CN105162120B - 一种基于Web GIS的大电网实时地理潮流展示方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种基于Web GIS的大电网实时地理潮流展示方法，步骤是：在调度自动化系统中根据地理坐标区间自动绘制地理潮流图画面，配置GIS服务信息；部署Web图形发布服务和Web GIS服务，在客户端浏览器上将地理潮流图层和GIS图层进行叠加展现；对地理潮流图层和GIS图层进行配准，保证地理潮流图层中的电力图元和实时数值量显示在GIS图层的实际地理位置上；实现地理潮流图层和GIS图层的同步浏览，当画面平移、定点缩放或窗口尺寸改变时，两者同步改变，保证地理潮流图层和GIS图层的位置匹配；地理潮流图的图元增加尺度缩放功能，当画面缩放浏览时，图元的尺寸保持不变。此种方法可实现Web上对大电网实时地理潮流画面的有效展示。

Description

一种基于Web GIS的大电网实时地理潮流展示方法

技术领域

本发明属于电力系统技术领域，特别涉及一种基于Web GIS的大电网实时地理潮流展示方法。

背景技术

随着电网规模的迅速增长，发电厂、变电站星罗棋布，电力设备数量庞大，电网信息时刻变化，对调度员的全局把控能力提出了更高的要求。从实际情况看，电网的各种信息与空间地理环境有密切的关系，因此通过地理信息系统(GIS)管理电网资源，提升全景信息展现水平，才能使调度部门实时、形象、直观地了解信息的变化，做到有效、科学地管理电网。

Web GIS是指基于Internet平台，客户端应用软件采用网络协议，运用在Internet上的地理信息系统。Web GIS以其便捷性、可扩展性、跨平台等特点正成为大众化的GIS应用，基于Web GIS的电网自动化系统也越来越流行。

电力自动化系统中的实时地理潮流图能够静态显示系统中发电厂、变电站地理位置，电力线路的路径以及它们相互间的联结，同时能够动态显示电网各处的电压、功率分布的实时数据。

电力自动化系统中的地理潮流图的传统展现方法是采用一张静态的地图图片作为背景，将电网图元和实时数据显示在地理图的合适位置。然而，静态地理图不能满足画面缩放时按不同尺度显示的需求，当画面放大时地理图片就会失真，无法显示地理细节；画面缩小时则不能显示地理概览信息。特别是针对大电网的地理潮流图，往往包含有多个省或地区的电网潮流信息，再使用一张静态的地理图片已经无法满足需求。

基于以上分析，传统的地理潮流图展示方法已不能满足当前发展的需要，有待改进，本案由此产生。

发明内容

本发明的目的，在于提供一种基于Web GIS的大电网实时地理潮流展示方法，其可实现Web上对大电网实时地理潮流画面的有效展示。

为了达成上述目的，本发明的解决方案是：

一种基于Web GIS的大电网实时地理潮流展示方法，包括以下步骤：

(1)在调度自动化系统中根据地理坐标区间自动绘制地理潮流图画面，配置GIS服务信息；

(2)部署Web图形发布服务和Web GIS服务，在客户端浏览器上将地理潮流图层和GIS图层进行叠加展现；

(3)对地理潮流图层和GIS图层进行配准，保证地理潮流图层中的电力图元和实时数值量显示在GIS图层的实际地理位置上；

(4)实现地理潮流图层和GIS图层的同步浏览，当画面平移、定点缩放或窗口尺寸改变时，两者同步改变，保证地理潮流图层和GIS图层的位置匹配；

(5)地理潮流图的图元增加尺度缩放功能，当画面缩放浏览时，图元的尺寸保持不变。

上述步骤(2)中，地理潮流图层和GIS图层进行叠加展现的方法是当Web客户端切换画面到地理潮流图时，在潮流图SVG图层下层动态加载GIS图层。地理潮流图层参照绘制的地理坐标区间和GIS初始的地图覆盖范围一致。

