CN113806423A - 一种基于gis的输变电工程环保检测***及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于GIS的输变电工程环保检测***及方法，包括地图属性、地图操作、绘图层、标注和数据层；地图属性用于进行地图框架设置，包括地图框架坐标系设置和地图范围设置；地图操作包括用户交互和序列化，用户交互用于用户通过鼠标或键盘对地图进行操作，包括地图平移、放大、缩小和缩放到指定要素，本发明涉及输变电工程环保检测技术领域。该基于GIS的输变电工程环保检测***及方法，通过将生态敏感区数据与线路数据进行空间分析，以判断线路与敏感区关系，确保线路能正常通过环评检测、在设计阶段避免环保问题，提高工作效率避免反复修改，也为电网环保工作朝自动化方向发展做积累，提高环保监管工作水平。
Description
技术领域
本发明涉及输变电工程环保检测技术领域，具体为一种基于GIS的输变电工程环保检测***及方法。
背景技术
随着国家和人民对环境关注日益提高，环境问题是中国当前面临的最严峻挑战之一，保护环境是保证经济长期稳定增长和实现可持续发展的基本国家利益。环境问题解决的好坏关系到中国的国家安全、国际形象、广大人民群众的根本利益。随着国家电力的发展，电网容量也越来越大，输电线路的电压等级也在不断提高，在输变电工程施工过程中存在对当地环境破坏的风险，为了保护环境，输变电工程环境保护规定文件对该部分进行了规定，以确保对当地环境影响尽可能小。
目前我国输变电工程施工过程中，部分存在环境保护措施落实缺失，信息管理不够流通，生态敏感区基础数据缺失问题，导致设计单位在设计过程中无法实时进行环保检测，以判断当前设计线路与生态敏感区数据空间位置关系，往往要到验收、环评复核阶段才能发现相应问题，不能在线路选址阶段有效避免问题。
发明内容
(一)解决的技术问题
针对现有技术的不足，本发明提供了一种基于GIS的输变电工程环保检测***及方法，以克服现有相关方案所存在的上述技术问题。收集全省所有生态敏感区数据，以行政区为单位进行数据发布，存储于云服务器中，各部门可通过项目所跨区域进对应行数据访问，通过输变电工程所处地理空间位置与生态敏感区数据空间位置进行空间分析，以准确评估输变电工程对环境生态敏感区的影响。提供设计人员线路选址时实时提醒功能，以便在设计阶段解决生态影响问题，避免线路反复设计，提高工作效率，减少经济开销，同时也为电网环保工作朝自动化方向发展做积累，提高环保监管工作水平。
(二)技术方案
为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：一种基于GIS的输变电工程环保检测***，包括地图属性、地图操作、绘图层、标注和数据层；
所述地图属性用于进行地图框架设置，包括地图框架坐标系设置和地图范围设置；
所述地图操作包括用户交互和序列化，所述用户交互用于用户通过鼠标或键盘对地图进行操作，包括地图平移、放大、缩小、缩放到指定要素、上一视图和下一视图操作，且序列化用于对地图状态进行保存；
所述绘图层包括临时注记图层和测量图层，所述临时注记图层用于点、线和面临时要素标绘，且测量图层包含测距、测角和测面积；
所述标注用于通过数据属性字段，将该字段内容展示在要素上，能够直观的描述要素信息；
所述数据层用于提供各类数据加载渲染显示的功能，数据支持矢量数据、栅格数据、Grid和OgrDatasource。
优选的，生态敏感区数据以OgrDatasource方式存储于云服务器数据库中，按照行政区划、数据类别进行分层存储，用户通过行政区划和类别进行数据加载，设计线路数据通过本地矢量数据加载的方式加载展示，水土保持过程中涉及的影像通过本地离线栅格数据加载方式加载到主地图中，也能够在分屏模块加载比对。
