1.系统概述
GIS（Geography Information System，地理信息系统）就是融合计算机图形和数据库于一体，用来高效、直观地创建、存储、显示、处理和运算、分析各种以地理和空间为参照的数据的高新技术和计算机系统。GIS的基本特征可以概括为信息可视化。
天津市电力公司基建部主要负责天津地区电网的大型输变电工程建设管理。它与天津市普迅电力信息技术有限公司合作开发的电网基建工程数字化管理平台软件旨在使天津电力公司基建工程管理程序规范化、数字化和网络化，实现基建工程生命周期的全过程、全方位、动态的信息交互，并且为领导提供决策服务。
将GIS技术引入基建工程管理系统中，开发工程地理信息子系统，将输变电基建工程管理与地理信息融为一体，能够以信息可视化的方式实现基建工程管理，进一步提高基建工程管理系统的水平。
2.系统总体规划
2.1系统设计思想
(1)将输变电基建工程管理与GIS和GPS技术结合起来，将地形图与工程图叠加起来，以信息可视化的方式实现基建工程管理。
(2)采用C/S结构和B/S结构相结合的方案构建整套工程地理信息子系统，以适和于不同的应用需求；
(3)利用新技术实现工程管理中的GPS定位、数据采集、信息上传、工程图形编辑、工程地理信息查询等全方位功能的一体化。
2.2 系统开发平台和工具
工程地理信息子系统采用以下开发平台和工具：
(1)数据库平台采用Oracle9i，以便共享已有的属性数据库；
(2)系统中有地形图的大量图形数据，故采用ArcSDE 8.3空间数据库引擎将图形数据存储在Oracle中；
(3)采用VB6.0 + ArcGIS 8.3 ArcObjects开发工程图形编辑系统；
(4)采用ArcIMS 4.0.1为平台开发工程地理信息的Web查询系统，用HTML、JavaScript、JSP、Java、JavaBean、ArcXML等作为开发语言。
(5)采用ArcPad 6.0作为移动定位采集掌机的运行支撑平台，用ArcPad Application Builder作为开发工具，VBScript等作为开发语言。
3.系统应用结构与功能
工程地理信息子系统分为以下三个分系统：
1．移动定位采集分系统(MobGIS)
该分系统用于在工程设计和施工中现场定位和数据采集。
项目负责人使用“定位采集设备”到现场采集线路工程中杆塔设立的位置和变电站建设的位置，并根据现场情况评估施工过程可能存在的困难点，将困难点信息在手持设备上标注清楚。
2．电网工程图编辑分系统(MapEditor)
该分系统用于电网工程的图形编辑，具有以下功能：
(1)信息上传
当数据采集完毕后，项目负责人回到单位，将定位采集设备中的信息上传到工程管理系统SDE数据库中保存起来，从而生成整条线路的走向。
(2)线段定义与线路生成
线路的走向（即杆塔点位）形成后，要在两基杆塔之间生成线段进而连成线路。用户选定一条线路的起始杆并输入起始杆号，系统将自动生成所有线段图形，并且为该线路的所有杆塔生成以1递增的杆号。可以在一条线路上添加新的杆塔，但是其编号由使用者手动添加，不会影响其它杆塔的编号，删除杆塔也不会影响其它杆塔编号。
(3)路线变更修订
在施工过程中，可能会进行线路变更修订，项目负责人在修订路线时，系统应保留每一次变更的路线轨迹和杆塔位置，并以不同颜色区分作废路线和有效路线。
(4)施工进度显示及预警
在整条路线中以颜色区分线路施工完成情况，当“基础”、“主塔”或者“架线”施工完成以后，选择相应的杆塔或线段，点击“完工”，完成的杆塔或线段显示为绿色；若对选择的杆塔点击“基础完工”，则该杆塔变为桔红色。也可以选择多基杆塔或多条线段做批量改变完工状态。
在地理信息显示页面中，可以看到整个线路工程的实际路线及施工进度情况，可以采用饼图的方式显示完成百分比。对于事先预计存在问题的杆塔，当鼠标移动到此“杆塔”时，用快速提示方式显示难点说明。
3．电网工程图网络查询分系统(WebGIS)
该分系统实现在企业内部网Web页面上查询电网工程的图形信息。设置两种权限：领导权限、项目负责人权限。根据权限的分配，用户可以查询到两种图形：
(1)以领导权限查询在建项目整体分布图
以天津市为轮廓，显示所有在建工程和已完工工程的施工线路分布，点击其中一个工程，则对该工程图形进行局部放大。
(2)以项目负责人权限单个工程项目局部图
项目负责人可以查询自己所负责的所有工程项目，定位显示单个工程项目所涉及的地理范围。
在该分系统中，同样可以查询杆塔、线段、施工进度、施工难点及预警等工程信息，还可以查询地形图的信息。
4.系统设计
1．开发原则
用尽量小的工作量，以现有GIS原型为模板做修改，形成工程GIS子系统。尽管工程GIS子系统功能简单，但结构齐全，“麻雀虽小，五脏俱全”。以现有GIS原型为模板开发工程GIS子系统，一方面可以充分利用现有成果，大大减少工作量，另一方面可以检验现有GIS原型的性能和实用性，并以此为契机开拓GIS原型的市场。
