城市电网地理信息系统及城市管线地理信息系统

摘要

本发明公开了一种城市电网地理信息系统及城市管线地理信息系统，用于城市电网与其它管线地下资源的管理，城市电网地理信息系统包括：电子地图模块；数据库模块，建立和维护包括电缆信息、电缆井信息、地下管沟资源信息、设备信息和变电站信息的数据库；目录树模块，以变电站为单位逐级建立目录树；走向图模块，依据目录树，在基础地理信息图层之上生成描述电缆走向的走向图，走向图中的电缆井标识和管沟标识上关联相应的剖视图；显示模块，显示电缆的走向图。本发明的城市电网及其它管线地理信息系统，给使用者直观的展现了电缆井中各电缆、电缆走廊中各电缆的拓扑关系。

说明书

技术领域

本发明涉及一种地理信息系统，尤其涉及一种城市电网地理信息系统及一种城市管线地理信息系统。

背景技术

随着现代城市的发展，城市电网及其它市政管路或和线路。管路，例如自来水、煤气等管道；线路，例如通信线缆、有线电视线缆等，以下城市市政管路和线路统称为城市管线。城市管线资源日益丰富，管理难度日益加大。如何直观的呈现电缆走廊(或者其它城市管线走廊)的走向、延伸、电缆井(或者其它城市管线的管线井)与电缆(管线)的关系等信息成为一个新课题。

然而，传统的城市电网地理信息系统(简称城市电网GIS系统)及其它城市管线地理信息系统存在大量的问题，不能满足管理需求。

以城市电网GIS系统为例，现有技术的城市电网GIS系统最主要的问题是：现有的城市电网GIS系统信息量少，没有对电缆井与电缆走廊拓扑关系予以展现。现有的城市电网GIS系统中电缆井仅仅是一个标注，只是告诉使用者电缆井大概在哪个位置，没有将电缆与电缆沟、电缆井等建立拓扑关系，并不能体现电缆井或电缆沟的内部信息。且所述的位置也是不精确的，也是没有相关描述的，在使用者需要到某一电缆井进行作业时，现有的城市电网GIS系统并不能给使用者以有益的帮助，使用者只能靠其它方面的资料来确定该电缆井的准确位置并找到该电缆井。且使用者在电缆井进行作业时，也同样得不到现有的城市电网GIS系统的任何有效的帮助，缺乏真实有效的第一手现场数据。

还有，现有的城市电网GIS系统没有对电缆进行唯一性、准确性管理。也没有结合电缆的挂牌对电缆的相关信息进行管理。

发明内容

针对现有技术中存在的问题，本发明的目的为提供一种城市电网地理信息系统，以解决现有技术的城市电网信息系统的信息量少、缺乏真实有效的第一手现场数据、缺乏对现场作业有益帮助的技术问题。

本发明的另一目的为提供一种城市管线地理信息系统，以解决现有技术的相关信息系统的信息量少、缺乏真实有效的第一手现场数据、缺乏对现场作业有益帮助的技术问题。

为实现上述目的，本发明的技术方案如下：

一种城市电网地理信息系统，用于城市电网地下电缆与管沟资源的管理，所述城市电网地理信息系统包括：电子地图模块，用于生成基础地理信息图层；数据库模块，建立和维护包括电缆信息、电缆井信息、地下管沟资源信息、设备信息和变电站信息的数据库；其中，电缆信息，包括电缆编号、属性、起点坐标、终点坐标及所属馈线信息、所经过的电缆井与拐点信息、电缆唯一性识别信息及电缆挂牌信息；电缆井信息，包括电缆井坐标、编号、空间尺寸、井内电缆及剖视图信息；管沟信息，包括管沟类型、起点坐标、终点坐标、长度、管沟内电缆、剖视图及富余资源量信息；设备信息，包括坐标、编号及设备属性；变电站信息，包括位置坐标、变电站属性及出线电缆信息；目录树模块，在所述数据库的基础上，以变电站为单位，以变电站电缆层出线为二级目录，逐级建立目录树；电缆所经过的电缆井、管沟和拐点按顺序录入所述目录树；走向图模块，依据所述目录树，在所述基础地理信息图层之上生成描述所述电缆走向的走向图，所述走向图中的所述电缆井标识和管沟标识上关联有相应的关联信息，所述关联信息包括所述剖视图；显示模块，显示所述电缆的走向图。