优选的，***的各类分析是在所述数据层地理处理模块中处理，***提供了线路选址、线路对比、自动测距、影像对比、重大变动、影像裁剪、影像地理校正、等高线生成和DEM计算土方量工具，便于用户进行各类环保检测工作。
本发明还提供了一种基于GIS的输变电工程环保检测方法，具体包括以下步骤：
S1、设置地图坐标系以及地图范围，加载在线地图或本地离线栅格影像，作为后续分析背景地图，也能够用作多期影像对比分析；
S2、在用户账号登录后，按照所处行政区域进行生态敏感区基础矢量数据加载，并按照规范要求进行配色渲染，用作环保检测的基础数据；
S3、加载待环保检测的输变电工程线路数据，并进行样式配置，包括点样式和线样式，点样式默认采用塔杆样式；
S4、进行相关环保检测参数设置，***设置了检测默认参数，参考是相关规范进行的，如重大变动横向位移阈值为500米；
S5、进行各项输变电工程环保检测，包括自动测距和重大变动分析。
优选的，生态敏感区数据包括国家级地质公园、国家级风景名胜区、国家级森林公园、国家级湿地公园、国家级自然保护区、省级风景名胜区、省级森林公园、省级湿地公园、省级自然保护区、水产种质资源保护区、饮用水水源地和自然保护小区，同时能够自定义添加数据进行后续分析。
优选的，有线路选址涉及阶段，实时判断塔杆、线路与生态敏感区的空间位置，对于不合适站点及时进行修改，在设计阶段解决环评问题。
优选的，所述步骤S5中自动测距是帮助用户对线路数据与敏感区及敏感点进行分析距离分析，将线路进行缓冲区分析，将缓冲区与生态数据进行空间相交分析，并计算线路至相交生态数据最短距离，提示设计人员对应处存在潜在生态影响问题，及时进行调整。
优选的，所述步骤S5中重大变动是在环评复核中，对验收线路与设计线路的横向位移超过500米长度比例要求不能超过30％，对设计线路进行半径为 500米缓冲区分析，将缓冲区与验收线路进行对称差(symmetrical difference) 分析，获取横向位移超过500米部分数据，计算其长度以及占总长比例，以判断是否超过30％。
优选的，针对环水保修复工作，通过不同时期卫星影像或者航飞影像进行对比分析，通过不同期影像同一位置视图对比，直观了解该工程施工后环境修复状况。
(三)有益效果
本发明提供了一种基于GIS的输变电工程环保检测***及方法。与现有技术相比具备以下有益效果：该基于GIS的输变电工程环保检测***及方法，包括地图属性、地图操作、绘图层、标注和数据层；地图属性用于进行地图框架设置，包括地图框架坐标系设置和地图范围设置；地图操作包括用户交互和序列化，用户交互用于用户通过鼠标或键盘对地图进行操作，包括地图平移、放大、缩小、缩放到指定要素、上一视图和下一视图操作，且序列化用于对地图状态进行保存；绘图层包括临时注记图层和测量图层，临时注记图层用于点、线和面临时要素标绘，且测量图层包含测距、测角和测面积；标注用于通过数据属性字段，将该字段内容展示在要素上，能够直观的描述要素信息；数据层用于提供各类数据加载渲染显示的功能，数据支持矢量数据、栅格数据、Grid和OgrDatasource，通过将生态敏感区数据与线路数据进行空间分析，以判断线路与敏感区关系，确保线路能正常通过环评检测、在设计阶段避免环保问题，提高工作效率避免反复修改，也为电网环保工作朝自动化方向发展做积累，提高环保监管工作水平。
附图说明
图1是本发明实施例中基于GIS的输变电工程环保检测***GIS平台架构图；
图2是本发明实施例中基于GIS的输变电工程环保检测***数据架构图；
图3是本发明实施例中基于GIS的输变电工程环保检测方法流程图；
图4是本发明实施例中输变电工程环保检测自动测距效果图；
图5是本发明实施例中输变电工程环保检测重大变动分析效果图；
图6是本发明实施例中输变电工程环保检测统计结果图；
