基于ArcGIS Server的湖南电网环境地理信息系统研究

周建飞

(国网湖南省电力公司电力科学研究院，湖南长沙410007)

基于ArcGIS Server的湖南电网环境地理信息系统研究

周建飞

(国网湖南省电力公司电力科学研究院，湖南长沙410007)

针对湖南电网电磁环境纠纷日益增多的情况，建立一套从预防、管理到咨询决策一体化的湖南电网环境地理信息系统。本系统以现有的各类环境数据为基础，集成湖南电网110 kV及以上变电站和输电线路地理信息数据库、基础地理信息数据库，开发基于B/S模式的湖南电网环境敏感点(区)地理信息系统，实现电网环保信息的可视化、网络化管理，以及环保纠纷处理的网络、动态管理。

ArcGIS Server；电网环境地理；电磁环境；环境敏感区

随着居民环境意识的不断提高，湖南电网电磁环境纠纷日益增多。为高效解决现有电网的各类环境纠纷，充分利用现有的各类环境监测数据、技术报告及政策法规文件等，实现湖南电网环境敏感点数据的信息化、可视化、动态化和网络化管理，建立湖南电网电磁环境地理信息系统是十分必要的。

地理信息系统(Geographic Information System，即GIS)是介于信息科学、计算机科学、现代地理、测绘学、遥感学、空间科学、环境科学和管理科学之间的一门新兴的边缘科学〔1〕。WebGIS是采用WWW协议运行在万维网上的地理信息系统，是GIS与Internet技术相结合的产物〔2〕。

1 ArcGIS Server简介

ArcGIS Server是一个用于构建集中管理、支持多用户的企业级GIS应用的平台，ArcGIS Server提供广泛的基于Web的GIS服务〔3〕，以支持在分布式环境下实现地理数据管理、制图、地理处理、空间分析、编辑和其他的GIS功能〔4〕，其系统结构如图1所示。

ArcGIS Server包含2个主要部件:GIS服务器和基于.NET与Java的Web应用开发框架(ADF)。GIS服务器是ArcObjects对象的宿主，包含核心的ArcObjects库，并为ArcObjects能在一个集中的、共享的服务器中运行提供一个灵活的环境。ADF允许用户使用运行在GIS服务器上的ArcObjects来构建和部署.NET或Java的桌面和Web应用〔5〕。

图1 ArcGIS Server的系统结构

2 系统设计

2.1 湖南电网环境地理信息系统的架构

湖南电网环境地理信息系统的使用对象为湖南电网各供电分公司环境保护专职人员、各地市环保局输变电项目日常管理部门以及其他相关人员，用户只要可以连接互联网就可以进入系统，结合ArcGIS Server体系结构以及网络应用程序的设计结构，湖南电网环境地理信息系统采用三层架构的B/S模式，其架构如图2所示。

图2 湖南电网环境地理信息系统的B/S三层架构模式

1)浏览器层

Web浏览器是对前端用户的接口，用户在客户机端通过Web浏览器发送一个URL请求执行相应的GIS操作，并通过互联网送给服务器。服务器接受、处理请求，并将处理结果返回客户端。

2)应用层

应用层负责接收客户端web浏览器和Web Services发送的GIS请求，并根据用户请求从ArcGIS Server服务器中获取相应的处理结果。

3)数据层

数据层的空间数据服务器提供相应的空间库或是基于文件形式存储的空间库，属性数据服务器用于提供和空间数据相关的属性数据库。

与传统的Web GIS相比，采用三层架构B/S模式的ArcGIS Server系统结构具有以下优点:面向对象、具备在线数据编辑、资源共享、发布速度快、维护方便、数据来源丰富、分布储存、分布计算、系统投资少、跨平台、支持多客户端、安全连接和访问机制等。

2.2 数据库设计

本系统的数据分为地图数据和属性数据，分别以Shape文件格式和属性表的形式存储在空间数据库和属性数据库中。系统的查询、更新、删除等操作都是以这些数据库为基础设计的。

2.2.1 属性数据表结构

1)地图信息表

用于存储“湖南电网环境地理信息系统”地图信息，包括地图编号、名称、地图信息对应的表名、地图的备注信息等，表结构见表1。

表1 地图信息表

2)图层信息数据表

地图中的每个图层都应有一个对应的数据表，该表用来记录该图层中的地物的类别信息，见表2。

表2 图层信息数据表

3)变电站(输电线路)表、变电站(输电线路)敏感点调查监测数据表

为了能在电子地图中查询变电站信息、输电线路信息和环境敏感点调查监测数据信息。需建立变电站表、输电线路表、变电站敏感点调查监测数据表和输电线路敏感点调查监测数据表。变电站数据表、变电站敏感点调查监测数据见表3，4。

表3 变电站数据表的表结构

表4 变电站敏感点调查监测数据表的表结构

2.2.2 地图数据

“湖南电网环境地理信息系统”中的地图数据包括Shape文件和影像文件，Shape文件是地图数据的矢量形式，图像文件是栅格图像〔7〕，Shape文件一般装入到Geodatabase(地理数据库)，图形文件见表5。

