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华北电力大学硕士学位论文 摘要 在配电网中，以往地理信息系统、s c a d a 、m i s 系统都是作为一个个独立的 系统存在的。这些信息资源各自独立、相对封闭，无法相互沟通和协作形成了 信息孤岛，把地理信息系统、s c a d a 系统，m i s 系统结合起来，共享数据，使得 s c a d a 数据及m i s 能够比较直观的在地理信息图上显示，是配电网发展的一个 主要的趋势。本文将x m l 技术与w e b g i s 相结合，提出使用x m l 技术构建w e b g i s 方法， 以x m l 为信息描述和数据存储的手段，并进一步探讨了对基于x m l 的w e b g i s 空问信息 进行查询和显示的方法。最后，给出了一个基于a r c l m s 网络地图服务器进行开发的配 电网地理信息系统的基本思路和方法，实现系统关键部分功能，完成了系统的发布，并 验证了系统的可行性。 关键词：g e b g i s ，a r e i m s ，x m l ，配电网 a b s i r a c r b e f o r e ，g i s 、s c a d a 、m i si sam u t u a ls y s t e mo f i n d e p e n d e n te x i s t e n c e m o s t o ft h e s ed a t ar e s o u r c e sc o n s i s ti nv a r i o u ss y s t e m sa n di s o l a t e i ft h e s es y s t e m s i n t e g r a t ew i t he a c ho t h e r , a n ds h a r e se a c ho t h e r sd a t a ，m a k es c a d a sd a t aa n d m i s sd a t aa r em o r ev i s u a ls h o w e do nt h eg i sm a p ，t h i si sam a j o rd e v e l o p m e n t t r e n do fd i s t r i b u t i o nn e t w o r k a c c o r d i n gt ot h ed i s a d v a n t a g eo f w e b g i so f d e a l i n gw i t ha l a r g e 翻埘o fd a t a , t h i sp a p e rp u tf o r w a r dav a l i dw a yt os t o r ea n du s et h ed i s t r i b u t e d d a t a , i n t r o d u c e st h et e c h n i q u eo fm a p i n ga n dt r a n s f o r m i n gb e t w e e nx m ld a t as t r u c t u r ea n d r e l a t i n n - d a t a b a s ed a t as t r u c t u r e ，d e s c r i b e st h eq u e r ya n dv i s u a l i z e dt e c h n o l o g yo fx m li n w e b g i s a tl a s t , i tu s e sa r c m st oc o n s t r u c tad i s t r i b u t i o nn e t w o r kg i ss y s t e m , r e a l i z e sp a r t s o f k e yf u n c t i o n , a n dp u t st h i ss y s t e mo nt h ei n t e m e tt op r o v et h es y s t e m sf e a s i b i l i t y l i u s h u ( a p p l i c a t i o no fc o m p u t e rs c i e n c e ) d i r e c t e db yp r o f iz h a oq i a n g k e yw o r d s ：w e b g i s ，a r e i m s , x m l ，d i s t r i b u t i o nn e t w o r k 声明 本人郑重声明：此处所提交的硕士学位论文基于x m l 的w e b o l s 数据共享研究与 应用，是本人在华北电力大学攻读硕士学位期问，在导师指导下进行的研究工作和取 得的研究成果。据本人所知，除了文中特别加以标注和致谢之处外，论文中不包含其他 人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得华北电力大学或其他教育机构的学位 或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作 了明确的说明并表示了谢意。 