图7是本发明实施例中第一输变电工程环水保修复检查效果图；
图8是本发明实施例中第二输变电工程环水保修复检查效果图；
图9是本发明实施例中自动测距分析算法原理图；
图10是本发明实施例中自动测距分析算法实例原理图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1-10，本发明实施例提供一种技术方案：一种基于GIS的输变电工程环保检测***，包括地图属性、地图操作、绘图层、标注和数据层。
所述地图属性用于进行地图框架设置，包括地图框架坐标系设置和地图范围设置。
所述地图操作包括用户交互和序列化，所述用户交互用于用户通过鼠标或键盘对地图进行操作，包括地图平移、放大、缩小、缩放到指定要素、上一视图和下一视图操作，且序列化用于对地图状态进行保存。
所述绘图层包括临时注记图层和测量图层，所述临时注记图层用于点、线和面临时要素标绘，且测量图层包含测距、测角和测面积。
所述标注用于通过数据属性字段，将该字段内容展示在要素上，能够直观的描述要素信息。
所述数据层用于提供各类数据加载渲染显示的功能，数据支持矢量数据、栅格数据、Grid和OgrDatasource。
本发明实施例中，生态敏感区数据以OgrDatasource方式存储于云服务器数据库中，按照行政区划、数据类别进行分层存储，用户通过行政区划和类别进行数据加载，设计线路数据通过本地矢量数据加载的方式加载展示，水土保持过程中涉及的影像通过本地离线栅格数据加载方式加载到主地图中，也能够在分屏模块加载比对。
本发明实施例中，***的各类分析是在所述数据层地理处理模块中处理，***提供了线路选址、线路对比、自动测距、影像对比、重大变动、影像裁剪、影像地理校正、等高线生成和DEM计算土方量工具，便于用户进行各类环保检测工作。
本发明实施例还提供了一种基于GIS的输变电工程环保检测方法，具体包括以下步骤：
S1、设置地图坐标系以及地图范围，加载在线地图或本地离线栅格影像，作为后续分析背景地图，也能够用作多期影像对比分析；
S2、在用户账号登录后，按照所处行政区域进行生态敏感区基础矢量数据加载，并按照规范要求进行配色渲染，用作环保检测的基础数据；
S3、加载待环保检测的输变电工程线路数据，并进行样式配置，包括点样式和线样式，点样式默认采用塔杆样式；
S4、进行相关环保检测参数设置，***设置了检测默认参数，参考是相关规范进行的，如重大变动横向位移阈值为500米；
S5、进行各项输变电工程环保检测，包括自动测距和重大变动分析，自动测距是帮助用户对线路数据与敏感区及敏感点进行分析距离分析，将线路进行缓冲区分析，将缓冲区与生态数据进行空间相交分析，并计算线路至相交生态数据最短距离，提示设计人员对应处存在潜在生态影响问题，及时进行调整，重大变动是在环评复核中，对验收线路与设计线路的横向位移超过 500米长度比例要求不能超过30％，对设计线路进行半径为500米缓冲区分析，将缓冲区与验收线路进行对称差(symmetrical difference)分析，获取横向位移超过500米部分数据，计算其长度以及占总长比例，以判断是否超过 30％。
本发明实施例中，生态敏感区数据包括国家级地质公园、国家级风景名胜区、国家级森林公园、国家级湿地公园、国家级自然保护区、省级风景名胜区、省级森林公园、省级湿地公园、省级自然保护区、水产种质资源保护区、饮用水水源地和自然保护小区，同时能够自定义添加数据进行后续分析。
本发明实施例中，有线路选址涉及阶段，实时判断塔杆、线路与生态敏感区的空间位置，对于不合适站点及时进行修改，在设计阶段解决环评问题。
本发明实施例中，针对环水保修复工作，通过不同时期卫星影像或者航飞影像进行对比分析，通过不同期影像同一位置视图对比，直观了解该工程施工后环境修复状况。
