基于GIS的专题图可视化展示建设项目可行性研究报告.docx
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基于GIS的专题图可视化展示建设项目可行性研究报告
一、目的和意义
随着GIS技术的日益成熟，作为地理分析结果重要表现形式的专题地图，也不断发展、创新和应用。
专题地图（thematicmap），又称特种地图，着重表示一种或数种自然要素或社会经济现象的地图。
通过利用颜色渲染、图案填充、直方或饼状图形式将某种主题内容属性数据在地图上表现出来。
专题地图的制图领域宽广，凡具有空间属性的信息数据都可用其来表示，其内容、形式多种多样，能够广泛应用于发展模式和趋势的分析，为决策支持提供依据。
考虑到电网系统自身的特殊性，技术人员只能对所管辖范围内的电网运行工况进行实时掌握，但是无法从全局的角度准确把握电网运行中存在的各类潜在威胁，提前对潜在威胁进行预警并制定相关预防措施，因此建立一套结合基于GIS的专题图可视化展现系统，对于提高工作效率、实现跟电网安全运行相关的主题数据直观展示，对确保电网安全运行具有重要的现实意义。
本项目重点研究供电可靠性数据、供电可靠性特征分区图、供电局负荷密度分布图、潜在设备缺陷图、发生故障设备图、污区分布图、雷电分布图、鸟害分布图、树木生长趋势影响图、自然保护区等内容。
在此基础之上结合GIS系统设计并开发出一套适合我国电网特点的专题地图操作展示系统。
二、国内外研究水平综述
尽管近年来信息化建设的不断发展，电力企业各个部门的也累积了数以万计的信息资料,但是大部分信息仅以表格或文字的形式将存储在数据库中的数据表现出来,形式呆板,不够直观,而且可能将一些重要的信息隐藏在文字背后,无法及时发现。
如果采用地图表现的方式,将各部门中的数据与地图上的空间对象关联起来,从空间上来观测和分析这些数据之间的关系,便可一目了然的得出数据之间存在的规律。
国内外的电力行业中在此方面的研究比较少，还未见有较为系统的电力专题图整体案例。
随着电力信息化建设的不断向前发展，有必要在电力专题图的相关应用进行深入研究。
本项目要是利用计算机技术对输、变、配电网设备设施的空间分布数据、生产运行数据、电网运行状态等信息进行统计分析，生成各类电网应用专题图，通过GIS可视化技术来集中展示，并能集成已有的信息管理系统，形成以GIS可视化为支撑平台的电网专题图辅助系统。
以电网综合数据专题应用系统作为基础平台，还可集成访问其他已有电力业务系统的数据，并能通过各种数据接口方便后续集成，确保信息的完整性、准确性和及时性。
其主要功能包括：
专题图生成、专题图查询、专题图管理。
通过在GIS平台上对专题地图进行研究，发现专题地图具有以下几个独特的特征：
1）地图内容主题化。
专题地图强调表达主题要素的重要特征，且尽可能完善、详尽。
2）主题要素特殊化。
专题地图突出表达了普通地图中的一种或几种要素。
3）地图功能多元化。
专题地图不仅能表示制图对象的空间分布规律及其相互关系，而且能反映制图对象的发展变化和动态规律。
如动态地图（鸟害），预测地图（雷电）等。
4）表达形式多样化。
专题地图由于制图内容的广泛，除个别专题地图外，大体上没有规定的符号系统，表示方法多种多样，地图符号可自己设计创新，因而其表达形式多种多样、丰富多彩。
5）表示内容前瞻化。
专题地图取材学科广泛，许多编图资料都由相关的科研成果、论文报告、研究资料、遥感图像等构成，能反映学科前沿信息及成果。
当然，专题地图并不是随意设计且没有约束的，专题地图仍必须遵循一定的规范。
主要以下几个方面：
1）专题地图内容的选择。
对于专题地图来说，一方面，选取与主题内容有关的各种要素，使内容丰富；另一方面，由于地图用途、比例尺、载负量、制图表示方法、符号的特点和颜色的数量等的限制，使地图内容针对性强，清晰易读。
在设计时，内容选取的合理解决，为的是在地图上表示全部最主要的，而同时补充次要的内容。
