李伟
(四川电力设计咨询有限责任公司 四川 成都 610041 )
摘要：Web3D技术与GIS技术结合而成的三维Web GIS成为了GIS发展的一个重要方向。Web GIS具有传统三维GIS的支持大量三维模型加载、三维空间查询、分析和数据管理等功能。而跨平台、低成本部署、操作简单是Web GIS新的特点。输电线路工程从设计、施工到运维阶段需对大量的数据、成果进行集中的可视化管理。结合Web GIS的功能特点，将Web GIS应用于输电线路工程的全寿命周期中，输电线路工程的数字化程度和信息化管理水平将得到提升，为企业带来良好的效益。
关键词：Web GIS；地理信息系统；输电线路；设计；施工；运维
引言
近几年计算机技术的高速发展，GIS技术也被注入了新的活力，Web3D技术与GIS技术相结合而形成的Web GIS已成为GIS发展的一个重要方向。WebGL作为新一代Web3D图形标准，其不需要组件加载、渲染效果好、兼容性好等以往技术无法比拟的优势取得了众多浏览器生产商的支持，也为3DWeb GIS创造了新的发展机遇。
数字化、信息化技术已在输电线路设计、施工、运维整个全寿命周期中有较多应用，带来了良好的经济效益。为满足日益增长的大量数据管理、提升可视化程度、提高精细化管理水平，保障企业管理和业务决策更加科学和便捷的要求，需进一步提升数字化水平。Web GIS对大量数据管理、可视化展示等有着大量的技术支撑；随着移动互联网的高速发展，物联网的到来，Web GIS的跨平台部署、可部署在移动端等特点，显得越来越重要。因此，研究将Web GIS技术应用于输电线路工程建设的全寿命周期中十分必要。
1 Web GIS的技术框架
根据分层设计的原则，采用B/S结构，建立符合开源GIS规范的空间地理数据和服务框架。设计的体系结构如图1-1所示，由表现层、Web服务层、数据层3个部分构成。数据层主要是为数据源的文件系统和空间数据库，为上层的Web服务提供空间数据来源，以及保存Web端对数据各种操作后的数据的任务，如数据更新、删除等。Web服务层主要负责提供空间信息管理与处理的任务，如数据存储、组织管理、分发、检索和处理等。表现层即客户端所处的层面，主要是浏览器应用程序，为用户与系统之间的交互提供可视化的环境。
2 Web GIS的技术特点
2.1 强大的平台功能体系
Web GIS平台功能体系强大，提供全面的网络地理信息系统功能，从二维平面显示到三维立体展示，从基本大众应用到各行各业的专业应用，均能满足地理信息系统的要求。面向二维的行业应用：除基本的地理显示和地图定位功能外，还提供位置搜索引擎服务、网络分析等大众应用，面向专业应用的查询、编辑、空间分析、投影转换等功能。面向三维的行业应用：提供真三维的各种网络GIS功能，包括基本的地球影像显示、导航漫游、发布定制数据、三维模型加载、动态建模、地形分析等功能，并可根据需求扩展。
2.2部署简单
Web GIS的客户端部署压力低，部署压力集中在服务端。桌面GIS需要用户自行维护桌面程序，存在一定的部署成本，若安装流程复杂还需要为客户编写详细的部署流程，部署压力既存在于服务端，又存在于客户端。
2.3效率瓶颈
网络带宽的制约对Web GIS尤其明显，通常斜摄影模型数据量达GB级。当需要在Web GIS加载海量数据时，网络带宽是最大的效率瓶颈。随着5G技术的发展，网络带宽限制将得到解决。
2.4 更广泛的访问范围
客户可同时访问多个位于不同地方服务器上的最新数据，这一Internet/Intranet所特有的优势大大方便了GIS的数据管理，使分布式的多数据源的数据管理和合成更易于实现。
2.5 平台独立性
无论服务器/客户机是何种机器、Web GIS服务器端使用何种GIS软件，使用了通用的Web浏览器，用户就可透明地访问Web GIS数据，在本机或某个服务器上进行分布式部件的动态组合和空间数据的协同处理与分析，实现远程异构数据共享。
2.6 大规模降低系统成本
