基于WebService和SVG的電網(wǎng)GIS研究

施展， 笪惠群， 張曉梅，邱麗

(1.河海大學(xué) 計算機(jī)及信息學(xué)院，江蘇 南京 210098;2.河南省固始縣電力公司，河南 固始 465200)

0 引言

空間數(shù)據(jù)是電力企業(yè)很多應(yīng)用的核心對象，在這個核心的基礎(chǔ)上，應(yīng)能夠方便地搭建新的應(yīng)用、無縫地集成和發(fā)展已有的應(yīng)用[1]。而地理信息系統(tǒng)(Geographic Information System，GIS)是分析和處理空間數(shù)據(jù)不可或缺的工具[2]。GIS是在計算機(jī)硬、軟件系統(tǒng)支持下，對整個或部分地球表層(包括大氣層 )空間中的有關(guān)地理分布數(shù)據(jù)進(jìn)行采集、儲存、管理、運算、分析、顯示和描述的技術(shù)系統(tǒng)[3]。它通過對多種因素的綜合分析，可以迅速地獲取滿足應(yīng)用需要的信息，并能以各種圖形、表格等形式表示處理的結(jié)果，為企業(yè)提供具有空間位置特征的資產(chǎn)管理手段，通過各種空間分析的手段為企業(yè)科學(xué)決策提供參考依據(jù)[4－5]。

隨著信息技術(shù)的發(fā)展，GIS系統(tǒng)在整個電力行業(yè)中的應(yīng)用也越來越廣泛。電力GIS應(yīng)用系統(tǒng)[6]應(yīng)該是一個能夠?qū)崿F(xiàn)集成、綜合信息管理和決策支持的系統(tǒng)，它可以與電網(wǎng)管理中的各個環(huán)節(jié)，以及已有的各種IT系統(tǒng)更加有效的進(jìn)行結(jié)合，從而構(gòu)筑跨應(yīng)用、跨系統(tǒng)、跨地域、跨業(yè)務(wù)的電力企業(yè)信息集成平臺。

本文提出一種基于 WebService和 SVG的電網(wǎng) GIS技術(shù)框架。該框架中，提供的服務(wù)分為三種:電網(wǎng)空間數(shù)據(jù)服務(wù)、電網(wǎng)空間信息服務(wù)和應(yīng)用集成服務(wù)。其中，電網(wǎng)空間信息服務(wù)是在以SVG地圖格式的基礎(chǔ)上來實現(xiàn)電力GIS的各種應(yīng)用功能。通過這些服務(wù)，可以實現(xiàn)整個框架具有松耦合、可復(fù)用、靈活方便的特點，并且，沿用了已有GIS產(chǎn)品的強(qiáng)大功能。從而，減少電力企業(yè)的GIS開發(fā)成本，同時實現(xiàn)了各類應(yīng)用系統(tǒng)之間互操作，及功能協(xié)同的目標(biāo)。

1 WebService和SVG技術(shù)

1.1 WebService

Web Services[7－9]是一種構(gòu)建應(yīng)用程序的普遍模型，可以在任何支持網(wǎng)絡(luò)通信的操作系統(tǒng)中實施運行;它也是一種新的Web應(yīng)用程序分支，可以發(fā)布、查詢、和通過 Web調(diào)用。WebServices在分布式計算領(lǐng)域中發(fā)揮重要的作用，它將計算服務(wù)以松散的方式整合在一起，可應(yīng)用于電子商務(wù)、應(yīng)用系統(tǒng)集成中[10]。