2）专题地图表示方法的选择。
对于专题地图的影响因素可以归为以下几种：
被表示物体和现象所要求的精度和定位程度、制图资料的情况、专题数据的特点、地图的用途、比例尺和区域特点。
3）专题地图图例设计要求及方法。
专题地图要求完备与一致性，以及图例系统的科学性，要体现出艺术性、系统性，易读性，并且容易制作。
图例系统的科学性主要在于能设计出专题内容的科学体系，如各要素的层次及相互关系，指标的分类分级，转换成图例系统的顺序位置，明确标出质量概念及其所代表的数值、单位等。
在以色阶表现数量差异时，按惯例应从左到右或从上到下，分级数据顺序从小到大排列。
专题地图的设计方法一般分为：
显示数量特征的解析图的简单图例、类型图的图例应反映分类的关系，注意排列的结构、对多个类型分类的地图图例，不同分类系统的符号应该有明显区别、对于组合地图，在图例中应对组合类型的标志予以阐明、综合性图种（若干种现象的不同特征的集合），图例的结构原则：
根据地图内容各要素进行符号分组；各组符号又按其要素的相对意义和相互关系，按顺序配置；每组内部的符号予以合理安排。
三、项目的理论和实践依据
专题图表达方式
在电力企业中的常见数据一般可归结为数据库和文件大类,例如供电可靠性、负荷密度、设备故障等。
专题图直观做法是通过抽取共性数据，生产各类柱状图、饼状图、点状密度图等,对于柱状图，则利用圆柱高度表示数据的相对大小。
在圆柱上加以修饰还能表示更多信息,如用圆环标记上下限值位置以及用不同颜色标识当前值、安全状态和裕度。
对于饼状图可通过面积大小和颜色深浅两种表达方式。
如电力设备故障专题图，可将饼图划分若干份来表示各类设备的缺陷数。
通过不同颜色可以辨别设备缺陷等级情况。
总之电力专题图需根据实际业务需求来设计不同的专题图进行有效表达。
专题图计与实现
从软件复用性角度出发,基于现有GIS平台,设计并实现电网专题图可视化模块。
利用GIS系统中的二、三地图背景以及数据和位置信息,对电力业务信息进行综合的可视化表达。
技术路线：
计算机领域有多种成熟的图形显示技术可供选择。
例如:
可利用地理信息系统等成熟软件中的三维显示功能;可输出为标准的三维图形格式（VRML/X3D）后再显示;可直接用三维图形接口（如Java3D、Direct3D和OpenGL）编程。
为克服已有技术的不足,电力专题图展示技术的选择需考虑如下因素:
①能应用于多种操作系统平台;②易与现有EMS二维图形平台结合;③显示速度快。
专题图展示的模块设计与GIS系统集成
遵循模块化、可复用和面向对象的设计原则。
各功能模块直接建立在现有GIS平台基础上,与GIS紧密集成。
显示场景对应最终在屏幕上的显示区域,可包含若干三维对象。
该部分负责维护内部三维对象列表和整个场景的姿态信息,创建和显示三维对象,并且根据用户鼠标操作调整场景的姿态。
三维对象对应需要显示在屏幕上的一个或一组三维图形,包括简单的几何图形、用做背景的电网接线图,以及对应特定可视化表达的图形,如柱状图中的一组圆柱。
它根据从二维图形平台中获取的数据在内存中生成三维图形,并负责具体绘图
四、项目研究内容和实施方案
研究内容：
1）供电可靠性数据分析
通过系统自动抽取及人工录入方式，并且结合每周停电协调会的停电计划数据，对于各行政区域的供电可靠率、用户平均停电时间；总用户、影响用户数、停电时间（小时）等数据进行分析展示。
2）供电可靠性特征分析
采用人工录入方式，在GIS地图上绘制相关区域，直观的反映各地理区域内供电线路、用户性质等数据。
3）负荷密度数据分析
通过系统自动抽取及人工录入方式，获得地理区域及用户信息，并自动计算负荷密度数据并直观展示。
4）设备缺陷图
通过系统自动抽取及人工录入方式，并根据地理区域标注与统计可能存在缺陷的电网设备。
5）设备故障图
通过系统自动抽取及人工录入方式，并根据地理区域标注与统计已经发生故障的电网设备。
6）污区分布图
