LeafletJS實現(xiàn)。數(shù)據(jù)庫采用微軟的SQL Server 2016實現(xiàn)，它能較好實現(xiàn)對空間數(shù)據(jù)的查詢、插入、刪除、空間分析等操作。對紙質(zhì)圖檔的電子化和內(nèi)容識別，采用帶有OCR（optical character recognition）功能的高清拍攝儀或智能掃描儀，輔助人工糾錯[2]。主要步驟為：（1）紙質(zhì)圖檔掃描成PDF文件；（2）項目名稱、設(shè)計單位、施工單位、竣工時間等信息利用OCR從掃描的PDF文件中識別，結(jié)合人工糾錯獲取，最后生成項目信息表格；（3）以識別出的項目名稱建立文件夾，掃描后的PDF文件，識別后的項目相關(guān)信息表格存入對應(yīng)的項目文件夾中。通過上述步驟實現(xiàn)紙質(zhì)圖檔資料的數(shù)字化入庫工作。

1.2 系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

由于電網(wǎng)數(shù)據(jù)涉密，因此系統(tǒng)部署在內(nèi)網(wǎng)，與互聯(lián)網(wǎng)物理隔離，訪問服務(wù)器前必須經(jīng)過防火墻，以保證系統(tǒng)安全，地圖底圖通過調(diào)用離線地圖數(shù)據(jù)發(fā)布的WMTS服務(wù)實現(xiàn)，系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)拓?fù)鋱D如圖1所示。

圖1 系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D

1.3 系統(tǒng)功能結(jié)構(gòu)

各模塊的具體功能為：（1）圖檔采集實現(xiàn)的功能是對紙質(zhì)圖檔資料的掃描和智能識別，獲取紙質(zhì)檔案的PDF電子文檔和識別出的相關(guān)信息文檔。（2）數(shù)據(jù)管理功能是當(dāng)新的工程開始或新的圖檔資料產(chǎn)生后，用戶需要對其進行歸檔處理。歸檔的業(yè)務(wù)流程包括新建項目/圖檔信息，填寫相關(guān)表述信息，把采集歸類的資料分類上傳到系統(tǒng)中對應(yīng)項目中，記錄紙質(zhì)圖檔資料的物理狀態(tài)（存放位置，是否借閱等）。（3）圖檔臺賬包括圖檔展示，按樹狀形式對圖檔進行組織顯示，同時可按照線路名稱、工程名稱、電壓等級、年份等條件切換，形成不同的樹狀組織形式。數(shù)據(jù)樹狀組織通過后臺組成符合要求的JSON數(shù)據(jù)，前端利用開源的ZTree控件實現(xiàn)[3]。圖檔展現(xiàn)形式通過單擊或勾選圖檔臺賬樹中的節(jié)點，根據(jù)圖檔的坐標(biāo)信息在地圖上進行展示。查詢統(tǒng)計，根據(jù)各種條件篩選出符合條件的數(shù)據(jù)，并可對查詢結(jié)果進行各類統(tǒng)計。圖檔操作，選中相應(yīng)圖檔，在系統(tǒng)中可直接瀏覽相應(yīng)的圖檔，可根據(jù)相關(guān)的權(quán)限設(shè)置，對圖檔進行預(yù)覽、打印、在線修改、刪除、收藏、上傳新版本、查看歷史版本信息、下載、批量打包下載等操作。（4）地圖操作，主要實現(xiàn)圖層操作、距離、面積量測、地圖定位等。（5）運維管理，主要實現(xiàn)用戶管理、權(quán)限管理、角色管理、部門管理、系統(tǒng)日志等功能，保障系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行。系統(tǒng)功能結(jié)構(gòu)圖如圖2所示。

