CN107025630A - 一种基于svg的电力系统地理接线图背景地图生成方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种基于SVG的电力系统地理接线图背景地图生成方法，包括：分离背景图中的地名文字标注和其他图形数据为两个SVG数据；分别读取两个SVG数据到内存；根据电力系统地理接线图当前的缩放比例，分别计算出缩放后的文字变换矩阵，并修改地名文字标注SVG数据中的文字变换矩阵；把修改后的地名文字标注数据和背景地图中分离出的其他图形数据叠加合并，形成新的地理接线图背景地图SVG数据；按地理接线图当前大小，使用新的背景地图SVG数据在地理接线图系统中绘制背景地图。本发明提供的技术方案在于解决电力系统地理接线图在缩放过程中，背景图中的地名文字标注与背景图上绘制的电力元件图形叠加后不协调的问题。

Description

一种基于SVG的电力系统地理接线图背景地图生成方法

技术领域

本发明涉及一种电力系统地理接线图领域的地图生成方法，具体涉及一种基于SVG的电力系统地理接线图背景地图生成方法。

背景技术

电力系统是由发电厂→输配电网→客户用电设备构成的总称。电力系统从网络观点可分为输电网与配电网，这些网是由发电厂、输电线路(导线、杆塔等)、变电站、配电线路(导线、杆塔、配电变压器、线路开关、箱式变、开闭所/小区变等)构成。

电力系统的地理接线图主要显示该系统中发电厂、变电所的地理位置，电力线路的路径，以及它们相互间的联结；由地理接线图可获得对该系统的宏观印象。地理接线图广泛应用于电力系统仿真分析、规划设计、生产运营等领域。

SVG可缩放矢量图形(Scalable Vector Graphics)是基于可扩展标记语言(XML)，用于描述二维矢量图形的一种图形格式。SVG是国际互联网标准组织在2000年8月制定的一种新的二维矢量图形格式，也是规范中的网络矢量图形标准。SVG严格遵从XML语法，并用文本格式的描述性语言来描述图像内容，因此是一种和图像分辨率无关的矢量图形格式。

背景地图为绘制地理接线图的电力结构提供了直观的地理位置信息。地理接线图用户在背景地图上绘制电力系统中的元件，用于对电网信息的展示、建模、分析。优质、美观的背景地图为电力地理接线图系统对提高系统的用户友好性、给用户提供优质的用户体验非常重要。

常见的地理接线图系统主要采用位图背景图、专业地理信息系统(GIS)作为地理接线图的背景地图。较新的地理接线图系统也有采用SVG地图作为背景地图。使用位图作为地理接线图的背景图在缩放过程中会明显失真，只能适用与放大缩小操作少要求低的情况。使用专业地理信息系统作为地理接线图的背景图解决了失真为题，也可以为系统提供丰富的地理信息和较高的坐标精度，然而由于地理信息系统本身的复杂性而为地理接线图带来了不必要的复杂性，二次开发难度大，对计算机性能要求高，在电力分析常用的中小型电力地理接线系统中使用效果并不理想。电力分析中常用的地理接线图系统不需要非常高精度的地理坐标信息，但常常需要放大缩小以查看不同范围的详细信息，需要一种对计算机性能要求较低又可以灵活放大缩小、不失真的背景地图。

采用位图作为背景图的地理接线图系统是将位图用于地理接线图的背景图，系统可能只使用一张位图，也可以多张位图配合使用。其特点是结构简单，但放大或缩小到一定程度地图会失真，放缩后视觉效果很差。使用位图作为背景地图的电力地理接线图系统在多种分辨率的设备上显示效果不佳。这种方法也很难适应打印出图等对背景图要求较高需求。

采用专业地理信息系统作为背景地图的地理接线图技术能够提供全面的地理信息，也可以使用精确的地理位置信息。专业的地理信息系统功能强大但也为地理接线图系统增加了复杂性。专业的地理信息系统提供的地图是各行业通用的，其中的一些信息并不完全适合电力行业的特点，而建立适合行业特点的地理信息需要花费很高的成本。另外，专业地理信息系统一般需要引入其它厂商提供的组件进行二次开发，这些组件常常由于其内在的不确定性、复杂性和封闭性导致应用和二次开发并不顺畅。专业地理信息系统常常对计算机性能的要求较高，基于专业地理信息系统开发的地理接线图常常响应缓慢，在某些情况下严重影响了基于地理接线图的计算和分析。