本发明实施例中，图1是本发明实施例提供的基于GIS的输变电工程环保检测***GIS平台架构图，GIS平台主要包含五部分，分别为地图属性、地图操作、绘图层、标注、数据层等。
其中地图属性主要用于进行地图框架设置，包括地图框架坐标系设置，坐标信息一旦设置，后续所有加载数据都将投影至该坐标系，是后续数据加载、处理和分析的基础。地图范围则是对展示范围的限制，地图无法平移、缩放到地图范围之外，能够有效的将地图视图限制到有效区域。
地图操作包括用户交互和序列化。用户交互主要是指用户通过鼠标或键盘对地图进行操作，包括地图平移、放大、缩小、缩放到指定要素、上一视图、下一视图等操作。序列化主要是指对地图状态进行保存，地图状态包括当前在线地图类型、中心点坐标、缩放层次，以及加载图层顺序和各图层配色标签等，通过序列化文件，地图可自动加载对应数据并进行相应设置，从而实现地图状态保存功能。
绘图层主要包括临时注记图层和测量图层。临时图层是用于点、线、面等临时要素标绘。测量图层包含测距、测角、测面积。
标注是指通过数据属性字段，将该字段内容展示在要素上，更为直观的描述要素信息，标注包括可视化、类别、常规、透明度等参数设置。可视化指标签是否可见，类别是制图中通过要素指定字段不同内容设置不同样式的功能，常规主要包括标注字体样式、大小、颜色等。透明度可以设置标注内容的透明度。
数据层主要是提供各类数据加载渲染显示的功能，数据主要支持矢量数据(如shape file、kml、dxf等)、栅格数据(如TIFF等)、Grid和OgrDatasource。矢量数据操作包括数据加载渲染展示，地理处理即各种空间分析、如缓冲区分析、相交分析等，环保检测大部分分析是基于此进行开展，属性表用于查看图层所有要素属性信息，可视化用来设置图层数据是否可见，平台支持要素选取功能，用户可通过点击或框选选取兴趣数据，图表是指将对各类数据占比的统计。栅格数据主要为用户提供自定义数据加载展示，而且不需要进行复杂的切片发布处理，直接本地加载，便于用户将栅格影像作为背景图或多期影像比对分析。该部分集成了GDAL库的栅格处理模块，因此可通过GDAL 对栅格数据进行分析处理，包括裁剪、等高线自动生成等各类栅格分析功能。 OrgDatasource主要针对的是数据库图层，包括PostGIS、MySQL数据库图层等，支持数据库图层直连功能，数据加载浏览。
本发明实施例中，图2是本发明实施例中基于GIS的输变电工程环保检测***数据架构图。包括坐标系、测距侧面、栅格瓦片、文件管理、数据编辑，这些模块为一对一关系，栅格数据和矢量数据则是一对多关系，即一个地图允许加载多个栅格数据和矢量数据。栅格瓦片指的是在线地图，例如高德、百度、天地图等主流地图服务。用户可通过数据编辑功能对数据几何位置进行编辑，也可对属性信息进行修改，要素的新增和删除也是数据编辑的部分功能。
本发明实施例中，图3是本发明实施例中基于GIS的输变电工程环保检测方法流程图。主要步骤有如下。
设置地图坐标系以及地图范围，加载在线地图或者本地离线栅格影像，作为后续分析背景地图，也可用作多期影像对比分析。
在用户账号登录后，按照所处行政区域进行生态敏感区基础矢量数据加载，用作环保检测的基础数据。
加载待环保检测的输变电工程线路数据，并进行样式配置，包括点样式和线样式。
进行相关环保检测参数设置，***设置了检测默认参数，参考是相关规范进行的。
进行各项输变电工程环保检测。包括自动测距和重大变动分析，自动测距功能是为了帮助用户对现有线路数据与敏感区及敏感点进行分析，提供图形化统计信息和表格统计信息，可以直观的了解该线路跨越哪些敏感区，以及离哪些敏感区距离过近(小于缓冲距离)。通过双击对应行将底图缩放至对应位置去，可以便于作业人员掌握更为详细的结果，包括跨越敏感区线路对应长度以及长度占比。在环评复核中，对验收线路与设计线路的横向位移超过500米长度比例要求不能超过30％，为了更为直观的掌握情况，软件提供了重大变动分析功能，主要是针对验收线路与设计线路的一个变化情况。