学位论文作者签名：垒! ! 塑 日 期：至璐i 固蛰目 关于学位论文使用授权的说明 本人完全了解华北电力大学有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保管、 并向有关部门送交学位论文的原件与复印件：学校可以采用影印、缩印或其它复制手 段复制并保存学位论文；学校可允许学位论文被查阅或借阅；学校可以学术交流为 目的，复制赠送和交换学位论文；同意学校可以用不同方式在不同媒体上发表、传播 学位论文的全部或部分内容。 c 涉密的学位论文在解密后遵守此规定) 作者签名：童! l 型 日期：鳓! 围丝日 导师签名： 日期 习埘目 、 继哗 华北电力大学硕士学位论文 1 1 课题研究的背景 第一章引言 电力企业从发电、输电、配电到用电等任何一个环节，都表现为空间性、复杂 性等特点，这些特点不但体现在电力企业的空间设备、最终客户和电力系统所采用 的技术上，更重要的是体现在电力企业的生产和运营管理上，以及经营决策上。如 何有效管理电力企业的这些复杂的空间资源，是电力企业生产管理和运营管理人员 面临的挑战。以城市配电系统为例，近年来，我国工业和民用用电需求快速上升， 同时，城市建设也日新月异，配电设施大幅度增加，配电网变更频繁；同时用户也 对电力供应的可靠性和电能质量提出了更高、更为苛刻的要求。配电管理系统由于 涵盖配电设备众多、配电网规模庞大、业务处理繁多复杂，涉及g i s 技术、数据库 技术、实时信息、配电自动化、工作流应用等方方面面，覆盖了供电企业几乎所有 生产和职能部门。电力企业传统的运营手段和管理方法已很难适应当前的需求。随 着计算机技术的飞速发展，地理信息系统( g e o g r a p h i ci n f o r m a t i o ns y s t e m ，简 称g i s ) 在整个电力行业中得到了越来越广泛的应用。 w e b g i s 是在i n t e r n e t 或i n t r a n e t 网络环境下的一种兼容、存储、处理、分析和 显示与应用地理信息的计算机信息系统“1 ，其基本思想就是在互联网上提供地理信 息，让用户通过浏览器浏览并获得地理信息系统中的数据和功能服务。w e b g i s 的功 能是以地图信息发布为主，并辅以交互式的空间数据查询和空间分析。 w e b 的发展和基于网络的地理信息系统( g i s ) 的广泛应用使得互联网 ( i n t e r n e t ) 上地理信息资源迅速增长，而这些网络中的大量地理信息往往基于不 同的应用领域，采用不同的数据格式。如何能够对异构、自治的系统进行集成，实 现地理信息的共享和互操作，以及地理信息的w e b 发布，也随之成为地理信息领域 中重要研究内容。 w e b g i s 的发展现状及用户对w e b g i s 的要求越来越表明w e b g i s 想要有广泛的发 展和应用就必须走开放的道路。w e b 上空间信息的多源性决定了开放是w e b g i s 信息 共享与交流的趋势，传统的g i s 体系结构是封闭的，而开放性是w e b 的本质特征。开 放的w e b g i s 首先应该包括数据的开放，即分布在异构数据库中的信息能共享。另外 还应包含数据访问的开放和共享，即不同的系统软件之问具有良好的互操作性。 扩展标记语言( x m l ) 为不同信息平台的数据交换提供了解决之道，符合x m l 规 范的a r c x m l 的出现是w e b 技术及g i s 技术发展的必然结果，a r c x m l 对空间数据描述的 规范化和标准化，使得空间数据的共享和互操作成为可能。实现基于a r c x m l 的空间 数据访问、获取、转换等。只有实现空间数据层面的互操作之后，才可共享地理信 华北电力大学硕士学位论文 息。 利用w e b g i s 技术，把现有的调度自动化实时系统( s c a d a ) 等各种系统集成，采 用图形、文字、数据混合处理的方法，应用g i s 和m i s 相结合的原则处理各类信息。为 配电网各职能部门提供科学依据和最优化数据，从而在配电网的规划、基建、生产 和科研等方面进行高层次的管理。 本论文针对目前流行的一些w e b g i s 实施技术的不足，把x m l 技术应用至u w e b g i s 实现中，研究了基于x m l 的w e b g i s 体系结构和具体的实现方法。使用基于x m l 的 w e b g i s 体系结构可以统一数据表达方式，实现跨异构系统的交互，从而能与其他应 用进行无缝的结合，从而获得最大限度的互操作性。 1 2 国内外研究的发展现状 地理信息系统( g i s ) 从6 0 年代在加拿大诞生之初起，就一直与信息技术息息 相关。经过三十多年的发展，g i s 在数据建模、空间算法等方面的技术都已经比较 成熟，随着分布式计算技术、面向对象的构件技术、网络技术的迅速发展，g i s 在 与信息技术结合的过程中表现出三个明显的发展趋势：构件式g i s ，互操作g i s 和基 于i n t e r n e t 的w e b g i s ”。 