采用人工录入方式，在GIS地图上绘制相关区域，直观的反映各地理区域内灰、盐、化学物质对电力设备的影响等数据。
7）雷电分布图
采用系统自动抽取方式并且进过系统分析计算，直观的通过GIS平台反映各地理区域内落雷频率和强度等数据。
8）鸟害分布图
采用系统自动抽取方式并且进过系统分析计算，直观的通过GIS平台反映各地理区域内鸟窝等鸟害信息对电力设备的影响。
9）树木生长区
采用人工录入方式并且进过系统分析计算，直观的通过GIS平台反映各地理区域内树木生长趋势对电力设备的影响。
10）自然保护区
采用人工录入方式并且进过系统分析计算，直观的通过GIS平台反映各地理区域内自然保护区范围。
实施方案：
第一阶段：
前期准备与项目启动
本阶段工作计划在2012年7月～2012年8月完成，主要工作：
1）明确项目范围，项目目标等内容，并形成工作方案；
2）成立项目组织机构（包括网级与省级）；
3）组织招投标工作；
4）由网公司组织召开项目启动会。
第二阶段：
调研分析
本阶段工作计划在2012年9月～2012年10月，主要工作：
1）需求调研；
2）技术分析；
第三阶段：
系统设计
本阶段工作计划2012年10月～2012年11月完成，主要工作：
1）概要设计初稿；
2）概要设计审查；
3）详细设计；
4）详细设计审查。
第四阶段：
系统开发
2013年2月25日之前，主要工作：
1）平台开发；
2）平台测试；
3）平台技术文档编写。
第五阶段：
功能验收
本阶段工作计划2013年5月1日前完成，主要工作：
1）功能验收测试；
2）功能验收；
3）平台上线。
第六阶段：
试运行
本阶段工作计划2013年5月～2012年8月完成，主要工作：
1）数据准备；
2）系统培训；
3）试运行。
第七阶段：
项目竣工验收
本阶段工作计划2013年8月30日前完成，主要工作：
1）项目试运行评价；
2）项目竣工验收。
第八阶段：
成果宣贯
本阶段工作计划2013年9月完成，主要工作：
1）项目宣贯；
2）项目培训。
五、预期目标和成果形式
专题地图展示系统是基于GIS平台，遵循IEC61970、IEC61850规范及标准，利用数字化技术及虚拟现实技术、GIS技术将电网设备、附件、附属物的型号、尺寸、间距等信息按实际尺寸、真实的运行方式、准确的拓朴结构进行展示和管理，使所有设备、导线、构筑物的空间关系、连接关系、运行状态一目了然；解决不可视，不可摸，不可入等危险性场所的仿真与培训等问题；通过事故预案演习，真实再现事故现场推演流程，提高各级人员事故处理能力，保障电网安全、稳定、高效运行。
通过虚拟现实技术真实展示电网网络结构及空间地理分布，不仅反映电网设备真实的几何特征,而且能真实地反映实际设备或实际电力系统的状态和行为；
专题地图展示能直观的、智能化的分析与展示电网设备以及所在区域的各种状况，包括正常、异常和故障状态，系统操作人员可与系统进行直接交互，不仅可以在三维虚拟场景中进行数据录入、巡视，还可以随时操作虚拟设备以及选定区域，系统会根据选择类型不同进行不同纬度的专题地图展示，提升工作效率，实现电网数据直观的、智能的展示；
通过系统提供的针对性的专题地图，能够对存在隐患进行模拟推演，将已经发生过的故障的设备以及受影响范围进行定位，为下一步工作安排提供参考依据；
通过以上技术和功能，建立一套基于GIS的专题地图展示系统。
六、合作单位或依托工程单位落实情况
编写要求：
小四仿宋（下同）
1.如需同其他单位进行合作，说明合作单位的落实情况，并出具合作单位承诺进行合作的证明文
件；
2.如需结合依托工程进行试点研究，说明依托工程及其与本项目结合的情况，出具依托工程单位
承诺提供相关条件的证明文件。
七、项目承担单位的条件
1项目负责人
2项目研究人员
3实验室条件
4理论研究环境
编写要求：
小四仿宋（下同）
1.项目负责人的情况介绍；
2.项目研究人员的专业、特长、工作量和在本项目中的作用；