简单的采用SVG作为背景地图的方法权衡了上述两种背景地图技术各自的优缺点，系统结构相对简单、可操作性强，绘制技术也较专业地理信息系统简单，可以满足常规电力系统地理接线图对背景图的需求。然而，在实际使用过程中发现，直接使用SVG地图作为背景图时背景地图的文字地名标注随着地图的放大和缩小而等比例变化。当图形放大到一定程度，地图标注的地名文字会占据屏幕显示区域的较大的空间。此时，地图上绘制的电力元件与较大的背景地图地名文字标注交差在一起，文字信息喧宾夺主，造成视觉上的混乱，影响系统使用人员分析计算。当地图缩小到一定程度，地图上的文字也随之变小，较小的文字用户无法识别文字标注的内容，成为无效的噪声标注。

发明内容

为解决上述现有技术中的不足，本发明的目的是提供一种基于SVG的电力系统地理接线图背景地图生成方法，解决电力系统地理接线图在缩放过程中，背景图中的地名文字标注与背景图上绘制的电力元件图形叠加后不协调的问题。

本发明的目的是采用下述技术方案实现的：

本发明提供一种基于SVG的电力系统地理接线图背景地图生成方法，其改进之处在于，所述方法包括下述步骤：

步骤一、分离背景地图中的地名文字标注和背景地图中地名文字标注之外的地理区域、地形、道路其他图形数据形成两个SVG数据；步骤二、分别读取两个SVG数据到内存；

步骤三、根据电力系统地理接线图当前的缩放比例，分别计算出缩放后的文字变换矩阵，并修改地名文字标注SVG数据中的文字变换矩阵；

步骤四、把修改后的地名文字标注文字SVG数据和背景地图中分离出的其他图形SVG数据叠加合并形成新的SVG格式的图形数据作为当前放缩比例下的背景地图SVG数据；

步骤五、按地理接线图当前大小，使用新的背景地图SVG数据在地理接线图系统中绘制背景地图。

进一步地，所述步骤一中，将背景地图中的地名文字标注从SVG格式的背景地图中分离出来，形成两个SVG图层图形数据备用；

其中，第一个SVG图层图形数据包括需要做矩阵变换的地名文字标注；每个地名文字标注的描述信息包括：文字内容、字体、文字大小、变换矩阵文字相关信息；

变换矩阵在SVG中的表示格式为：matrix(1 0 0 1 tx ty)；其中tx表示地名文字标注在图形中的横坐标，ty表示地名文字标注在图形中的纵坐标；

第二个SVG图层图形数据包括地理区域、地形和道路不需要做矩阵变换处理的标注信息。

进一步地，所述步骤三中，修改后的文字变换矩阵计算方式如下：

a.文字在缩放前原图中的位置坐标为(tx,ty)，文本在缩放前原图中的变换矩阵表示为：

b.设地理图图形缩放比例为gs，则地理图上文字的缩放比例ts计算公式为：

其中，a，b，c为变换系数，根据具体情况设计变换系数；在不同的放缩比例下配置变换系数；

缩放操作后的文字标注变换矩阵表示为：

对应与SVG变换矩阵的值为：matrix(ts 0 0 ts tx ty)；

式中：tx表示地名文字标注在图形中的横坐标，ty表示地名文字标注在图形中的纵坐标。

与最接近的现有技术相比，本发明提供的技术方案具有的优异效果是：

本发明提供的技术方案改进了电力系统地理接线图背景地图的生成方法，以解决地图放 大缩小过程中地图标注文字与电力元件图形不协调的问题，可以改善屏幕显示和打印出图的用户友好性。

附图说明

图1是本发明提供的基于SVG的电力系统地理接线图背景地图生成方法的流程图；

图2是本发明提供的地理接线图SVG背景图；

图3是本发明提供的地理接线图SVG背景图中分离出的其他图形数据图层图；

图4是本发明提供的放大后的地理接线图及背景地图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步的详细说明。

以下描述和附图充分地示出本发明的具体实施方案，以使本领域的技术人员能够实践它们。其他实施方案可以包括结构的、逻辑的、电气的、过程的以及其他的改变。实施例仅代表可能的变化。除非明确要求，否则单独的组件和功能是可选的，并且操作的顺序可以变化。一些实施方案的部分和特征可以被包括在或替换其他实施方案的部分和特征。本发明的实施方案的范围包括权利要求书的整个范围，以及权利要求书的所有可获得的等同物。在本文中，本发明的这些实施方案可以被单独地或总地用术语“发明”来表示，这仅仅是为了方便，并且如果事实上公开了超过一个的发明，不是要自动地限制该应用的范围为任何单个发明或发明构思。