圖2 系統(tǒng)功能結(jié)構(gòu)圖

2 系統(tǒng)實現(xiàn)功能

2.1 電力圖檔數(shù)據(jù)庫構(gòu)建

電力圖檔數(shù)據(jù)庫中主要管理的信息如下：（1）各類電子文檔信息，包含根據(jù)技術(shù)路線中的紙質(zhì)圖檔電子化操作步驟，把電力紙質(zhì)圖檔生成電子PDF文件和識別出來的其他項目信息表格。跟電力項目相關(guān)的其他文檔如桿塔明細(xì)表、絕緣子、避雷器、線路交叉跨越、導(dǎo)地線、線路危險點（如鳥巢）等信息。上述文檔整理好后，存儲在以電力項目名稱作為文件名稱的文件夾中。（2）電力項目空間和屬性信息，包含電力線路空間走向坐標(biāo)和線路導(dǎo)線規(guī)格、生產(chǎn)廠家等屬性信息。電力線路架空部分中桿塔坐標(biāo)信息和桿塔型號、材質(zhì)、照片等屬性信息。電力線路地下電纜部分中電纜井坐標(biāo)和電纜井尺寸、照片等屬性信息。絕緣子、避雷器、線路“三跨”、危險點的坐標(biāo)位置用其對應(yīng)的桿塔空間坐標(biāo)來代替，如某個避雷器的定位坐標(biāo)用該避雷器所在的桿塔坐標(biāo)表示。（3）電子文檔數(shù)據(jù)與空間數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)信息，線路空間信息與該線路下的絕緣子文檔、桿塔明細(xì)表、線路交叉跨越文檔、線路“三跨”文檔、導(dǎo)地線文檔、危險點文檔和其他相關(guān)文檔關(guān)聯(lián)。桿塔空間信息與“一塔六照”（從不同角度拍攝桿塔6張照片，例如塔頭、基底等）照片信息和桿塔型號、材質(zhì)、類型等說明信息關(guān)聯(lián)。

空間信息中的點、線、面等坐標(biāo)信息利用SQL Server geometry數(shù)據(jù)類型的WKT（well-known text）格式存儲，WKT是一種文本標(biāo)記語言，用于表示矢量幾何對象，標(biāo)準(zhǔn)由OGC制定[4]。例如在SQL Server中插入一個空間點數(shù)據(jù)，語法如下：INSERT tableName[(字段)]VALUES (geometry::STGeo-FromText('POINT(經(jīng)度 緯度)',4326)。語句中的4326表示坐標(biāo)系為WGS84[5]。

2.2 系統(tǒng)實現(xiàn)效果

2.2.1 圖檔臺賬

電力圖檔項目按“電壓等級-電力線路-桿塔”層級，利用目錄樹進行組織，桿塔用桿塔編號來表示，圖檔電子資料與目錄樹中各層級數(shù)據(jù)進行關(guān)聯(lián)，如電力線路中的交叉跨越、危險點等電子圖檔資料，與目錄樹層級中的電力線路數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)?！耙凰铡彪娮訄D檔資料與目錄樹層級中的桿塔進行關(guān)聯(lián)。

點擊目錄樹中的電力線路，按電壓等級用不同顏色在地圖上顯示電力線路的路徑和相關(guān)簡要屬性信息窗口，點擊窗口中的“查看詳情”可查看電力線路的詳細(xì)信息，與電力線路相關(guān)的電子圖檔在詳細(xì)信息頁面中以附件形式展現(xiàn)，用戶可下載相關(guān)電子圖檔信息。還可查看電子圖檔對應(yīng)的紙質(zhì)檔案所在檔案柜的位置，如檔案柜的行列號等。

點擊目錄樹中的電力線路下的桿塔，可在地圖上定位桿塔位置，可點擊“一塔六照”和“查看詳情”執(zhí)行相關(guān)操作。如圖3～5所示。

圖3 圖檔臺賬目錄樹展示及電力線

圖4 桿塔詳細(xì)信息

2.2.2 查詢統(tǒng)計

根據(jù)條件查詢各類信息，查詢條件有工程名稱、線路名稱、竣工年份、電壓等級（下拉選擇）、信息類別（下拉選擇，里面有桿塔、絕緣子、線路交叉跨越、導(dǎo)地線、圖檔等選項）。當(dāng)信息類別選擇桿塔時候，則只查詢統(tǒng)計某線路下的所有桿塔信息；當(dāng)信息類別選擇圖檔時，查詢條件會增加圖檔名稱、圖檔類別（下拉選擇，選項有施工圖、竣工圖、設(shè)計圖），借閱狀態(tài)（下拉選擇，選項有借出、在庫）。查詢統(tǒng)計某條線路下的所有信息。