目前国际上对于w e b g i s 软件技术的研究比较一致，基本上集中在空间数据模 型、空间数据结构、空间数据传输协议、分布式策略和网络环境下的空间信息组织 管理等方面。结合当前g i s 的空间信息科学和分布式计算技术的趋势，对w e b g i s 的 研究重点在以下几个方面”】 7 】： 1 ) 适合网络的w e b g i s 体系结构 体系结构是系统的框架，决定一个系统的运行模式。w e b g i s 是网络g i s ，如何 将w e b 计算技术与g i s 理论结合起来，综合构件技术及对象技术，提出一个良好的适 用于w e b 计算平台的系统体系结构，是系统设计实现成功的前提。 2 ) 适合w e b 计算的空间数据模型和数据结构 地理空间数据是g i s 基础的基础，一直在g i s 研究中占有重要地位，w e b g i s 对空 间数据的存储和管理提出了新的要求，需要对空间数据模型及其数据结构进行更深 入的研究。 3 ) 空间信息的分布式计算策略与实施方案 传统的桌面g i s 不同，w e b g i s 对于分布式计算的要求很高，因此需要对空间信 息的分布式运算策略和具体实施方案进行研究。 4 ) 空间信息的网络传输协议与智能空间信息代理 5 ) 基于m e t a d a t a 空间信息w e b 集成方案 利用元数据空间信息进行集成管理是w e b g i s 发展的必然，它的充分研究与良好 2 华北电力大学硕士学位论文 处理将是实现高层空间信息访问和“数字地球”的关键所在。 6 ) w e b 计算环境下的空阃信息安全性问题 信息安全是网络信息系统的核心问题之一，在w e b g i s 中也必然要考虑到信息不 受非法访问、非法修改等信息安全性问题。 7 ) w e b g i s 中的多用户访问与并发控制机制 w e b g i s 将提供互联网上成千上万的用户同时访问，如何保证并发的正确和最大 限度地发挥系统的能力来更好地满足用户的访问需求，是使w e b g i s 成为名副其实的 网络g i s 的关键。 w e b g i s 随着i n t e r n e t 的发展得到了越来越快的发展。国外目前最有名的w e b g i s 应用是由h t t p ：m a p s g o o g l e c o m 和h t t p ：v i r t u a l e a r t h m s n c o m 网站提供的 电子地图服务；国内最好地图网站的代表则是m a p b a r 和s o g o um a p 。w e b g i s 还在科 研机构，政府职能部门和企事业单位等行业和部门通过i n t r a n e t 的方式也得到了更 为广泛的应用。 目前国内外的w e b g i s 应用还都主要集中于地图信息数据的网上发布，以及简单 的空间和属性的双向查询，还不能在w e b 上实现真正实用的g i s 分析功能。原因在于 g i s 数据传输量较大，现有的i n t e r n e t 带宽和网络通信能力不能完全满足要求：其 次，g i s 分析过程计算量也较大，分析结果的提交无法在正常人机交互时限范围内 完成。可以预见的是，随着i n t e r n e t 技术的发展，w e b g i s 应用终将与i n t e r n e t 本身 一样成为人们日常生活必不可少的工具。 1 3 本文要研究的主要内容 本文针对风县供电局配电网设备管理模式的特征，基于地理信息系统理论和 w e b 技术对配电网设备管理方式进行了分析，根据用户需求设计与开发了一个基于 w e b 的配电地理信息系统。主要设计以下几个方面的内容： 1 根据电力系统的特点，结合配电网的地理特性，提出并实现了一种基于x m l 的配网w e b g i s 的一种新的体系结构。本体系结构可以实现电力生产管理中的自动制 图和设备管理等基本功能，其独特的高级功能分析计算模块使得本系统可以轻松的 加入配电网分析计算功能，更加适合配电网管理的应用。 2 设计了具有高度通用性的数据库结构。该数据库结构具有完整性和安全性的 特点，并且可以根据实际的变化轻松的添加或者删除某种设备，具有较高的实用性。 3 针对传统g i s 以及基于分布式的w e b g i s 在体系结构上所存在的一些缺陷，结 合当前的x m l 技术，提出基于x m l 数据共享的模型与框架，以及可行的改造方案。以 解决传统的w e b g i s 中地理信息共享困难、客户端功能单一、平台依赖性强等诸多难 题，努力推进g i s 数据和x m l 的标准化、规范化接轨。 3 华北电力大学硕士学位论文 1 4 论文的组织 本文的组织结构如下： 第一章为引言，介绍论文的研究背景，国内外的研究成果，本论文研究的必要 性，研究目标及内容。 第二章分别介绍了w e b g i s 的三层结构模型，w e b g i s 的解决方案_ a r c i m s 的体系 结构和工作原理，以及基于i n t e r n e t 的空间数据描述语言a r c x m l 这些基于x m l 的 w e b g i s 数据共享所需要用到的关键技术。 第三章系统阐述了风县配网w e b g i s 系统的分析和设计过程。