WebServices的體系結(jié)構(gòu)包含三個基本實體:服務(wù)提供者、服務(wù)請求者和服務(wù)代理(服務(wù)注冊中心)，它們之間關(guān)系如圖1所示。WebServices中的服務(wù)是通過網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行分布式計算的基本構(gòu)造單元，服務(wù)本身通過 UDDI(Universal Description，Discovery，and Integration，統(tǒng)一描述、發(fā)現(xiàn)和集成)進(jìn)行注冊和發(fā)現(xiàn)。服務(wù)提供者利用WSDL(Web Services Description Language，WebServices描述語言)來描述服務(wù)，并把它發(fā)布到服務(wù)請求者或者服務(wù)注冊中心處。而服務(wù)請求者使用查找操作從本地或服務(wù)注冊中心搜索服務(wù)描述，然后使用服務(wù)描述與服務(wù)提供者進(jìn)行綁定，并使用SOAP(Simple Object Access Protocol，簡單對象訪問協(xié)議)調(diào)用相應(yīng)的WebServices實現(xiàn)，同其交互。

1.2 SVG 技術(shù)

圖1 WebService體系結(jié)構(gòu)

SVG(Scalable Vector Graphics，可伸縮矢量圖)作為由 W3C組織發(fā)布的一種開放標(biāo)準(zhǔn)的文本式矢量圖形描述語言，能夠滿足日益增長的對動態(tài)、可縮放和平臺無關(guān)地展現(xiàn)復(fù)雜內(nèi)容并實現(xiàn)靈活交互的需求，正逐漸成為網(wǎng)絡(luò)圖形的國際標(biāo)準(zhǔn)[11－13]。鑒于SVG的種種優(yōu)點，國際電工委員會已將其確定為圖形交換的標(biāo)準(zhǔn)格式[14]。

SVG作為一種開發(fā)的矢量圖形語言描述規(guī)范，主要有如下幾個特征和優(yōu)勢:(1)基于XML標(biāo)準(zhǔn)。XML是公認(rèn)的擁有無窮生命力的下一代網(wǎng)絡(luò)標(biāo)記語言。(2)由文本構(gòu)成圖形。SVG是一種純文本格式的圖形，圖形中所有的描述語句都可以在文本中直接觀察到，非常利于進(jìn)行二次修改。(3)支持交互性。

2 電網(wǎng)GIS系統(tǒng)框架

為了能沿用已有GIS產(chǎn)品的強(qiáng)大功能，同時，又可以解決緊耦合、難共享、不協(xié)同的問題，本文設(shè)計了一種新的基于WebService的電網(wǎng)GIS框架。

2.1 系統(tǒng)的層次結(jié)構(gòu)

從縱向來看，該系統(tǒng)框架是一個分層體系，可以分為:基礎(chǔ)支撐層、GIS基礎(chǔ)服務(wù)層和專業(yè)服務(wù)層。基礎(chǔ)支撐層包括操作系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)、空間數(shù)據(jù)引擎等。這些構(gòu)成了整個系統(tǒng)的基礎(chǔ)。GIS基礎(chǔ)服務(wù)層包括基礎(chǔ)地理數(shù)據(jù)服務(wù)、電網(wǎng)空間數(shù)據(jù)服務(wù)、模型庫、元數(shù)據(jù)庫等。它們對外提供基礎(chǔ)的數(shù)據(jù)服務(wù)。專業(yè)服務(wù)層包括配電網(wǎng)專業(yè)服務(wù)、輸電網(wǎng)專業(yè)服務(wù)、各種專題圖服務(wù)、空間分析服務(wù)等。其層次結(jié)構(gòu)如圖2所示。

圖2 系統(tǒng)層次結(jié)構(gòu)

2.2 系統(tǒng)的體系架構(gòu)

基于WebService的電網(wǎng)GIS框架采用SOA(Service Oriented Architecture，面向服務(wù)的架構(gòu))模型作為它的體系結(jié)構(gòu)，系統(tǒng)總體框架如圖3所示。服務(wù)提供、注冊中心、服務(wù)請求是體系結(jié)構(gòu)的三大要素，它們之間的操作即綁定、查找、發(fā)布通過 SOPA完成。系統(tǒng)重點提供以下三種主要的服務(wù):電網(wǎng)空間數(shù)據(jù)服務(wù)、電網(wǎng)空間信息服務(wù)和應(yīng)用集成服務(wù)。