本发明的城市电网地理信息系统，优选的，所述电缆井包括多面井、四通井、三通井和两通井，所述剖视图中包括所述电缆井中的所述电缆的唯一性识别信息、唯一性标识牌悬挂情况、井内电缆排布、电缆走向、富余管孔位置、电缆井尺寸信息及电缆井各个面的示意图。

本发明的城市电网地理信息系统，优选的，所述走向图包括四个图层：线路层，表示所述电缆的地理延伸轨迹与延伸方向；设备层，表示电缆经过的电缆井、管沟、拐点及设备；参照层，表示电缆所经过的参照物，所述参照物包括建筑物、河流和道路；标注层，用于标注所述电缆的相关信息、所述电缆经过的所述电缆井、设备、拐点和参照物的相关信息及所述关联信息的链接。

本发明的城市电网地理信息系统，优选的，所述电缆井信息、地下电缆管沟资源信息还包括电缆井及管沟内的现场照片和/或视频信息，所述显示模块所显示的走向图上关联有所述现场照片和/或视频信息；所述设备信息还包括设备的接线图、运行状况、现场照片和/或视频信息，所述显示模块所显示的走向图上关联有所述接线图、现场照片和/或视频信息。

本发明的城市电网地理信息系统，优选的，所述数据库模块内还建立和维护有电缆接头及电缆盘余信息的数据库，所述电缆接头及电缆盘余信息包括所在位置、所在的电缆井、所连接的电缆及对应接头信息、电缆盘余量信息。

本发明的城市电网地理信息系统，优选的，所述城市电网地理信息系统还包括维护模块，所述维护模块用于对电缆改接、新增和移除时更新所述数据库、目录树和走向图。

本发明的城市电网地理信息系统，优选的，所述数据库模块内还建立和维护有数字化地面标识信息的数据库，所述数字化地面标识信息包括敷设位置、敷设时间、标识内容、地下电缆信息、管沟资源信息、电子编码及读取记录的信息。

本发明的城市电网地理信息系统，优选的，所述关联信息包括对所述电缆、电缆井、管沟资源、设备连接方式的三维动画展示。

本发明的城市电网地理信息系统，优选的，所述城市电网地理信息系统包括查询与统计单元以及基础数据上层应用，用于对所述电缆信息、电缆井信息、管沟资源信息、设备信息和变电站信息进行查询与统计及基础数据的上层应用。

一种城市电网地理信息系统所述其它管线地理信息系统模块，用于城市市政管线与管沟资源的管理，所述地下资源地理信息系统包括：电子地图模块，用于生成基础地理信息图层；

数据库模块，建立和维护包括管线信息、管线井信息、管沟信息、设备信息和中继站信息的数据库；其中，管线信息，包括管线编号、属性、起点坐标、终点坐标及所属上一级管线信息、所经过的管沟与拐点信息、管线唯一性身份确认信息；管线井信息，包括管线井坐标、编号、空间尺寸、井内管线及剖视图信息；管沟信息，包括管沟类型、起点坐标、终点坐标、长度、管沟内管线、剖视图及富余管线资源量信息；设备信息，包括坐标、编号及设备属性；中继站信息，包括位置坐标、中继站属性及出线电缆信息；目录树模块，在所述数据库的基础上，以中继站为单位，以中继站的管线出线为二级目录，逐级建立目录树；管线所经过的管线井、管沟和拐点按顺序录入所述目录树；走向图模块，依据所述目录树，在所述基础地理信息图层之上生成描述所述管线走向的走向图，所述走向图中的所述管线井标识和管沟标识上关联有相应的关联信息，所述关联信息包括所述剖视图；显示模块，显示所述管线的走向图。