首先，根据配网 w e b g i s 的功能需求分析，并结合现有的技术平台和手段，提出了配网w e b g i s 系统的 详细设计方案，包括系统体系结构设计、功能结构设计和数据库设计。 第四章详细介绍了基于x m l 的配网地理信息w e b 发布策略的思想，提出y g i s 新 的体系结构并对其进行了初步的研究。 第五章则是根据基于x m l 的配网地理信息w e b 发布策略的思想，结合第三章所做 的研究，提出了g i s 新的体系结构并对其进行了初步的研究。 第六章总结了本论文的研究成果，并提出了进一步的研究方向。 4 华北电力大学硕士学位论文 第二章w e b g i s 原理及相关技术 g i s 起源于2 0 世纪6 0 年代，从内涵上看，是对地理空间数据进行采集、存储、 表达、更新、检索、管理、综合分析与输出的计算机应用技术系统“盯。w e b g i s 是 6 i s 的一种具体实现形式，在本质上就是一种动态的w e b 应用，根据用户的需要， 处理空间信息数据。w e b g i s 是在i n t e r n e t 或i n t r a n e t 网络环境下的一种存储、处 理、分析、显示和应用地理信息的计算机信息系统。它的基本思想就是在互联网上 发布地理信息，让用户通过浏览器浏览和获得一个地理信息系统中的数据和功能服 务。 2 1w e b g i s 的三层结构模型 传统的客户端服务器( c s ) 结构是指服务器层和客户层两层，包括远程数据访 问和存储过程调用。远程数据访问将所有的业务全放在客户端处理，数据库服务器 成为系统瓶颈，而且不能靠升级硬件来解决；缺少批量处理功能，网络的交通很容 易堵塞，不能够迅速处理大量的数据；业务逻辑不容易扩充，业务规则的改变会引 起客户端软件的变化，从而需要重新部署；升级大量的客户端软件，也缺少相应的 调试工具，具有明显的局限性。 为解决这一问题，可以采用三层及n 层结构的客户机服务器模式。在该模式 下，服务器本身就是一个计算机网络，可不断进行扩充以满足不断增长的客户端需 求，在该计算模式下，服务端软件不再直接与数据库服务器进行通信，而是由应用 服务器即中间层软件向客户端提供服务，这样就最大限度地减少了数据库服务器的 连接数量，并可将相关的处理过程分担在多台服务器上完成。如图2 - 1 所示。三层 结构的客户机服务器模式将系统中各部件划分为三个逻辑层，即用户界面表示层、 业务逻辑层和数据存储层，这些逻辑层并不一定与网络上的具体物理位置相对应， 它们只是概念上的层，一般情况下是将用户界面表示层配置在客户机中，应用逻辑 层和数据逻辑层既可以分别放在不同的服务器上，也可以放在同一台服务器上 【l $ 】【1 9 】 5 华北电力大学硕士学位论文 w e 帖菩览器li 表示层i l表示层f $一i q w e b g i s 服务器 w e b 服务器 g i s 应用服务罂 t l 业务逻辑层l 囱一 图2 - 1g e b g i s 三层体系结构 表示层：用于界面引导，接受用户输入，并向应用服务器发送请求，显示 处理结果。 业务逻辑层：执行业务逻辑，向数据库发送请求。 数据存储层：执行数据逻辑，进行数据存储操作。 在基于b s 模式的g i s 中，用户界面将全部是浏览器中呈现的w e b 页面，用户 根据w e b 页面的信息，从浏览器端向服务器端提交服务请求，服务器将处理结果通 过网络返回浏览器端。通过一个浏览器可以访问多个应用服务器，形成点到点，多 点到多点的结构模式。使用某一浏览器与主机或系统进行连接，不需要更换软件， 所以用户界面具有友好性和一致性，易于操作。而开发人员只需进行w e b 服务器和 数据库服务器端的开发。开发环境独立于用户的前台应用环境，提高了系统的跨平 台性，也便于用户群的扩展，变化，以及系统的管理和软件的升级，是目前w e b g i s 发展的趋势。町o ”。 2 2w e b g i s 解决方案- - a r c i m s a r c i m s ( i n t e r n e tm a ps e r v e r ) 是e s r i 最新推出的第二代互联网上地理信息系 统平台，用于刨作、设计、发布和管理i n t e r n e t 地图制图的w e b g i s 应用系统。它提 供了多方位的w e b g i s 解决策略，应用了j a v aa p p l e t 、j a v as e r v l e t 、x m l 等技术。 其总体结构经过特别设计用来满足在i n t e r n e t 上提供地理数据和服务的需要，并且 符合当前十分流行的m v c ( m o d e l v i e w - c o n t r o l l e r ) 三层模型，在功能和效率上也 优于其他同类产品( 尤其是在数据传输和浏览器端地图操作等方面) 。它允许网络 客户端、地图服务器、数据服务器和w e b 服务器之间进行交互式的通信，使用户能 够集中建立大范围的g i s 地图数据和应用，并将这些结果提供给组织内部 6 华北电力大学硕士学位论文 ( i n t r a n e t ) 或i n t e r n e t 上的广大用户。它包括了客户端和服务器端两方面的技术， 扩展了普通站点使其能够提供g i s 数据和应用服务。