GIS切片在农网管理系统中应用与分析

第1章绪论

1.1选题背景及其意义
GIS技术的平台的主要支持工具包括计算机及相关设备。中国农村电力总消耗量占近总数的一半，也是我国电力系统的一个重要组成部分。农村电网的计算机化水平对整个屯力行业的管理水平和信息化水平的完善具有重要意义[2]。在2008年底，农村电网管理系统建设正式开始，经过几年的建设和发展，在2010年系统开始了深化应用，传统的人工管理方式已不能满足当前的管理要求。尤其是农村电网线路维护，查询，统计等日常在线设备管理中，存在效率低，数据丢失，损坏，难以更新等问题。地理信息系统（GIS)为农网管理系统提供实时地理背景描述的实际设备状况，原先经营管理中存在的问题得到解决。农村电网设备节点多且分散，它的运行工作往往与位置相关，地理信息系统的引进可以更直观进行操作和管理[3]。

1.2国内外研究动态
1.2.1 GIS在国外的研究动态
上世纪50年代，随着电脑在航空摄影测量与制图中的应用以及政府部门对土地利用规划和资源管理的要求，使人们可以用电脑收集处理，与存储空间和地理分布有关的各种图形和数据的属性，分析相关的数据，通过计算机直接管理和决策，这直接导致了现代意义上的地理信息系统产生[4]。第一个地理信息系统产生于北美，上世纪60年代初，加拿大的罗杰?汤姆林森和美国的杜安马布尔在不同的地方，从不同的角度提出了 GIS的想法。同时，从美国西北大学教授霍华德?费雪建立了哈佛计算机图形学与空间分析实验室，研制出了 SYMAP/ODYSSEY包，其中SYMAP (符号地图）对今天的栅格地理信息系统有相当大的影响，ODYSSEY (奥德赛）被认为是矢量地理信息系统原型⑴。国际商业机器公司（EBM)和COLORADO公司开始注重利用公共服务的计算机工具来管理公用事业设施，如电源线、天然气管道、阀门、仪表和土地。早期开发的地理信息系统的一个明显特征是许多相关组织和机构的建立，使传播GIS的知识和技术起到了重要的指导作用[5-6]。地理信息系统不仅用于自然资源调查，环境研究，土地规划，污染控制，宏观经济研究和政策分析这些领域中，同时也为人们在日常非常紧密工作所应用，如在商业银行网点中，利用相关模型分析计算损益；通过先进的卫星影像的分析，预测我们的日常生活的关注天气、温度和湿度等[7]以及在飞行中，为飞机乘客显示一个动态地图和飞机的飞行状态；利用地理信息系统技术的车辆导航系统已成为日常生活的一部分[8]。美国还将能够报告精确到100米的移动电话的当前位置，GIS在社会和经济发展中的作用越来越重要[9]。
近年来，随着计算机网络技术和地理信息系统技术的不断发展，谷歌(GOOGLE)公司的谷歌地球（GOOGLE EARTH)软件公司取得巨大的成功。谷歌地球将大量卫星图像，航拍照片和模拟三维图像形成三维地球，使用户从一个新的角度对地球浏览。谷歌地球的从商业卫星遥感数据和航空图像公司采购，包括DIGITAL EARTH (数字地球）公司的QUICK BIRD (快鸟），美国IKOONOS(卫星）公司和法国SPOTS (斑点）公司。有效的全球影像分辨率至少100米，一般为30米，高度角的海拔约为15000米左右。为大型城市，著名的风景区，城市建筑提供0.6米-1米精度的影像，其高度角的海拔约为350米-500米左右。目前提供的高精度影像的城市在美国和欧洲，以及其他地区的主要城市。地理信息系统技术的迅速发展，使得基于GIS的电力系统设备的管理和数据可视化成为可能。因此，地理信息系统一直在电力行业的离线管理信息系统中有广泛的应用。
在GIS系统产生早期，其AM/FM (自动绘图/设施管理）应运而生，主要用于配电和用电的设备管理。如在任何地域的街道地图上绘制水平线，可以确定街道下的电缆坐标和技术参数资料。利用城区地图、对用户用电设备报装，电力仪器仪表安装和结算实现对单个用户的管理。从地理信息系统的功能结构来分析，主要是经历了自动绘图（AM)、设备管理（FM)和相对独立的地理信息系统应用系统集成整合过程的。许多国内外电力公司正在或已经建立，该系统面向大用户的地理信息系统。国外地理信息系统的应用始于上世纪80年代末。许多欧美国家都在积极幵展建设“数字电网”规划，利用地理信息系统软件作为一个功能强大的技术工具。例如，Nash Via (纳什维亚)电力公司使用地理信息系统提高应急反应能力，分布于美国田纳西州中部，约65万平方米范围内的超过30万的电力用户服务。西班牙电力通用公司（埃尔兹ERZ)，利用地理信息系统技术的监测和数据查询功能建成数据采集与监视控制系统（Supervisory Control And Data Acquisition),可以实现是自动绘图(AM)、设施管理(FM)和地理信息系统(GIS )功能，在西班牙北部面积约为450, 000多平方公里的电力客户提供供电服务。今天，企业地理信息系统已被广泛应用于生产，服务和管理平台，作为一个重要的“工作环境”和集成平台，逐步整合企业资源管理和客户关系管理等功能，为更高层次的管理，决策支持和操作控制系统。