本发明实施例中，图4和图5是本发明实施例中基于GIS的输变电工程部分环保检测效果图。图4为自动测距效果图，输变电工程线路数据为塔杆图标和深色线条，面状数据为生态敏感区基础矢量数据，通过自动测距分析，将输变电工程线路进行缓冲区分析，并与生态敏感区数据进行相交分析，对相交要素求解最近距离，并生成最近距离线，标注最近距离值，横跨敏感区段生成相交线段，属性标注包括跨越敏感区线路对应长度以及长度占比。图5 为重大变动分析，即在环评复核中，对验收线路与设计线路的横向位移超过 500米长度比例要求不能超过30％，重大变动分析结果有长度偏差和比值和横向位移大于500米长度和比值。图上将详细标注不合格线段长度和比值，用户能够直观明了的掌握变化部分，以便进行分析修改。
本发明实施例中，图6是本发明实施例中基于GIS的输变电工程环保检测统计结果图。是图4和图5的一个表格统计结果，以列表的形式列举横跨敏感区和距离小于缓冲距离的敏感区要素，包括名称、最近距离、线路最近点经纬度等信息，距离为0的表示横跨该敏感区，能够通过双击列表地图缩放至该要素，以便用户逐一核实。
本发明实施例中，图7和图8是本发明实施例中输变电工程环水保修复检查效果图。***提供了栅格数据加载显示模块，便于用户加载自己的影像数据，通过影像分屏同一视图比对功能，叠加矢量数据，图8中为某塔杆前后对比图，左图为10月份影像，右图为8月份影像，通过前后对比，经过水土保持等作业，10月份该区域相较于8月份，植被恢复较为明显，通过该功能能够直观明了的掌握水土保持效果。
本发明实施例中，Buffer缓冲区分析基础原理步骤：
步骤一：确定多段线每段线段对应的缓冲宽度，缓冲距离为b。
步骤二：每段折线由起点(E1,N1)和终点(E2,N2)确定，两点横纵坐标差值为ΔX和ΔY。
步骤三：线段两侧平行缓冲线起点和终点坐标计算公式如下所示：
和
上述公式适用于大部分情况，当线段平行于坐标轴时，平行缓冲线更简单。
步骤四：按照步骤三确定线段两侧的平行缓冲线，后续的线段都按照该方式获取平行线。
步骤五：将相邻线段对应的平行缓冲线交点求解，作为缓冲边界的起始或终点，将所有的交点进行顺序连接，获得缓冲范围，完成缓冲区分析。
本发明实施例中，自动测距分析算法如下：
自动测距是指两个要素间最短距离求解。如果两个要素存在相交，则其距离为0，自动测距的原理核心是两多段线之间最短距离求解。而多段线之间最短距离可以分解为任意两线段之间最短距离求解，而线段与线段之间的距离可以分解为点到线段的最短距离求解。下面将以两线段之间最短距离求解来进行描述。
点和线段间的最短距离是点到线段的垂线。如果无法在线段的端点之间画出垂线，那么点到最近端点的距离为最短距离。如图9所示。
线段与线段之间最短距离计算主要是：
①通过上述点到线段最短距离计算，计算线段的每个端点到邻近线段的距离。
②计算出邻近线段的每个端点到输入线段的距离。
两个距离值中较小的一个为两条线段间的距离。
图10显示从折点C到由折点AB定义的线段的垂线CX。也可以计算从折点D到线段的垂线，但是该距离长于CX。因此，CX是从线段CD到线段AB的最短距离。
同时本说明书中未作详细描述的内容均属于本领域技术人员公知的现有技术。
以上公开的本发明实施例只是用于帮助阐述本发明。实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为所述的具体实施方式。根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (9)