本发明提供一种基于SVG的电力系统地理接线图背景地图生成方法，其流程图如图1所示，该方法的包括以下步骤：

步骤一、将背景地图中的地名文字标注从SVG格式的背景地图中分离出来，形成两个独立SVG图层图形数据备用。

第一个SVG图层图形数据包括需要做矩阵变换地名文字标注。每个地名文字标注包含描述信息：文字内容、字体、文字大小、变换矩阵及其他文字相关信息。描述信息中，最重要的是变换矩阵信息，后面重点对其进行处理。

变换矩阵在SVG中的表示格式为：matrix(1 0 0 1 tx ty)。其中tx表示地名文字标注在图形中的横坐标，ty表示地名文字标注在图形中的纵坐标。

对应的SVG数据中地名文字标注的信息表示为：

<text transform＝"变换矩阵"fill＝"颜色"font-family＝"字体"font-size＝"文字大小">地名文字标注</text>；

第二个SVG图层图形数据包含地理区域、河流、道路等其他背景地理图形信息及不需要做矩阵变换处理的标注信息。

步骤二、分别读取两个SVG数据到内存。

步骤三、根据电力系统地理接线图当前的缩放比例，分别计算出缩放后的文字变换矩阵，并修改地名文字标注SVG数据中的文字的变换矩阵；新的标注文字变换矩阵计算方式如下：

a.文字在缩放前原图中的位置坐标为(tx,ty)。文本在缩放前原图中的变换矩阵可表示为：

b.假定地理图图形缩放比例为gs，则地理图上文字的缩放比例ts计算公式为：

其中，a，b，c为变换系数，根据具体情况可以设计适合的变换系数。在不同的放缩比例下也可以配置不同的变换系数。

缩放操作后新的文字标注变换矩阵可以表示为：

对应与SVG变换矩阵的值为：matrix(ts 0 0 ts tx ty)。

步骤四、把修改后的地名文字标注数据和背景地图中分离出的其他图形数据叠加合并，形成新的地理接线图背景地图SVG数据。

此时的叠加合并可以看作是步骤一中分离的逆过程，合并后的数据仍然是SVG图形格式数据，与分离前的原始图形的区别是修改了地名文字标注的变换矩阵。也就是说，步骤一如何分离数据，步骤四采取和步骤一相逆的方法合并数据。

由于SVG格式数据是以XML文本的形式组织的，因此可以在一个SVG图形数据的内容部分插入另一个SVG内容部分数据即可完成合并。合并后的数据仍然符合SVG格式标准，因此也是SVG格式的图形数据。

实施例一

分离前图形中的地名文字标注数据均位于原始地图数据的svg根节点下，那么合并时把步骤三修改后地名文字标注SVG数据的文字描述内容插入到步骤一分离出的其他图形SVG 数据的svg根节点中，及形成合并后的新的SVG格式的图形数据，可以作为当前放缩比例下的背景地图SVG数据。

例如：步骤1分离前原始的背景地图SVG图形数据如下：

其中地名标注信息为：

地名文字标注之外的地理区域、地形、道路等其他图形数据为：

与原始图形中的SVG数据中对图形的描述和定义部分，组织成两个SVG格式图形数据。其中地名文字标注SVG数据的内容为：

另一个的图形内容包含地名文字标注之外的地理区域、地形、道路等其他图形数据数据内容为：

步骤三把地名文字标注的SVG数据的文字标注信息的变换矩阵matrix属性修改：

步骤四的合并过程为在其他图形数据SVG数据的内容后插入步骤步骤三修改后的地名文字标注信息。插入的位置应该与分离前的位置一致或在SVG语义上一致。由于本例分离时是从SVG数据的svg根节点中分离的，因此，合并时也需要插入到svg根节点下。

形成的新的SVG格式的图形数据为：

步骤五、按地理接线图当前大小，使用新的背景地图SVG数据在地理接线图系统中绘制背景地图。

实施例二

选择图2的地理接线图SVG背景图为实例对流程中的步骤进行说明。下述实例说明中，存储数据的位置均可以不实际存储到实际硬盘中，而是放置在临时内存区域中。读取的时候可以直接从内存中读取，以提高效率。本案例将每步结果存于数据是为了说明更清晰便利，容易理解对照。