    1.3 GIS在电力行业的应用 .......................13-14
    1.4 本文的关键技术和内容结构 .......................14-16
        1.4.1 本文的关键技术 .......................14
        1.4.2 论文内容结构 .......................14-16
第2章 地理信息系统切片发布原理研究 .......................16-24
    2.1 地理数据发布技术现状分析 .......................16-17
    2.2 基于REST架构的地理数据发布思想 .......................17-21
        2.2.1 REST架构风格 .......................18-20
        2.2.2 REST的设计准则 .......................20-21
    2.3 地理数据切片发布思想 .......................21-24
第3章 地理数据切片技术 .......................24-34
    3.1 地理数据切片参数 .......................24-27
    3.2 地理数据切片规则 .......................27-28
    3.3 地理数据切片算法 .......................28-30
    3.4 地理数据切片步骤 .......................30-31
    3.5 地理数据切片的保存方式 .......................31-34
第4章 客户端缓存技术 .......................34-45
    4.1 图形缓存结构 .......................34-35
    4.2 客户端窗口缓存 .......................35
    4.3 缓存信息定义及实例 .......................35-37
    4.4 缓存区生成及实例 .......................37-45
第5章 原型系统实现 .......................45-51
    5.1 基于GIS的农网管理系统框架 .......................45-46
    5.2 基于GIS的农网管理系统关系管理 .......................46-48
    5.3 原型系统部署 .......................48-49
    5.4 系统测试 .......................49-51

总结与展望

地理数据发布切片技术包括：后台地理数据预切片技术、异步地理数据请求、合成地理数据、多级缓存地理数据。客户端缓存技术包括：图形缓存和窗口缓存。以上技术服务器端采用地图切片技术,客户端采用本地缓存技术的解决方案。采用这种技术，客户端和服务器之间不是直接传输空间数据，而是传输影像图片和XML ( KML-Keyhole Markup Language KML)文档。影像数据被预先按照不同比例尺分层分块生成图片，当用户请求数据时，服务器不需要实时生成数据，而是根据用户请求的范围和尺度，在服务器端选择预先生成好的图片，拼接成满足用户要求的范围，利用用户操作间隙的空闲时间,通过后台线程请求服务器提前生成用户下一次操作可能会用到的地图数据,并将其传送到客户端。本文通过详细论述其理论和技术，并将以上研究成果应用到基于地理GIS的农电管理系统中，而大大缩短用户等待时间，改善用户体验，达到了优化系统的目的。

参考文献

[1]高国栋，蒋栋.GIS技术研究及其发展趋势[J].信息系统工程2010,4(20):58-59
[2]山东电力集团.依靠科技进步打造新型农网[J].农村电气化.2009,(12): 5-6
[3]苏小晶，赵瑞鹏，郭丽丽.农电管理系统中引入GIS的必要性[J].农村电气化.2009, (7): 36-37
[4]程跃，白云.GIS的发展及趋势分析[J].黑龙江科技信息.2008(18): 33
[5]Henry Tom. GIS for the 21st centuries[C]. Proceedings of Geoinformatics'98Conference. Beijing, 1998
[6]YASER BISHR Overcoming the semantic and other barriers to GIS interoperabi-lity[J]. INT. J. Geographical Information, 1998, 12(4): 223-229
[7]Monmonier. M. Electronic weather maps: In Ten Geographic Ideas that Changedthe World[R].  edited by S. Hanson(New Brunswick, NJ; Rutgers University Press,1996: 56-69
[8]Cowen, D. J. The importance of GIS for the average person[C]. In proceedings ofFirst Federal Geographic Technology Conference(Washington, DC: NationalResearch Council), 1994: 7-11
[9]DANIEL Z. SUI, MICHIEL F. GOODCHILD. GIS as Media[J]. GeographicalInformation Science, 2001, 15(5): 387-390
[10]于东洋.大庆市郊区农村电网GIS系统研究[D].东北农业大学工程硕士专业学位论文.2003