上述步骤(3)中，地理潮流图层和GIS图层进行配准的方法是将地理潮流图层和GIS图层在浏览器窗口内进行满屏居中显示。

上述步骤(4)中，地理潮流图层和GIS图层的同步浏览策略是：

1)潮流图的SVG图层接收交互事件，解析后传递指令给下层的GIS图层；

2)同步的操作包括：鼠标拖拽平移画面，鼠标滚轮定点缩放浏览和浏览器窗口尺寸的改变；

3)同步操作的一致性限制包括：画面平移范围限制，画面最大最小缩放限制和画面每次缩放的比例限制。

上述步骤(5)中，地理潮流图的图元按尺度缩放功能包含如下内容：在缩放浏览画面时，地理潮流图上的线路设备图元保持线宽不变，其他图元保持大小不变；图元按尺度缩放功能的实施场景为：画面满屏操作时、画面大小缩放改变和画面增量刷新时。

还包括如下内容：客户端访问Web图形服务，如果当前展示的画面类型是地理图，则调用GIS服务创建Web GIS图层；如果不是地理图，则销毁Web GIS图层。

采用上述方案后，本发明集成Web GIS和调度自动化的实时Web图形发布功能，充分利用现有的Web GIS的地理信息浏览能力，以及调度Web图形自动化发布中的实时潮流展现技术，将按地理位置绘制的地理潮流Web图形叠加在Web GIS图上显示，并进行配准和同步，达到综合展示的效果。

附图说明

图1是本发明的流程图；

图2是本发明的系统集成部署方式图。

具体实施方式

如图1所示，本发明提供一种基于Web GIS的大电网实时地理潮流展示方法，包括如下步骤：

(1)在调度自动化系统中根据地理坐标区间自动绘制地理潮流图画面，以自动成图的方式按照画布对应的地理坐标区间和地理相对位置绘制各种电力图元和数值量，并配置本画面所需的GIS服务信息；

(2)在服务端分别部署Web图形发布服务和Web GIS服务，当Web切换画面至地理潮流图画面的时候，动态创建Web GIS图层，在GIS图层之上，叠加绘制潮流图SVG图层；

(3)将Web GIS图层和地理潮流图图层进行配准，保证潮流图中的电力图元和实时数值量显示在GIS图层的实际地理位置上；

(4)实现GIS图层和潮流图图层的同步浏览。在画面平移、定点缩放、窗口尺寸改变等操作下，两者同步改变，保证地理潮流图层和GIS图层的位置匹配，确保电力图元始终显示在正确的地理位置；

(5)Web发布的电网图形增加尺度缩放功能，即当画面尺寸放大和缩小时，线路设备、电厂、变电站、数值量等图元的尺寸保持不变，达到Web GIS同样的浏览效果；

(6)当切换Web调度自动化画面为非地理潮流图画面时，销毁Web GIS图层。

以下将结合具体实施例，对本发明的技术方案进行详细说明。

1.集成Web图形服务和Web GIS服务

本发明的系统基于B/S架构，需要同时部署电网Web图形发布服务和Web GIS服务。两套服务可以独立部署，只需确保客户端能够同时访问到这两个服务器的节点。一般而言，两者分别部署在III区Web图形服务器和III区Web GIS服务器上。

系统的部署集成方式参见图2所示。本系统以Web图形服务器上的Web应用作为Web服务入口。Web应用是调度自动化系统的III区的发布应用，依赖于图形服务进行电网图形的SVG发布。本系统在Web应用上增加部署Web GIS的客户端脚本，该脚本由客户端浏览器解析，能够动态创建图层，以URL的方式加载Web GIS服务。最终集成在一起展现给客户端浏览器。

Web图形发布应用基于HTML5构建。HTML5技术是由W3C组织制定的统一标准，其具有跨平台的特性，使得在多平台上进行Web开发的效率有了质的提升。HTML5已经内嵌支持SVG标准，不再需要依赖传统SVG插件。并且使得Web图形具备了手机端的移动访问能力。