桌面GIS在每个客户端都要配备昂贵的专业GIS软件，而用户使用的经常只是些最基本功能，造成极大浪费。Web GIS在客户端只需使用Web浏览器，其软件成本与全套专业GIS相比低很多。
2.7 更简单的操作
要广泛推广GIS，使GIS系统为广大的普通用户所接受，就要降低对系统操作的要求。通用的Web浏览器无疑是降低操作复杂度的最好选择。
2.8平衡高效的计算负载
传统GIS大都使用文件服务器结构的处理方式，处理能力完全依赖于客户端，效率较低。而Web GIS能充分利用网络资源，将基础性、全局性的处理交由服务器执行，对数据量较小的简单操作则由客户端直接完成。这种计算模式能灵活高效地寻求计算负荷和网络流量负载在服务器端和客户端的合理分配。
3. Web GIS的在输电线路中的应用
3.1 设计阶段
线路工程前期规划选址阶段，通过Web GIS在方案评审阶段提供携带三维地理信的线路模型，使业主和评审单位对工程方案有全方位的直观感受。结合Web GIS部署在移动端的便利性，业主在工程整个实施阶段，可随时随地通过手机、平板电脑等移动端访问GIS服务器，浏览线路方案，保证了线路方案即时获取性。
线路设计中的航测影像数据、专题数据、设计成果都分散于不同的设计人员，存在遗失、查找效率低下，安全保密等级低等问题。利用Web GIS数据管理功能，可对上述数据进行集约化、可视化管理。在前期规划选线阶段，利用Web GIS提供的丰富可视化信息、专题数据、已建工程数据，可辅助设计人员快速进行多方案的规划选线。
现场勘测时，线路路径方案临时调整。设计人员通常只能在纸质地形图上进行选线，不直观也不准确，也无法获得断面，不能对方案的合理性和优劣性作出准确判断。利用Web GIS跨平台部署的功能，将Web GIS部署在移动端。结合移动段的便捷性和手写功能，外业人员可即时进行路径方案调整，选线，断面获取。
3.2 施工阶段
输变电建设公司地理信息系统是在现有施工信息管理系统的基础上，将Web GIS系统与管理信息系统相结合，丰富信息表现手段，便于大范围直观查询统计，更好的为公司管理层服务。利用Web GIS的图形展示平台，通过直观的地理图形及空间坐标展示方式，将输电施工中各类信息，以图形界面的方式进行集成。
将输电施工的地理分布情况展示在地图上，可从宏观上把握输电施工工程建设整体情况；将在建工程的整个进度使用专题图的形式展示在地图上，也可从微观上监视到每个工程的施工进度；同时，在锁定某个输电施工时，可以随时调出当前工程的进度情况、安全管理情况、资产租赁情况、物资使用情况、成本核算状况等。
输电施工管理系统可以方便、直观、全面的浏览输电工程的进度信息、安全信息、质量信息、物资材料以及大型设备所处位置等。将管理人员关心的各类信息，以图形界面的方式进行集成，让工程管理人员可以快捷的掌握工程的概貌；同时，通过基于地理空间坐标的图形化展示平台，直观的了解工程进展情况，为综合管理、应急指挥以及为改进措施提供详实的依据。
3.3 运维阶段
将输电线路信息与地理信息结合起来，通过无人机等设备将外业航测数据实时回传，存储于服务器端，并基于web端对服务器端数据进行展示分析及管理，其信息化程度高，操作灵活。外业数据实时回传，降低工作强度，结合内业数据高度自动化处理软件，形成内外业一体化的新型工作模式，提高工作效率。
通过线路本体上安装的温度、风速、覆冰传感器、图像监测等在线监测设备，在线监测数据通过专网实时传回，并与GIS服务器上的三维线路模型挂接。提供动态、实时的数据支撑，帮助快速定位隐患或故障点，为检修或故障处理提供决策支持。
图3-1 在线测温系统 图3-2 图像监测系统
4 结论
Web GIS不仅拥有传统桌面GIS的二三维功能，而且具备跨平台、低成本部署、操作简单等技术特点。将Web GIS的技术特点应用于输电线路工程全寿命周期，可实现设计阶段的数据集中、可视化管理和外业选线等；实现施工阶段工程项目进度、质量等的可视化管理；实现运维阶段的内外业一体化工作模式和为线路检修或故障处理提供决策支持。