圖5 與線路關(guān)聯(lián)的各類圖檔信息列表

2.2.3 數(shù)據(jù)管理

對項目工程和電力線路兩大類進行管理，電力線路從屬于某個工程項目。電力線路下面又包含線路信息、桿塔信息、絕緣子信息、交叉跨越、各類圖檔信息。通過數(shù)據(jù)管理可對上述全部信息進行新增、編輯、刪除、查詢等操作。

桿塔數(shù)據(jù)的管理通過Excel模板批量導(dǎo)入和導(dǎo)出，還可根據(jù)桿塔建設(shè)和退役情況對桿塔運行桿號和物理桿號重新排桿編號，實現(xiàn)桿塔的動態(tài)管理。

對項目工程、電力線路項目及桿塔等關(guān)聯(lián)的各類電子文檔進行管理。上傳文檔操作步驟如下：（1）選擇文檔所屬的項目工程名稱；（2）選擇所屬電力線路；（3）電壓等級（根據(jù)所選線路自動獲得）；（4）圖紙類型（下拉選擇：設(shè)計圖、施工圖、竣工圖）；（5）選擇圖檔文件類別（下拉選擇：桿塔、基礎(chǔ)、絕緣子、其他）；（6）選擇設(shè)計階段（根據(jù)圖紙類型自動獲?。?；（7）填寫檔案編號；（8）填寫所在卷；（9）填寫所在冊；（10）填寫紙質(zhì)材料存放的柜號；（10）填寫紙質(zhì)圖檔在檔案柜所在的行列號；（11）選擇歸檔時間；（12）填寫備注信息；（13）選擇圖檔電子文件，點擊保存即可完成電子圖檔資料的上傳。

2.2.4 個人中心

個人資料包含以“我的資料”“我的收藏”“我的上傳”“我的下載”4個模塊。“我的資料”主要是個人基本信息；“我的收藏”主要是個人收藏的各類電子圖檔資料清單列表；“我的上傳”主要是個人上傳的各類電子圖檔資料；“我的下載”是個人下載的各類電子圖檔資料。

3 結(jié)束語

在電力工區(qū)傳統(tǒng)紙質(zhì)圖檔管理基礎(chǔ)上，利用WebGIS和計算機相結(jié)合的技術(shù)手段，把電子圖檔和圖檔所在項目空間位置進行結(jié)合，本文設(shè)計和實現(xiàn)了一個信息化管理系統(tǒng)，通過該系統(tǒng)，能在地圖可視化狀態(tài)下，對各類紙質(zhì)圖檔的電子資料進行上傳、下載、查詢、空間定位等管理，突破了傳統(tǒng)單一的圖檔系統(tǒng)設(shè)計思路和管理方式，直觀形象。

此系統(tǒng)目前在嘉興電力工區(qū)已經(jīng)正式投入使用，使用以后極大提高了電力檔案的查詢、瀏覽效率，打破了檔案數(shù)據(jù)跨部門使用信息孤島，突破了檔案數(shù)據(jù)的使用方式。系統(tǒng)使用后，電力設(shè)計部門若須借閱電力工區(qū)的項目檔案，通過管理員可配置系統(tǒng)用戶和權(quán)限登，陸系統(tǒng)后，在電腦上查詢、下載所需要檔案數(shù)據(jù)，十分便捷。

針對前期項目的線路走向、每個桿塔的位置和周邊環(huán)境等都只能在圖紙上查看，不能在具有道路、地名、地形等衛(wèi)星影像上疊加查看情況，系統(tǒng)使用后，可在衛(wèi)星影像圖上定位圖檔項目線路、桿塔等空間位置，再查看相關(guān)聯(lián)的圖檔資料，顛覆了傳統(tǒng)圖檔的使用方式。

綜上所述，在電力行業(yè)檔案信息化管理系統(tǒng)中，本文提出的方法是一種創(chuàng)新，在其他電力企業(yè)或其他行業(yè)對檔案信息系統(tǒng)建設(shè)方式和思路上，具有一定推廣和應(yīng)用價值。