圖3 一種基于WebService的電網(wǎng)GIS框架

電網(wǎng)空間數(shù)據(jù)服務(wù)，在電網(wǎng)模型、電網(wǎng)屬性數(shù)據(jù)庫和基礎(chǔ)地理數(shù)據(jù)庫等的基礎(chǔ)之上，利用已有的 GIS組件:ArcObjects、MapObjects、或MapX等提供的強(qiáng)大功能，實現(xiàn)電網(wǎng)空間數(shù)據(jù)與屬性數(shù)據(jù)的聯(lián)合操控，并將其封裝成Web Service部署后發(fā)布到UDDI注冊中心，從而提供對外的電網(wǎng)空間數(shù)據(jù)服務(wù)。其中，服務(wù)接口描述了一組可訪問的操作，如電力空間數(shù)據(jù)的獲取、操作、電網(wǎng)空間模型等，接口可使用WSDL進(jìn)行描述。而其提供的數(shù)據(jù)，將是易于生成電網(wǎng)公共信息模型(Common Information Model，CIM)[14－16]的描述。這樣，外部應(yīng)用可以利用該框架提供的電網(wǎng)空間數(shù)據(jù)服務(wù)較為容易地獲得基于CIM的各種模型，如:輸電網(wǎng)模型、配電網(wǎng)模型等，為進(jìn)行各種基于 CIM的分析提供有力支持。

電網(wǎng)空間信息服務(wù)，主要提供查詢定位服務(wù)、圖形瀏覽漫游服務(wù)、專題圖服務(wù)、及空間分析服務(wù)等。從圖3可以看出，利用已有的GIS組件，對電網(wǎng)屬性數(shù)據(jù)及其空間數(shù)據(jù)進(jìn)行操控，并將其轉(zhuǎn)換為電網(wǎng)適用的SVG格式，從而提供給其它部分使用。其中，查詢定位服務(wù)，可以提供給企業(yè)用戶可視化的顯示電網(wǎng)地圖、地圖放大縮小、地物高亮顯示等的功能。同時，它可以按照指定條件進(jìn)行有選擇性的查詢、展示各種電力設(shè)備、線路等的屬性及空間信息展示。圖形漫游服務(wù)，提供地圖的上下左右的定向漫游，以及鷹眼圖功能。電力行業(yè)專題地圖在行業(yè)科研和日常工作中，具有較為重要的地位和作用。

電力企業(yè)的不同信息系統(tǒng)及應(yīng)用模塊是在不同時期，不同發(fā)展階段購買或開發(fā)的。比如:調(diào)度自動化系統(tǒng)(SCADA)、用電MIS、設(shè)備管理系統(tǒng)等業(yè)務(wù)系統(tǒng)。這些系統(tǒng)在電力企業(yè)的發(fā)展中形成了信息孤島。在本文的框架中，提供了應(yīng)用系統(tǒng)集成服務(wù)，來解決電力系統(tǒng)中存在的信息孤島問題。它將需要集成的各項業(yè)務(wù)系統(tǒng)，如前面提到的 SCADA等，包裝成 WebService，并通過支持規(guī)范的工具生成相應(yīng)的WSDL文檔。

3 結(jié)束語

本文通過對基于WebService的電網(wǎng)GIS進(jìn)行研究，并結(jié)合電力行業(yè)通用的SVG技術(shù)，提出了一種電網(wǎng)GIS系統(tǒng)框架，在該框架中，不僅可以實現(xiàn)電網(wǎng)GIS的服務(wù)功能，而且還可以利用Web-Service來解決電力企業(yè)信息孤島問題。另外，本文的研究仍然有待深入，比如:如何將各種地圖的發(fā)布與電力企業(yè)中實時數(shù)據(jù)的獲取相結(jié)合、以取得實時發(fā)布的能力，同時對多數(shù)據(jù)源的地圖發(fā)布等也值得進(jìn)行特別研究。

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