a r c i m s 提供t h t m l 和j a v a 两种 浏览器。同时也支持其他的客户端，比如，a r c g i sd e s k t o p 、a r c p a d 和无线设备 因此，利用a r c i m s 构建w e b g i s 应用是比较理想的选择。 2 2 1a r c l m s 的体系结构 2 2 1 1a r c i m s 的多层结构体系 a r c i m s 是运行在分布式的环境中，由许多软硬件组合而成的复杂体系。各个不 同层之间通过a r c x m l 进行通信。e s r i 公司把它按照m v c 模型划分为3 层：表现层 ( p r e s e n t a t i o nt i e r ) ，对应v i e w 层；事务逻辑层( b u s i n e s sl o g i ct i e r ) ，对 应c o n t r o l l e r 层：数据存储层( d a t as t o r a g et i e r ) ，对应m o d e l 层。表现层是 指a r c i m s 浏览器。事务逻辑层由w e b h 艮务器、a r c i m s 应用服务器和a r c i m s 应用服务 器连接器组成。数据存储层是指a r c i m s 空间服务器和数据源。a r c i m s 的多层结构体 系如图2 2 所示。a r c i m s 的体系结构是高度可调整的，许多用户能够并发进入站点， 许多请求能够被同时处理。应用a r c i m s ，能够随着时问的推移扩展服务器，以满足 日益增长的请求。正是因为a r c i m s 结构上的高度可调整性，它对那些每天只提供几 十个地图的小企业和每天提供成千上万个地图的大企业都是很好的选择。 圈圜圈 1 卜一 囝 图2 - 2a r c i m s 的多层结构体系 7 数据存储层 ( 服务器s e r v e r ) 华北电力大学硕士学位论文 2 。2 。1 2a r c | m s 部件综述 a r c i m s 运行在分布式环境中，由客户端和服务器构成。客户端包括展示层的部 件。a r c i m s 的v i e w e r s 用于发送请求以及显示地图和数据。v i e w e r 包括三种类型： a r c x m l 客户端，h t m l d h t m lv i e w e r s 和包括a r c e x p l o r e r3 在内的j a v av i e w e r s 。 a r c i m s 部件，如图2 - 3 所示： 图2 3a r c i m s 部件 j a v av i e w e r 使用j a v a2a p p l e t 并同时支持影像和矢量地图服务。j a v av i e w e r 提供更丰富的客户端的处理能力，支持矢量数据流，同时支持多个地图服务以及在 同一窗口加入本地数据。h t m lv i e w e r 是瘦客户端，但同时只支持一个影像地图服 务。h t m lv i e w e r 可以使用s e r v l e t 连接器，也可以利用c o l d f u s i o n 和a c t i v e x 连接 器。 服务器端由逻辑事务层的部件组成：a r c i m s 应用服务器连接器，应用服务器， 空间服务器和管理器以及w e b 服务器。服务器端的部件用来处理请求，创建、运行 地图服务( m a p s e r v i c e s ) 和管理站点。不同部件间的相互关系，如图2 4 所示： 图2 4 部件之间的关系 当w e b 服务器接到请求时，交由下列三个a r c l m s 应用服务器连接器中的一个继 续处理。 8 华北电力大学硕士学位论文 s e r v l e t c o l d f u s i o n a c t i v e x 每个请求和a r c i m s 的应用服务器建立一个连接通道。一旦通道建立，请求即被 发送到应用服务器并从应用服务器接收响应结果。所有的连接器必须与w e b 服务器 位于同一台计算机。 应用服务器要求请求必须写成a r c x m l 格式。所以每个连接器在将请求发给应用 服务器之前负责将第三方语言如c o l d f u s i o n 或a s p 翻译成a r c x m l ，如图2 5 所示： c o l d f u s i o n _ c 0 岍耐”c 0 “咖7 a r c x m l 1 髓 a s p v b 一a c t i v e x c o n n e e t o r p 、一瞄曩 图2 - 5 把语言转换成a r c x m l 由s e r v l e t 连接器处理完的a r c i m s 的请求被迅速地交给a r c i m s 应用服务器。应 用服务器负责负载分发并跟踪记录哪个地图服务运行在哪个空间服务器上。当使用 c o l d f u s i o n 和a s p 时，请求相应地交给c o l d f u s i o n 和a s p 应用服务器。处理过的请求 通过连接器交给应用服务器。 a r c i m s 空间服务器是a r c i m s 的核心。在将数据返回到浏览器之前，空间服务器 提供功能对数据进行访问并将地图和数据处理成适当的格式。 