为了实现Web GIS服务的集成，GIS的Web应用端脚本需要实现以下的JavaScript接口：

*initGisMaps创建GIS图层。根据传递的参数来连接GIS服务端，参数包括GIS服务的IP和端口、工作空间和地图名称等。

*initLayers初始化GIS图的显示。

*destroy销毁GIS图层。

集成方法详细说明如下：

1)以南方电网地理潮流图为例。首先准备好南方电网的整个GIS图。并获取GIS图上南方电网地理上的经纬度范围。

2)在调度自动化系统的绘图工具中创建好对应的地理潮流图。将GIS图的经纬度范围信息设置给潮流图画面。绘图工具能够自动根据地理范围和电力设备的地理坐标来布置各类图元和数值量。

3)在绘图工具中给地理潮流图画面配置关联的GIS服务信息，包括GIS服务的IP和端口，工作空间和地图名称。

4)将绘制的潮流图画面以及GIS服务配置信息进行Web SVG发布，Web应用客户端从SVG中解析当前地理画面的GIS服务配置信息。

5)客户端访问Web图形服务，如果当前展示的画面类型是地理图，则调用GIS服务的JavaScript脚本创建Web GIS图层；如果不是地理图，则销毁Web GIS图层。

6)为了确保SVG图形和GIS图层叠加显示的效果。SVG图形应当显示在GIS图层之上，并且在显示GIS图层的情况下，将SVG背景颜色设置为none，防止形成对地理图片的遮挡。

2.潮流图和GIS图的配准与同步

潮流图画面和GIS画面分别来自于独立的系统。需要通过一定的方法来保证两者叠加显示后，电力图元能够显示在地理潮流图的正确位置上。

潮流图和GIS图的配准与同步可以分成三个部分：

*画面初始配准

*画面浏览操作同步

*改变窗口尺寸重新配准

下面对这三个部分详细阐述：

1)画面初始配准

画面初始配准是指，Web切换画面至地理潮流图的时候，画面上同时显示GIS图层和电网画面图层，此时对这两个图层的大小和显示位置进行对齐。

在前文中已经说明绘图的时候将GIS图的经纬度范围信息设置给地理潮流图画面。因此潮流图画面的画布大小正是初始GIS图显示的地理范围。接下来只要在浏览器窗口中将两者显示的位置一致即可。本发明采用的策略是GIS图和电网图初始显示均进行满屏居中显示，将画面进行比例放大，直到充满窗口的宽或者高。由于窗口比例往往和画面比例不一致，当横向充满的时候纵向会留白，此时在纵向上将画面居中显示，反之亦然。采用这一策略，能确保初始时候GIS图和电网图形的位置配准。

2)画面浏览操作同步

画面在使用中的浏览操作包括平移和缩放。作为能够单独部署使用的系统，电力Web图形浏览和GIS图浏览均具备平移和缩放的交互操作，但是在本发明的集成方式下，两者必须实现同样的操作逻辑，无论执行怎样的平移和缩放操作，都要确保画面同步执行。

Web浏览通过鼠标拖拽实现画面的平移，通过滚轮上下滚动实现在鼠标位置的画面缩放。本系统中GIS图显示在潮流图图层的下方，在HTML的DOM结构中两个图层在同一个层级，而潮流图的SVG图层具有更高的显示层次。因此，鼠标的交互事件，只有SVG图层可以捕获，而不会传递到GIS图层。为了能使得GIS图层和潮流图SVG图层同步浏览，每一次SVG图层接收到鼠标拖拽和滚轮操作事件后，都需要下达同样的画面平移和缩放的浏览指令给GIS图层，执行同样操作。

同样的，为了实现该集成方式。GIS的Web应用端脚本需要实现以下的JavaScript接口：

*pan(dx,dy)平移操作。参数dx为x轴的平移距离，dy为y轴的平移距离。

*zoom(k,ex,ey)缩放操作。参数k为缩放比例，(ex,ey)为执行滚轮操作时的鼠标坐标位置。

除了画面的浏览操作需要同步进行外，两者的操作限制也需要保持一致。单独的使用场景下，两者在处理最大最小平移，最大最小缩放一般有各自不同的策略。在本系统的集成方式下，按照下面的方式进行约束：