3.各承担单位具有的与本项目有关的工作业绩、实验室条件、理论研究环境。
八、项目的进度安排
序号
时间段
内容
1
2012.7-2012.8
前期准备
2
2012.9-2012.10
需求调研
3
2012.9-2012.10
概要设计
4
2012.10-2012.11
详细设计
5
2012.11-2013.2
系统编码
6
2013.2-2013.4
系统测试
7
2013.5
功能验收
8
2013.5-2013.8
试运行
9
2013.8
竣工验收
10
2013.9
项目培训、宣贯
编写要求：
1.列出分年度计划研究内容和人员、设备安排；
2.分年度提供成果的内容和形式，要具有可检查性。
九、项目经费预算单位：
万元
科目名称
预算金额
甲方拨款
乙方自筹
备注
（一）直接费
1.人工费
（1）专职研究人员人工费
（2）临时性研究人员人工费
2.设备费
（1）仪器、设备购置费
附件1
（2）仪器、设备试制费
附件2
（3）软件购置费
附件3
（4）现有仪器设备使用费
附件4
3.业务费
（1）材料费
附件5
（2）资料费
（3）印刷出版费
（4）知识产权费
（5）会议费
（6）差旅费
（7）培训费
4.场地使用费
（1）场地物业费
（2）场地租金
5.专家咨询费
（二）间接费
（三）外委支出费
1.外委研究支出费
附件6
2.仪器设备租赁费
3.外协测试试验与加工费
附件7
（四）税金
合计
十、有关证明文件
1、合作单位和依托工程单位对项目的意见
2、自筹经费来源及保证证明
编写要求：
四号仿宋（下同）
1.合作单位对项目的意见及盖章；
2.依托工程单位对项目的意见及盖章；
3.自筹经费来源及保证证明。
十一、申请单位领导审查意见
（对经费预算是否合理，有无其他经费来源，能否偿还贷款，能否保证研究计划实施所需的人力，
工作时间等基本条件提出具体意见）
四号仿宋（下同）
单位领导（签字）单位（公章）年月日
附件１ 仪器、设备购置预算明细表（单价5万元以上）单位：
万元
序号
设备
名称
设备
型号
单 价
（万元/台件）
拟购置数量（台件）
总价
经费列支
生产国别与地区
主要技术性能指标
购置理由、用途、拟安置单位（与本课题、子课题关系）
累计
附件2 仪器、设备试制预算明细表（单价5万元以上）单位：
万元
序号
设备名称
单台价值（万元/台件）
拟试制数量（台件）
总价
经费列支
主要技术
性能指标
试制理由和用途
（与本课题、子课题关系）
1
2
3
4
5
6
单价5万元以上设备合计
单价5万元以下设备合计
累计
附件3软件购置预算明细表（单价2万元以上）单位：
万元
序号
软件名称
软件
型号
单价
（万元/套）
拟购置数量（套）
软件总价
安装调试费
经费列支
生产国别与地区
主要技术性能指标
购置理由、用途、拟安置单位（与本课题、子课题关系）
单价2万元以上软件合计
单价2万元以下软件合计
累计
附件4现有仪器设备使用明细表（单价5万元以上）单位：
万元
序号
设备
名称
设备
型号
单价
（万元/台件）
数量（台
件）
总价
生产国别
与地区
隶属单位
设备状况及主要性能指标
购置时间
使用费计
取单价
累计
附件5 材料费预算明细表（大宗或贵重的材料）单位：
万元
序号
材料名称
规格或型号
计量单位
单价
（万元/单位数量）
材料费用
经费列支
大宗或贵重材料合计
其他材料
累计
注：
表中应包括：
材料原价、供销部门手续费、包装费、运杂费、采购及保管费等内容。
附件6外委研究支出预算明细表单位：
万元
序号
协作研究任务名称
协作研究任务内容
协作研究任务承担单位
经费列支
累计
15
附件7外协测试试验与加工费预算明细表（量大或价高的外协测试试验与加工项目）单位：
万元
序号
外协测试试验与加工的内容
外协测试化验与加工单位
计量
单位
单价（万元/单位数量）
外协测试化验与加工费用
经费
列支
其他外协测试化验与加工项目
累计
150
升级会员 