2．进度状态
杆塔有5种进度状态：未完工、困难点、经修订、基础完工、已完工，分别用黑色、红色、蓝色、桔红色、绿色表示。线段、电缆、电缆头则只有未完工和已完工两种进度状态。
变电站不考虑进度状态，图符类型及颜色与GIS原型中图符一致。
3．要素类与表
要素类有变电站、杆塔、线段、电缆段、电缆头5个，分别为面（加中心点）、点、线、线、点要素。在以下的字段描述中，红色字段是新增的字段，以示与GIS原型中结构的区别。
(1)变电站
§ 变电站（单位号，电压等级，站号，站名，图符类型【50017, 22018, 22019, 11018, 11019, 3518, 3519】）
G_Subs (JH, DYDJ, ZH, ZM, Symbol, Style)
变电站图符类型与GIS原型中图符一致。为了在站址面的中心点上用单值渲染一个图符，设定以下图符类型的值：
50017－500kV变电站、22018－220kV公用变电站、22019－220kV专用变电站、11018－110kV公用变电站、11019－110kV专用变电站、3518－35kV公用变电站、3519－35kV专用变电站
(2)杆塔
§ 杆塔（单位号，电压等级，工程编号，线号，线路名称，杆塔号，图符类型【1、2】，杆塔性质【1, 2, 3】，进度类型【1, 2, 3, 4】，修订序号，修订日期，完工日期，困难描述）
G_Pole (JH, DYDJ, GCBH, XH, XLMC, GH, Symbol, Property, Progress, RevisNo, RevisDate, FiniDate, Descript)
图符类型：1－直线杆塔，S ；2－耐张杆塔，)S(。
杆塔性质：即对杆塔类型的分类，1－直线，2－（直线）转角， 3－耐张，4－终端，5－异型。
杆塔的进度类型（以颜色区分）：1－未完工杆塔，黑色； 2－困难点，红色；3－经修订杆塔位置，蓝色；4－基础完工杆塔，桔红色；5－已完工杆塔，绿色。
修订序号：0,1,2…n，表示杆塔被修订的次数，缺省为0。系统需要保存被修订杆塔的历史位置。
Descript类型：text(100)。其余字段属性与现有GIS同。
(3)线段
相邻两基杆塔之间的一档线定义为一条线段，是一个图元。
? 线段（单位号，电压等级，工程编号，线号，线路名称，起始杆塔号，终止杆塔号，进度类型【1、5】，完工日期）
G_LineSegm (JH, DYDJ, GCBH, XH, XLMC, QSGH, ZZGH，Progress，FiniDate)
线段的进度类型（以颜色区分）：1－未完工线段，黑色； 5－已完工线段，绿色。
(4)电缆段
线号（对于输电而言是线路名称）、电缆起点（终端头）、电缆终点（终端头）确定一条电缆。一条电缆可以被中间接头分隔为若干条电缆段，也就是说，相邻两个中间接头或终端头之间的一段电缆定义为一条电缆段，是一个图元。每个中间接头都有一个数字编号。线号（或线路名称）、电缆起点、电缆终点、本段起点（中间接头编号）、本段终点（中间接头编号）共同确定一条电缆段。一条电缆段中间又可以包含若干个工井，用于电缆拐弯。
? 电缆段（单位号，电压等级，工程编号，线号，线路名称，起点，终点，本段起点，本段终点，进度类型【1、5】，完工日期）
G_Cable (JH, DYDJ, GCBH, XH, XLMC, QD, ZD, QD2, ZD2，Progress，FiniDate)
电缆的进度类型（以颜色区分）：1－未完工电缆段，黑色； 5－已完工电缆段，绿色。
(5)电缆头
§ 电缆头（单位号，电压等级，工程编号，线号，线路名称，起点，终点，编号，图符类型【1, 2, 3】，进度类型【1、5】，完工日期）
G_Cable (JH, DYDJ, GCBH, XH, XLMC, QD, ZD，BH，Progress，FiniDate)
电缆头的图符类型：1－终端头；2－中间接头；3－工井。
电缆头的进度类型（以颜色区分）：1－未完工电缆头，黑色； 5－已完工电缆头，绿色。
(6)权限关系表（即用户管理设备的范围）
SYS_PRIV_CONSMANAGER {
User_ID (VARCHAR(20)),//用户名
Constr_ID (VARCHAR(20)), //工程编号
Constr_Name (VARCHAR(20)), //工程名称
IF_Finished (BOOLEAN), //是否已完工程
IF_Edited (BOOLEAN) } //该工程是否已编辑完
SYS_PRIV_CONSMANAGER表中的数据由工程管理主系统进行更新。GIS子系统从主系统的SQL Server数据库中读取该表，启动后复制一份到GIS子系统的Oracle数据库中；如果不能连接SQL Server数据库则从Oracle数据库中读取上次启动时的数据。