*平移范围。不论在何种缩放尺度下，无论是上下移动还是左右移动，必须要在横向和纵向至少保留浏览器窗口宽或者高的一半的有效画面。

*缩放大小。初始加载的画面进行满窗口显示，此时就是最小缩放的极限。对于画面放大而言，潮流图SVG画面是矢量图，支持无限不失真放大，而GIS地理图是瓦片地图，至于能够放大到什么程度是由GIS系统中的地图决定的。因此采用配置的方式，事先将GIS地图的最大放大倍率设置到系统中，只允许潮流图SVG画面放大到该设置的倍率。

*缩放倍数。每操作一次鼠标滚轮，画面按照一定的比例进行缩放。这个比例需要保持一致。GIS系统生成瓦片图的时候可以指定相邻层级的缩放比率，电网画面Web浏览亦可任意指定。因此该项参数在实际应用场景中，根据需要设置为同样的参数即可，比如1.5倍或2倍。

3)改变窗口尺寸重新配准

除了上述的配准同步方式之外，当浏览器窗口大小改变，也会触发窗口内画面大小和显示位置的变化。这个变化策略如果不一致，同样会导致GIS图和潮流图配准的失步。因为在Web应用使用过程中，窗口尺寸的改变不常触发。本发明采用了一个简化策略完成对两者的同步，即每次检测到浏览器窗口尺寸改变的onMapResize事件时，将GIS图层和潮流图画面图层同时恢复到初始比例，按当前窗口大小执行满屏居中操作。

3.电力图元按尺度缩放

Web GIS系统的一个优点是用户在前端缩放浏览地图的时候，会根据当前放大或缩小的尺度，来选择加载最合适的地理图进行显示。这保证了，在允许用户缩放的范围内，地理图片以及地图中的各类标注始终都是清晰的，并且各类标注总是以合适的尺寸显示，不至于过小而看不见，过大而形成遮挡。

电力自动化系统中Web图形发布的浏览则并不相同，从后台发布出来的图形通过SVG格式在Web浏览器中进行显示。整张画面是以图片的方式进行浏览，包括整体的放大和缩小，而不会对SVG画面中的不同图元区分对待。这一行为，在以前的系统中足够满足使用需求。但是，在本发明提出的基于Web GIS的地理潮流图展现中，再保留这种方式是不合适的。主要是因为，大电网地理潮流画面的地理覆盖范围广大，这带来了大范围的画面的空间尺度变化。

举例来说，系统初始加载了整个南方电网的地理潮流图，满屏显示在浏览器窗口内，潮流图SVG画面中各类文字标注，电力图元的大小据此尺度设计，一切显示都十分正常。但是，当在局部不断放大画面，浏览到乡镇一级的地理图时，整个画面放大了若干倍，WEBGIS系统在该尺度下选择加载了乡镇一级的地理图，而潮流图的图元和文字在放大了若干倍之后，几乎充满了浏览器窗口，此时系统的可用性大大下降。

为了解决上述问题，本发明提出了电力图元的按尺度缩放的策略，即所有潮流图中的图元在Web缩放浏览时始终保持原始绘制的尺寸。具体做法是，以潮流图画面原始绘制尺寸为基准，当Web画面浏览放大了x倍时，潮流图中非线路图元缩小为原始大小的1/x；而线路图元则保持线宽不变。这些图元主要包括：

*地区、电厂、厂站。修改此类图元SVG节点的transform属性，transform值的格式为"translate(x,y)rotate(r)scale(s)"。画面放大x倍时，如果节点初始没有指定scale，则为其增加scale(1/x)；如果节点初始指定了scale(s)，则修改为scale(s/x)；

*数值量、状态量和文本。策略同上。

*联络线等线路设备。线路图元保持线宽，方法是遍历SVG文档中的线路节点(polyline)，为其增加vector-effect＝"non-scaling-stroke"属性。