本发明的有益效果在于：本发明的城市电网地理信息系统，通过对城市电网资源的统一管理，将电缆井、电缆沟的现场信息与电缆的走向图相关联，从而给使用者直观的展现了电缆井中各电缆、电缆走廊中各电缆的拓扑关系。本发明的电网地理信息系统，在走向图中，电缆井已经不仅仅是一个标注，还告诉使用者电缆井的精确位置，并且通过一些相关的视频或者图片等辅助信息，让使用者能够更容易的确定该电缆井的准确位置；同时，通过“剖视图”来体现电缆井或电缆沟的内部信息，使使用者在去现场之前即可了解相关电缆井的准确的内部信息，给使用者以非常有益的帮助。

除去电缆井之外，电缆所经过的管沟、电缆走廊、拐点等同样也能够精确定位，并能准确体现该管沟、该电缆走廊的内部信息及该拐点的走向信息等。

本发明的城市管线地理信息系统模块，也通过“剖视图”来体现管线井或管沟的内部信息，使使用者在去现场之前即可了解相关管线井的准确的内部信息，给使用者以非常有益的帮助。

附图说明

图1：为本发明实施例的城市电网地理信息系统中的电缆井剖视图。

图2：为本发明实施例的城市电网地理信息系统的走向图的示意图。

具体实施方式

体现本发明特征与优点的典型实施例将在以下的说明中详细叙述。应理解的是本发明能够在不同的实施例上具有各种的变化，其皆不脱离本发明的范围，且其中的说明及附图在本质上是当作说明之用，而非用以限制本发明。

下面具体介绍本发明优选实施例的一种用于城市电网地下电缆与管沟资源管理的城市电网地理信息系统。

本发明的城市电网地理信息系统，主要包括五个模块，即电子地图模块、数据库模块、目录树模块、走向图模块和显示模块，其中的电子地图模块和显示模块分别用于生成基础地理信息图层和用于显示所述电缆的走向图，这两个模块可以通过现有技术的地理信息系统的相同的方法实现。其中的基础地理信息图层，是指在不考虑埋设地下电缆情况下，生成的城市电子地图图层，反映的是城市市政街区、道路、建筑等地理要素的地理位置关系。例如图2中文化路、解放路等的街道走向。

下面再详细的介绍数据库模块、目录树模块和走向图模块这三个重要的模块。

本发明实施例的城市电网地理信息系统，其数据库模块，建立和维护包括电缆信息、电缆井信息、地下管沟资源信息、设备信息和变电站信息的数据库；每一方面的信息，均可通过一个单独的数据库实现，而各数据库之间，既可以通过后续的目录树模块及走向图模块实现关联，也可以通过数据库的某些字段中的链接来实现。例如，电缆井的数据库中可以有一个井内电缆的字段，该字段中显示井内所有电缆的编号，而该编号即可链接相应的电缆数据库中的该电缆信息。

而建立数据库的过程，就是对地下电缆和管沟资源进行数据采集和标准化管理的过程。首先，需要确定各自的唯一性编码规则。以下以电缆、电缆井和电缆井排管的编码为例，简单介绍一下编码的方法。

通过现场测量，采集记录电缆型号、电缆起始点、所属馈线、电缆长度、电缆经过的电缆井、拐点和电缆接头等。电缆编码与电缆经过的电缆井编码进行关联，保证电缆在电缆井中的唯一性，现场悬挂标识牌的唯一性。

例如：0008线(电缆)经过的电缆井有：八一路0003#、八一路0005#、八一路0007#、六一路0005#......

0008线对应井内的标识牌为：八一路0003-0008线、八一路0005-0008线、八一路0007-0008线、六一路0005-0008线......