空间服务器提供五种功能；影像表达，矢量数据流，地址匹配，查询和数据提 取。空间服务器并不被直接访问而是通过虚拟服务器。虚拟服务器为了管理的方便 由一个或多个空间服务器组成。对某个地图服务的请求由指派给该地图服务的虚拟 服务器组中的一个空间服务器来完成。如图2 6 所示： 图2 6a r c i m s 安装的五个虚拟服务器 9 华北电力大学硕士学位论文 a r c i m s 提供影像和矢量地图服务。影像地图服务利用空间服务器的影像表达功 能。地图在服务器端生成并被以g i f ，j p e g 或p n g 影像的格式传到客户端。矢量地图 服务利用空间服务器的矢量数据流功能。数据在服务器端打包并以流方式传送到客 户端。 用户通过创作员，设计员和管理员工具访问a r c i m s 的不同部件。这些工具可以 通过管理器访问，也可以作为独立运行的部件。如图2 7 所示： 图2 - 7a r c l m s 管理器 a r c i m s 通过a r c x m l 在不同部件问通讯。除了表达请求和响应外，a r c 蹦l 还用于 生成地图服务配置文件。 2 2 1 3a r o i m s 怎样通讯 当a r c i m s 客户发出获取地图或数据的请求时，请求首先传送到w e b 服务器，然 后通过连接器和应用服务器传给空间服务器。响应以相反的方向传递。所有的请求 和响应都写成a r c x m l 格式。如图2 - 8 所示： l o 华北电力大学硕士学位论文 图2 8h r c i m s 处理请求和响应的步骤 表2 - fa r c l m s 处理请求和响应的步骤 步骤动作 l 客户向a r c i m s 站点发出请求 、 2 w e b 服务器接到请求并将它传给s e r v l e t 连接器或由c o l d f u s i o n a s p 服务 器转给相应的连接器 3 连接器为a r c i m s 应用服务器打开一个响应通道，并将请求传给应用服务器 4 应用服务器将请求发给虚拟服务器组中的一个可用的空间服务器 5 空间服务器根据情况作出相应的响应 生成x 札字符串( 如查询结果或影像位置) 矢量流数据 6 响应沿着与请求相反的顺序返回 2 2 2a r c x m l 一基于in t e r n e t 的空间数据描述语言 a r c x m l 格式是专为在a r c l m s 中不同部件闯进行数据交换而设计的一种协议，是 特定韵一种x m l 语言。x m l 是e x t e n s i b l em a r k u pl a n g u a g e ( 可扩展的标记语言) 的 缩写。x m l 并非象h t m l 那样，提供了一组事先已经定义好了的标签，而是提供了一 个标准，利用这个标准，你可以根据实际需要定义自己的新的标记语言，并为你的 这个标记语言规定它特有的套标签。所以x m l 可以做为派生其它标记语言的元语 言。另一方面，h t m l 倾4 重于如何表现信息；而x m l 侧重于如何结构化地描述信息。 在i n t e r n e t 上，服务器与服务器之间、服务器与浏览器之间有大量的数据需要交换， 华北电力大学硕士学位论文 特别是在电子商务中。这些被交换的数据，都被要求对数据的内容和表现方式有所 说明。因此在i n t e r n e t 世界x m l 的用途主要有两个，一是作为元标记语言，定义各 种实例标记语言标准；二是作为标准交换语言，担负起描述交换数据的作用。而 a r c x m l 就是x m l 派生的用在a r c i m s 软件中的标记语言，它有自己定义的一组标签。 2 2 2 1a r c x m l 框架 a r c x m l 使用分级标签系统为a r c i m s 部件之间的通讯提供了基本框架结构。在 a r c x m l 体系中下面的五个标签提供了基本框架( 如图2 - 9 所示) 。a r c x m l 标签包含在 a r c x m l 的声明部分。四个根子标签c o n p i g ，r e q u e s t ，r e s p o n s e 和m a r k u p 定义了 a r c x m l 声明的类型。c o n f i g 标签通过设定属性和定义图层配置地图；r e q u e s t 、 r e s p o n s e 和m a r k u p 标签用于在不同部件闻进行通讯。所有从客户端向空间服务器传 递的请求用r e q u e s t 标签；r e s p o n s e 标签用在从空间服务器返回的响应中；m a r k u p 标签描述了在客户端通过e d i t n o t e s i 具进行的修改。 2 2 2 2 地图服务配置文件 图2 - 9a r c x m l 根标签 c o n f i g 标签用于在地图服务配置文件中定义图层和属性。可以通过a r c l m s 的创 作员和a r c e x p l o r e r 3 生成a x l 文件，并在文本编辑器或x m l 编辑器中修改。通过地图 服务配置文件可以生成地图服务。有两种类型的地图服务：影像和矢量。虽然他们 的工作方式不同，但可以通过同一地图服务配置文件生成不同类型的地图服务。 