电力图元的按尺度缩放在以下的场景下执行：

*画面满屏操作。包括初始画面加载和浏览器窗口尺寸改变，均触发画面满屏操作，此时对电力图元的尺寸重新计算。

*画面刷新。电力系统中Web图形发布的数据更新依赖于后台图元绘制的SVG片段更新，而后台绘制的图元始终是原始尺寸，因此每次在画面刷新更新图元之后需要重新计算图元尺寸。

*画面缩放。每次滚轮缩放操作触发图元尺寸的重新计算。

综上，本发明一种基于Web GIS的大电网实时地理潮流展示方法，通过在服务端分别部署Web图形发布服务和Web GIS服务，其中，Web图形服务获取内部格式的地理潮流图文件，加载实时潮流数据，绘制成SVG格式的图形数据；Web图形发布应用从Web图形服务获得潮流图的SVG图形提供给客户端。在客户端浏览器上，通过HTML5技术同时加载地理潮流图SVG图形和GIS地理图，然后进行集成和同步，最终实现大电网实时地理潮流画面的展示。

上列详细说明是针对本发明可行实施例的具体说明，该实施例并非用以限制本发明的专利范围，凡未脱离本发明所为的等效实施或变更，均应包含于本案的专利范围中。

Claims (6)

1.一种基于Web GIS的大电网实时地理潮流展示方法，其特征在于：包括以下步骤：

(1)在调度自动化系统中根据地理坐标区间自动绘制地理潮流图画面，配置GIS服务信息；

(2)部署Web图形发布服务和Web GIS服务，在客户端浏览器上将地理潮流图层和GIS图层进行叠加展现；

(3)对地理潮流图层和GIS图层进行配准，保证地理潮流图层中的电力图元和实时数值量显示在GIS图层的实际地理位置上；

(4)实现地理潮流图层和GIS图层的同步浏览，当画面平移、定点缩放或窗口尺寸改变时，两者同步改变，保证地理潮流图层和GIS图层的位置匹配；

(5)地理潮流图的图元增加尺度缩放功能，当画面缩放浏览时，图元的尺寸保持不变。

2.如权利要求1所述的一种基于Web GIS的大电网实时地理潮流展示方法，其特征在于：所述步骤(2)中，地理潮流图层和GIS图层进行叠加展现的方法是当Web客户端切换画面到地理潮流图时，在地理潮流图SVG图层下层动态加载GIS图层，地理潮流图层参照绘制的地理坐标区间和GIS初始的地图覆盖范围一致。

3.如权利要求1所述的一种基于Web GIS的大电网实时地理潮流展示方法，其特征在于：所述步骤(3)中，地理潮流图层和GIS图层进行配准的方法是将地理潮流图层和GIS图层在浏览器窗口内进行满屏居中显示。

4.如权利要求1所述的一种基于Web GIS的大电网实时地理潮流展示方法，其特征在于：所述步骤(4)中，地理潮流图层和GIS图层的同步浏览策略是：

1)地理潮流图的SVG图层接收交互事件，解析后传递指令给下层的GIS图层；

2)同步的操作包括：鼠标拖拽平移画面，鼠标滚轮定点缩放浏览和浏览器窗口尺寸的改变；

3)同步操作的一致性限制包括：画面平移范围限制，画面最大最小缩放限制和画面每次缩放的比例限制。

5.如权利要求1所述的一种基于Web GIS的大电网实时地理潮流展示方法，其特征在于：所述步骤(5)中，地理潮流图的图元按尺度缩放功能包含如下内 容：在缩放浏览画面时，地理潮流图上的线路设备图元保持线宽不变，其他图元保持大小不变；图元按尺度缩放功能的实施场景为：画面满屏操作时、画面大小缩放改变和画面增量刷新时。

6.如权利要求1所述的一种基于Web GIS的大电网实时地理潮流展示方法，其特征在于还包括如下内容：客户端访问Web图形服务，如果当前展示的画面类型是地理潮流图，则调用GIS服务创建Web GIS图层；如果不是地理潮流图，则销毁Web GIS图层。