1.一种基于GIS的输变电工程环保检测***，其特征在于：包括地图属性、地图操作、绘图层、标注和数据层；
所述地图属性用于进行地图框架设置，包括地图框架坐标系设置和地图范围设置；
所述地图操作包括用户交互和序列化，所述用户交互用于用户通过鼠标或键盘对地图进行操作，包括地图平移、放大、缩小、缩放到指定要素、上一视图和下一视图操作，且序列化用于对地图状态进行保存；
所述绘图层包括临时注记图层和测量图层，所述临时注记图层用于点、线和面临时要素标绘，且测量图层包含测距、测角和测面积；
所述标注用于通过数据属性字段，将该字段内容展示在要素上，能够直观的描述要素信息；
所述数据层用于提供数据加载渲染显示的功能，数据支持矢量数据、栅格数据、Grid和OgrDatasource。
2.根据权利要求1所述的一种基于GIS的输变电工程环保检测***，其特征在于：生态敏感区数据以OgrDatasource方式存储于云服务器数据库中，按照行政区划、数据类别进行分层存储，用户通过行政区划和类别进行数据加载，设计线路数据通过本地矢量数据加载的方式加载展示，水土保持过程中涉及的影像通过本地离线栅格数据加载方式加载到主地图中，也能够在分屏模块加载比对。
3.根据权利要求1所述的一种基于GIS的输变电工程环保检测***，其特征在于：***的各类分析是在所述数据层地理处理模块中处理。
4.一种实施权利要求1-3任意一项所述基于GIS的输变电工程环保检测***的方法，其特征在于：具体包括以下步骤：
S1、设置地图坐标系以及地图范围，加载在线地图或本地离线栅格影像，作为后续分析背景地图，也能够用作多期影像对比分析；
S2、在用户账号登录后，按照所处行政区域进行生态敏感区基础矢量数据加载，并按照规范要求进行配色渲染，用作环保检测的基础数据；
S3、加载待环保检测的输变电工程线路数据，并进行样式配置，包括点样式和线样式，点样式默认采用塔杆样式；
S4、进行相关环保检测参数设置，***设置了检测默认参数，参考是相关规范进行的；
S5、进行各项输变电工程环保检测，包括自动测距和重大变动分析。
5.根据权利要求4所述的一种基于GIS的输变电工程环保检测方法，其特征在于：生态敏感区数据包括国家级地质公园、国家级风景名胜区、国家级森林公园、国家级湿地公园、国家级自然保护区、省级风景名胜区、省级森林公园、省级湿地公园、省级自然保护区、水产种质资源保护区、饮用水水源地和自然保护小区，同时能够自定义添加数据进行后续分析。
6.根据权利要求4所述的一种基于GIS的输变电工程环保检测方法，其特征在于：有线路选址涉及阶段，实时判断塔杆、线路与生态敏感区的空间位置，对于不合适站点及时进行修改，在设计阶段解决环评问题。
7.根据权利要求4所述的一种基于GIS的输变电工程环保检测方法，其特征在于：所述步骤S5中自动测距是帮助用户对线路数据与敏感区及敏感点进行分析距离分析，将线路进行缓冲区分析，将缓冲区与生态数据进行空间相交分析，并计算线路至相交生态数据最短距离，提示设计人员对应处存在潜在生态影响问题，及时进行调整。
8.根据权利要求4所述的一种基于GIS的输变电工程环保检测方法，其特征在于：所述步骤S5中重大变动是在环评复核中，对验收线路与设计线路的横向位移超过500米长度比例要求不能超过30％，对设计线路进行半径为500米缓冲区分析，将缓冲区与验收线路进行对称差分析，获取横向位移超过500米部分数据，计算其长度以及占总长比例，以判断是否超过30％。
9.根据权利要求4所述的一种基于GIS的输变电工程环保检测方法，其特征在于：针对环水保修复工作，通过不同时期卫星影像或者航飞影像进行对比分析，通过不同期影像同一位置视图对比，直观了解该工程施工后环境修复状况。
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