c o n f i g 包含了三个子标签：m a p 、s c a l e b a r 和o v e r v i e w 帆p 。m a p 标签定义了图层及 配置信息。s c a l e b a r 和o v e r v i e w m a p 用来定义a r c l m s 可定制的j a v av i e w e r 中的比例 尺工具条和索引图a p p l e t 属性( 如图2 - 1 0 所示) 华北电力大学硕士学位论文 一、 图2 一l o 地图配置文件所用的主要标签 地图配置文件作为a r c i m s j i 务的输入文件。地图配置文件中的所有信息用用于定义 地图属性和渲染风格。地图配置文件的构成： f - 1 1 - il - - ii - lf - - k m a p l - ii - - il 一( m a p u n r r s i 一( w o r k s n 虻e s ik s h a p e w o r k s p a c e i - - ik s d e w o r k s p a c e i _ 一 2 2 2 3a r c x m l 的r e q u e s t 和r e s p o n s e 当客户端向运行在a r c l g s 空间服务器上的地图服务发送请求时，就相应产生通 讯。如查询一张新的地图、返回地理要素的属性、改变图层的显示方式、显示或关 闭地图。使用j a v av i e w e r 时，客户端还生成获取数据流的请求，空间服务器根据 请求将响应返回客户端( 如图2 - 1 1 所示) 。 华北电力大学硕士学位论文 1 一磨 图2 1 i 查询所用的主要标签 2 2 2 4a r c x m lm a r k u p 标签 m a r k u p 标签描述了在客户端通过e d i t n o t e s 工具所做的编辑( 如图2 1 2 所示) 。 这个工具在a r c i m sj a v av i e w e r 上提供，并只能应用在矢量地图服务上。用户可以 对矢量图层进行简单编辑，并将结果提交给空间服务器，提交的结果可以转换为 s h a p e f i l e 或a r c x m l 格式。m a r k u p 有三个子标签：a d d e d f e a t u r e s ，m o d i f i e d f e a t u r e s 和d e l e t e d f e a t u r e s 。每一个标签包含的信息有要素i d ，外接矩形和用f e a t u r e 子标 签定义的字段值。一些f e a t u r e 标签可以用c o n f i g ，r e q u e s t 或r e s p o n s e ，但他们与 用在m a r k u p 中的意思不同。 图2 - 1 2m a r k u p 标签 1 4 华北电力大学硕士学位论文 第三章凤县配网w e b 6 i s 系统的分析与设计 本系统是全局配电生产大量基础数据信息的共享及综合分析决策平台，科学合 理地规划和建设配电g i s ，是提高配电管理水平及供电可靠性关键。而基于图形化 的管理模式，能够有效地将地理信息、电网设备图形信息与设备台帐信息、设备运 行信息、实时信息等属性数据有机结合、统一管理并达到数据共享，为电网的规划 设计、运行管理、辅助决策提供了有力的支持手段。 3 1 对现有已投运信息系统的分析 3 1 1 凤县分局企业内部信息网络应用现状分析 风县分局在宝鸡供电局各级领导及职能部室的领导和关心指导下，经过全局职 工多年的不懈努力，积极组织，认真实施，现已建成风县分局企业内部信息网络系 统，并经过不断地进行功能完善和内容充实，逐步在生产、经营和管理中发挥出较 好作用的实用系统。现代信息化技术的实施，提高了风县分局的现代化的安全运行 和经营管理水平，为企业带来了明显的经济效益，有力地推动了企业技术进步。 风县分局企业内部信息网络系统由县调自动化子系统、生产子系统、营销子系 统、财务子系统、办公自动化子系统和档案子系统等组成。风县分局企业内部信息 网络覆盖率达9 8 ，通过1 0 0 m 光纤实现宝鸡到凤县的广域网接入，基层1 3 个站所 通过v p n 接入分局m i s ，m i s 应用由此拓展到了基层班站所。 3 1 2 电力系统地理信息系统的特征分析 电力系统的g i s 应用与原来g i s 原本的意义有较大的扩展和延伸。这是由于电 力系统的行业需求和特征所决定的： 1 ) 电力系统实时性以及信息的实时动态变化，需要对瞬间信息的及时收集、 处理和分析。这样一来对g i s 的数据处理能力、容量和速度有较高的要求。 2 ) 系统稳定性要求，可靠性运行的保持。需要对电网的多属性的快速分析、 计算与处理。对g i s 的应用系统需要设计功能分析和辅助决策的子系统。 3 ) 电网的复杂性，除各种电压等级以外，还有直接与用户连接，这种电气设 备的接线图较复杂，电力系统的不同的等级的拓扑分析与g i s 的拓扑分析的转换运 算。 4 ) 县调s c a d a 系统中，本身有自己的绘图软件，但是它所采用的图形文件的 存储格式是非标准的，无法与g i s 等其他应用软件和系统共享。