4．地形图
完全采用现有GIS原型的1:10000地形图，去掉不必要的1:2000地形图以提高系统性能。
5．MobGIS中的图层
(1)不可编辑的背景图层：
1:10000地形图中的行政区县、村镇、水域、居民地、道路；
电网图中的变电站、输电线路。
(2)可编辑的图层：
在MobGIS中的图层数据结构完全与MapEditor中相一致，以保证数据的导入、导出及同步。
§ 杆塔（单位号，电压等级，工程编号，线号，线路名称，杆塔号，图符类型【1、2】，进度类型【1, 2】，修订序号，修订日期，完工日期，困难描述）
G_Pole (JH, DYDJ, GCBH, XH, XLMC, GH, Symbol, Progress, RevisNo, RevisDate, FiniDate, Descript)
图符类型：1－直线杆塔，S ；2－耐张杆塔，)S(。
杆塔的进度类型即点位性质，1－未完工杆塔，2－困难点；用颜色区分，即未完工杆塔点位采用黑色，困难杆塔点位采用红色，并采用下拉框选择。
§ 电缆头（单位号，电压等级，工程编号，线号，线路名称，起点，终点，编号，图符类型【1, 2, 3】，进度类型【1、5】，完工日期）
G_Cable (JH, DYDJ, GCBH, XH, XLMC, QD, ZD，BH，Progress，FiniDate)
电缆头的图符类型：1－终端头；2－中间接头；3－工井。
电缆头的进度类型（以颜色区分）缺省为1－未完工电缆头，黑色。此字段不用在MobGIS界面中出现。
6．策略
为了避免以上图层的名称与现有GIS冲突，在数据库中另建一个用户congis存储这些要素类和表，要素类和表的名字不变。
另外，需要对现有GIS数据库的系统表数据（如SYS_LAYERINFO、SYS_SBLB等）进行修改。
7．工作流程
(1)现场工作人员手持定位采集设备在现场采集规划杆塔点位、困难杆塔点位，并要求对每一点位录入工程编号（或线路名称）、杆塔号，对困难点位录入可能描述。工程编号可以是任意字符串，起唯一标识作用，在GIS编辑模块中可以修改。
(2)工作人员回到单位，把定位采集设备与工程GIS子系统计算机相连，用ArcMap的ArcPad工具把采集图层的更新信息上传到SDE数据库中。
(3)项目经理进入GIS编辑模块，以自己的权限显示全部所属的线路。
(4)在工程树中选择一个工程（分在建工程和已完工程），点击“工程定位”按钮，则以该工程包含的所有线路的Envelope为范围显示地图，并加亮显示该工程的所有线路（还没有完工的线路则加亮显示所有杆塔）。
(5)点击“修改工程编号”菜单，输入原工程编号和新工程编号，则在现场采集中录入的工程编号更新为新的工程编号。
(6)经图形缩放显示要新建线路的杆塔点位。选择一个杆塔（用于提取线号），点击“生成线路”菜单，则生成一条规划线路（或未完工线路）把杆塔点位连起来。
(7)经图形缩放显示要新建电缆的电缆头点位。选择一个电缆头（用于提取线号），点击“生成电缆”菜单，则生成一条规划电缆（或未完工电缆）把电缆头点位连起来。
(8)把鼠标置于困难杆塔点位，快速显示其困难描述。
(9)点击“修订杆塔”菜单，移动一基杆塔到新的位置，同时保留杆塔移动前的位置，并且把移动前的杆塔设为蓝色，填入移动前杆塔的修订序号、修订日期。相当于复制一基杆塔并修改移动前杆塔的进度类型为蓝色的修订中类型。
(10)用两种方法修改设备（杆塔、线段、电缆和电缆头）的进度状态。第一种方法是，鼠标右击设备，弹出进度状态选择框进行选择，修改单个设备的进度状态。第二种方法是，从图上选定一个设备，点击“修改进度状态”菜单，弹出整条线路所有杆塔、线段的列表，逐个设备地用下拉框选择修改进度状态。
(11)点击“计算工程进度”菜单，输入工程编号，或者在图上选择一条线段或一基杆塔（用于提取工程编号），则弹出计算结果窗口，显示“按线段计算”和“按杆塔计算”两个饼图，分别指明完工数量和百分率、未完工数量和百分率。
(12)GIS编辑模块的其它功能：绘制变电站；绘制电缆和电缆头，设置它们为完工；查询变电站、线路、杆塔及其困难点描述、电缆、电缆头的信息；标注变电站、杆塔；对变电站、线路、杆塔、电缆进行定位查找。
(13)领导或项目经理以自己的权限进入WebGIS模块，能够查询变电站、线路、杆塔、困难点、电缆、电缆头的信息，对变电站、线路、杆塔、电缆进行定位查找，计算并显示工程进度饼图。除了不能编辑图形之外，GIS编辑模块的其它显示、查询、点位、计算的功能都应具备。
(14)权限管理：使用人员首先在Web上登录工程管理主系统，通过链接传递用户名和工程编号两个参数，启动GIS子系统，GIS子系统自动获得用户名并根据权限关系表获得该用户所管理的工程和线路，定位显示到指定工程。如果用户名为LEADER，则表示领导的权限，能够查询所有工程。