步骤一：将附图二的SVG图形中的地名文字标注和其他图形分离，形成附图3的SVG图形。其中地理接线图SVG背景图中分离出的地名文字标注图层存储为“地名标注图层.svg”。地理接线图SVG背景图中分离出的其他图形数据存储为“图形数据图层.svg”如图3所示。由图3可见，省一级地名信息并未分离到地名标注图层，这是由于他们文字较少，有一定的透明度且图形缩放后对视觉效果影响不大，因此不需要对其进行特殊处理。

分离出的地名文字标注图层包含了文字内容、字体、文字大小、变换矩阵及其他文字相关信息。

步骤二、读取“地名标注图层.svg”数据到内存并解析为DOM树。DOM数的结构与地名标注图层数据数据结构相同。读取“图形数据图层.svg”数据到内存。

步骤三、根据电力系统地理接线图当前的缩放比例，分别计算出缩放后的文字变换矩阵，并修改地名文字标注图形中文字的变换矩阵。

示例中张家口的地名标注为：

<text transform＝"matrix(1 0 0 1 20.188 805.9492)"fill＝"#9FA0A0"font-family＝"'SimHei'"font-size＝"17.714">张家口</text>

其变换矩阵matrix(1 0 0 1 20.188 805.9492)可表示为：

假定，当前缩放比例为gs＝0.8则，取a＝1.0，b＝1.0，c＝2.0则

缩放操作后新的文字标注变换矩阵可以表示为：

对应与SVG变换矩阵的值为：matrix(0.3846 0 0 0.3846 20.188 805.9492)。

修改后的张家口地名变换标注变为：

<text transform＝"matrix(0.3846 0 0 0.3846 20.188 805.9492)"fill＝"#9FA0A0"font-family＝"'SimHei'"font-size＝"17.714">张家口</text>

依次对所有地名文字标注做上述处理后得到处理后的图形标注数据。

步骤四、把内存中的修改后的“地名标注图层”数据和内存中的“图形数据图层”数据叠加合并，形成新的背景地图SVG数据。

步骤五、按地理接线图当前大小，使用新的背景地图SVG数据在地理接线图系统中绘制背景地图。一个含修改后背景地图的被放大后的电力系统地理接线图如图4所示。

以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，这些未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，均在申请待批的本发明的权利要求保护范围之内。

Claims (3)

1.一种基于SVG的电力系统地理接线图背景地图生成方法，其特征在于，所述方法包括下述步骤：

步骤一、分离背景地图中的地名文字标注和背景地图中地名文字标注之外的地理区域、地形、道路其他图形数据形成两个SVG数据；步骤二、分别读取两个SVG数据到内存；

步骤三、根据电力系统地理接线图当前的缩放比例，分别计算出缩放后的文字变换矩阵，并修改地名文字标注SVG数据中的文字变换矩阵；

步骤四、把修改后的地名文字标注SVG数据和背景地图中分离出的其他图形SVG数据叠加合并形成新的SVG格式的图形数据作为当前放缩比例下的背景地图SVG数据；

步骤五、按地理接线图当前大小，使用新的背景地图SVG数据在地理接线图系统中绘制背景地图。

2.如权利要求1所述的电力系统地理接线图背景地图生成方法，其特征在于，所述步骤一中，将背景地图中的地名文字标注从SVG格式的背景地图中分离出来，形成两个SVG图层图形数据备用；

其中，第一个SVG图层图形数据包括需要做矩阵变换的地名文字标注；每个地名文字标注的描述信息包括：文字内容、字体、文字大小、变换矩阵文字相关信息；

变换矩阵在SVG中的表示格式为：matrix(1 0 0 1 tx ty)；其中tx表示地名文字标注在图形中的横坐标，ty表示地名文字标注在图形中的纵坐标；

第二个SVG图层图形数据包括地理区域、地形和道路不需要做矩阵变换处理的标注信息。

3.如权利要求1所述的电力系统地理接线图背景地图生成方法，其特征在于，所述步骤三中，修改后的文字变换矩阵计算方式如下：

a.文字在缩放前原图中的位置坐标为(tx,ty)，文本在缩放前原图中的变换矩阵表示为：

b.设地理图图形缩放比例为gs，则地理图上文字的缩放比例ts计算公式为：

其中，a，b，c为变换系数，根据具体情况设计变换系数；在不同的放缩比例下配置变换系数；

缩放操作后的文字标注变换矩阵表示为：

对应与SVG变换矩阵的值为：matrix(ts 0 0 ts tx ty)；

式中：tx表示地名文字标注在图形中的横坐标，ty表示地名文字标注在图形中的纵坐标。