同时，由于电力系 统空间图形数据的几何复杂性和拓扑信息，必须建立空间数据库引擎，存储图形的 华北电力大学硕士学位论文 空间数据，并且提供与通用数据库的接口。 3 2 系统的实现目标和原则 3 2 1 系统设计目标 本系统主要运用g i s 和数据库技术实现1 0 千伏及以下设备的图形建模，并在 此基础上实现自动绘图、设备管理，配电网设备的查询统计、运行维护，辅助网络 运行结构的分析与优化等功能。 建设配网g i s 的目的主要是为配电网提供了一个有效的具有地理空间背景的网 络信息模型。以实际地理位置为背景的电力设备分布图，不仅能在设备管理上为用 户增加设备空间位置的信息，而且通过连接实时信息能准确地反映配电网的实时工 作状况。 系统建设的主要目标是： 1 ) 提高配电网规划建设、运行维护、设备管理的水平和工作效率，同时支持 相关的管理过程如事故抢修、负荷管理与调度、供电可靠性分析等； ，2 ) 在g i s 环境下通过交互式图形工具实现配网各种图形资料的管理； 3 ) 配网g i s 结合配网自动化系统可以实时反映配网运行状态进行调度控制与优 化； 4 ) 依据信息共享性、系统开放性原则，配网g i s 系统还可实现与已有其它系统 如m i s 、配网管理信息系统、调度s c a d a 系统等进行信息交互。 3 2 2 系统设计原则 宝鸡供电局凤县分局地理信息系统的初步设计根据陕西省电力公司信息系统 的发展规划的总体建设目标和风县分局的用户业务需求，借鉴已开发的其他信息系 统的成功建设经验，依据国家和电力行业关于计算机信息系统的相关标准和规范， 既立足现在，又兼顾长远，所以初步设计应遵守以下原则： 1 ) 实用性原则 地理信息系统的应用是多样的，涉及许多相关领域，与地理信息相关的数据分 类繁多，数据量庞大。系统建设的关键在于应用，所以既要从实际出发，又要综合 考虑，做到“功能定位准确，开发规模适中”，开发的系统以实用为主，不一味地追 求技术的先进性，开发的系统应： 易于使用i 易于二次开发； 易于维护更新； 1 6 华北电力大学硕士学位论文 2 ) 安全性原则 为确保风县分局g i s 能安全稳定地运行，具有抗黑客破坏、病毒袭击的能力。 具有缜密的信息保护功能和防泄密的能力； 满足国家对凤县分局g i s 信息安全的要求； 3 ) 先进性原则 初步设计还应兼顾先进性原则。先进性具有两方面的含义，一是指构成系统的 软硬件配置，二是指系统设计思想、软件开发技术和系统运行管理。由于基于w e b 的g i s 技术是一门新兴的综合技术，因此选择有着成功的类似应用应用的商家产品 是保障系统先进和可靠的前提。 技术的先进性；应用先进的技术成果，体现先进的技术特征，充分考虑与 未来新技术的融合，满足长期应用和发展的需求，增强系统的生命力； 结构的先进性( w e b g i s 构架技术) ； 应用的先进性( 具有先进的功能，能满足和实现先进的管理思想和方法) 。 4 ) 标准化原则 选择具有国际标准或国家标准的产品，而不以目前的流行产品或某公司产 品为选择原则。 按照国际标准进行开发：采用o l e 、c o r b a 、e j b 等构件开发的国际标准。 开发过程的标准化：按照软件工程的理论和方法进行开发。 开发过程及数据库设计中，采用统一的编码体系标准。 5 ) 开放性原则 初步设计遵循国家和电力行业颁布相关的标准，以充分保障本系统与其他应用 系统( s c a d a 、配网管理信息系统和m i s 系统) 的无缝集成。 6 ) 可靠性原则 宝鸡供电局凤县分局地理信息系统的初步设计，要将工程的可靠性、可用性、 安全性和可维护性放在重要位置，以确保地理信息服务系统成为一个不间断运行系 统。 7 ) 可扩充性原则 本系统的建设应充分考虑系统的扩充，用户业务需求的增加、功能的追加， 以及技术进步都要求系统必须具有扩展的余地。 初步设计要确保宝鸡供电局风县分局地理信息系统具有充裕的服务能力， 在系统运行中，可提供足够的系统容量。 3 3 配电g l s 功能需求分析 宝鸡供电局风县分局配电地理信息系统，根据配电线路管理的特点以及线路的 1 7 华北电力大学硕士学位论文 工程管理、技术管理工作的需要，将g i s 的功能扩展，将现有的电力信息系统与g i s 平台相结合，直接把各种管理功能集成在g i s 平台上，通过g i s 界面设计和系统功能 的扩展把图形和数据库结合起来，开发出切合实际需要的应用软件，满足供电局对 线路管理的需要。 这决定了宝鸡供电局凤县分局配电地理信息系统必然是建立在g i s 平台和数据 库平台上的复合系统。系统需要在统一的一体化模型基础上建立各功能子系统。 系统软件功能描述如下： i 系统可显示、编辑、打印的各种图包括： 1 基础地形图( 工作底图) 基础地形图作为地理背景信息，把供电设施与地理位置联系起来，使管理部 门准确的掌握电网的空间分布情况。 背景图根据地物的不同分为以下图层：风县地图、区域、地域、水系、背景、 街道、标注等。 2 电网设备分布图 空间数据图层根据配网设备的类型分为：变电站、开关、线路、线路之闯的 交点、杆塔、变压器、刀闸、i o k v 用户、小水电、电容器、避雷器等。 3 配电接线图 主网地理接线图( 1 i o k v ，3 5 k v ) 配