2.3 系统主要功能设计

湖南电网环境地理信息系统功能设计是在传统的环境管理信息系统基础上新加了GIS功能和分析功能，同时加强了多媒体功能。系统主要包括基本查询功能模块、GIS功能模块以及多媒体模块。湖南电网环境地理信息系统主要功能模块设计如图3所示。

表5 shape文件的结构

图3 湖南电网环境地理信息系统功能设计

2.3.1 查询功能

包括通过属性查询变电站、输电线路、环境敏感点的空间信息和通过双击变电站或输电线路调出变电站、输电线路、环境敏感点的属性信息。空间信息的查询由ArcGIS Server中Spatial Server的Query Server处理完成。可以浏览变电站、输电线路的投产信息、环评信息、验收信息等，查看环境敏感点的位置信息、监测数据等。

2.3.2 GIS功能

1)地图浏览

利用地图控件的Extent属性控制地图的放大、缩小、复位和漫游。鹰眼视图按全图显示比例显示电子地图，是电子地图的缩略图。缩略图上设置一个矩形框，代表电子地图的当前显示区域。

2)选择功能

包括点选择工具和矩形选择工具。点选择功能用户可通过点选择工具选择目标地物(变电站、线路、村庄等)。矩形选择功能将选择包含在这个矩形内的所有地物。

3)编辑功能

实现选中的地物要素如点、线、面的编辑。

4)缓冲区分析功能

缓冲区分析是围绕某地物要素画出的定宽地区，点(变电站)的缓冲区是圆饼，线(输电线路)的缓冲区是多带状。缓冲区对于建立“影响地带”是必不可少的，如:要分析变电站周围、输电线路两侧的环境敏感点数量、分布、距离等。

2.3.3 多媒体信息显示功能

以图像、照片、文字以及音、视频多媒体信息描述变电站、环境敏感点情况。

3 系统实现

基于ArcGIS Server的湖南电网环境地理信息系统设计了3个功能模块，有GIS功能和非GIS功能，除涉及WebGIS技术外，还涉及其他相关技术。

3.1 服务发布

湖南电网环境地理信息系统开发的主要数据之一的空间数据是矢量化后的地图，在进行地理信息系统开发之前首先要做的是在ArcGIS Server服务中发布地图。ArcGIS Server提供的地图发布方式有2种，一种是在ArcCatalog中发布，另一种是通过ArcGIS Server自带的ArcGIS Server Manager发布。本系统采用ArcGIS Server自带的ArcGIS Server Manager发布地图。

3.2 系统功能

电网环境地理信息系统主界面主要分为地图浏览、图层控制、地图编辑、鹰眼、查询、分析等几个部分。

4 结论

本系统通过基于ArcGIS Server的二次开发，结合湖南电网环境地理信息系统，形成了一套功能较为完整的基于B/S模式的电网环境地理信息系统软件。由于系统完全脱离ArcGIS软件系统在web环境下运行，且操作简单方便，因此为湖南电网环保管理者提供了数据更新维护、查询信息等日常管理工作的平台，并且本系统采用B/S架构，可以面向互联网广大用户，提升了湖南电网环保宣传面。

〔1〕黄猛.ArcGIS Engine组件在水土保持决策支持系统开发中的应用研究〔D〕.长春:东北师范大学，2007.

〔2〕傅俊锋.基于ArcGIS Server的水资源信息查询系统研究〔D〕.武汉:华中科技大学，2007.

〔3〕陈明，罗德安.基于ArcGIS Server的校园WebGIS系统的设计与实现〔J〕.测绘，2008(6):251-255.

〔4〕韩毓，伊炜.快速建立WebGIS事件管理的方法探讨〔J〕.安徽农业科学.2010(19):10 458-10 460.

〔5〕赵文明.基于ArcGIS Server的WebGIS应用研究〔J〕.科技广场.2009(11):113-117.

〔6〕V.Mathiyalagan，S.Grunwald，K.R.Reddy，et al.A WebGIS and geodatabase for Florida’s wetlands〔J〕.Computers and Electronics in Agriculture，2005，47(1):69-75.

〔7〕Ana Simao，Paul J.Densham，Mordechai Haklay，et al.Web-based GIS forcollaborativeplanningandpublicparticipation:An application to the strategic planning of wind farm sites〔J〕.Journal of Environmental Management，2009，90(6):2 027-2 040.

〔8〕刘光.地理信息系统二次开发教程〔M〕.北京:清华大学出版社，2003.

Research of environmental geographic information system based on ArcGIS Server for Hunan power grid

ZHOU Jianfei
(State Grid Hunan Electric Power corporation Research Institute，Changsha 410007，China)

With electromagnetic environmental disputes increasing of Hunan power grid，there is a need to establish environmental geographic information system of prevention，management and consulting decisions.The system is based on existing types of environmental data，integrated geographic information database of 110 kV and above substation and transmission lines，basic geographic information database.The sensitive points(district)based on B/S mode is developed for visualization and network management of Hunan power grid environmental information，networking and dynamic management of environmental disputes.

ArcGIS Server；grid GIS environment；electromagnetic environment；environmentally sensitive areas

TM769

A

1008-0198(2016)01-0008-04

周建飞(1981)，男，湖南临武人，高级工程师，硕士研究生，研究方向为电力系统环境保护。

10.3969/j.issn.1008-0198.2016.01.003

2015-08-10 改回日期:2015-08-31