电缆井编码时按照道路走向进行编制。编制规则为路名+井编号。南北向道路井编号从南到北编制，道路东侧编单号(0001#、0003#、0005#、0007#)，道路西侧编双号(0002#、0004#、0006#、0008#)；东西向道路井编号从东到西编制，道路南侧编单号(0001#、0003#、0005#、0007#)，道路北侧编双号(0002#、0004#、0006#、0008#)。

例如：文化路，南北方向道路，西侧第一口电缆井编码为“文化路0002#”。

对于新增电缆井编号采用就近原则在相关电缆井编号后增加支001#字段。例如：文化路0002支001#。

对于无电缆井的电缆沟应以电缆沟的起点为起点开始定位，每隔30米定位一次，并按照上述要求对定位点进行编号。电缆沟凡涉及过街、转角、支线等情况必须在过街点、转角点进行定位并进行编号。而居民小区及企事业单位内部的电缆井也要编号，编号采用企业单位所在建筑物名称+井号的方式进行编制。直埋电缆拐点，按照电缆井的管理方式进行命名管理。

而电缆井排管编码的原则为：1、电缆井东侧，从上到下，从右到左。2、电缆井西侧，从上到下，从左到右。3、电缆井南侧，从上到下，从右到左。4、电缆井北侧，从上到下，从左到右。

在确定所有编码后，对电缆井、电缆、管沟、变电站和设备进行数据采集，而其中的核心是电缆井。由电缆井即可自动生成电缆走廊。

电缆井信息，包括电缆井坐标、编码、空间尺寸、井内电缆及电缆井的剖视图信息；需现场实际测量电缆井的长、宽、深；电缆井井盖的材质和电缆井井盖的长、宽、厚(便于更换时事先即可准备好同类型材质、规格的井盖，以提高更换效率)。通过GPS(或RTK)对电缆井准确定位，并埋设数字化地面标识。电缆井井位描述，测量电缆井距离参照物的尺寸(便于工作人员从参照物处出发准确的找到目标电缆井)。

除电缆和电缆井之外，管沟信息，包括管沟类型、起点坐标、终点坐标、长度、管沟内电缆、剖视图及富余资源量信息。

变电站信息，包括位置坐标、变电站属性及出线电缆信息；

设备信息，包括坐标、编号及设备属性、设备型号、电压等级及投入时间等；所述设备信息还可以包括设备的接线图、运行状况、现场照片和/或视频信息，所述显示模块所显示的走向图上关联有所述接线图、现场照片和/或视频信息。所说的设备，例如为变压器、电杆等。

并且，以上的数据库要随着相关信息的变化而进行实时更新，以保证数据的有效性、准确性与实时性。例如，在一电缆井内增加电缆时，需对电缆井的相应信息进行更新，包括对剖视图进行更新，并对进内排管余量进行相应的变化等。

这里使用的术语“剖视图”，并不是真正意义上的电缆井内某一剖面的示意图，而是为了说明电缆井内相关电缆信息及电缆相对位置、电缆走向的示意图，使工作人员能够直观的了解电缆井内部的电缆分布及走向信息。实质上，剖视图中基本上可以显示所用的与所述电缆井相关的信息或者是这些信息的链接。这里使用的术语“走向图”指的是城市电网地下电缆位于地面的路径轨迹，与地面参照物的结合，通过GPS(RTK)的定位，准确描述地下电缆的走向和实际位置，包括经过的电缆井、拐点。

如图1所示的延安路0683号电缆井的剖视图，该电缆井是一个三通井(北、西、东三方向)，该剖视图包括排管编码、地下电缆进出方向、地下电缆敷设位置、地下电缆唯一性编码、地下电缆接头、通讯光缆、电缆井测绘数据及现场照片等信息。

电缆井通常还可为两通井、四通井和多面井等。

如图1所示，根据现场使用仪器设备和技术手段，确定并由剖视图显示地下电缆0029线和0189线从电缆井西侧，进入电缆井，并由东侧穿出，离开电缆井。

从剖视图中还可知，0116线从电缆井北侧进入电缆井，并由东侧穿出，离开电缆井。同时，有的电缆，例如0011线，既是从西侧进入电缆井，也是从西侧穿出电缆井。同时，剖视图上标注的900、1500、2220等信息，表示的是电缆井每一维的尺寸，其中2220和1500表示电缆井内底面的长和宽的尺寸。

电缆井剖视图东侧和西侧分别显示，有通信光缆从电缆井的东西方向通过。

如果电缆井中具有排管，则剖视图中还可显示是否有富余排管可以利用。电缆井剖视图分别对每根电缆的进出方向和唯一性编码进行标示，并对有接头的电缆进行标识。例如，从西侧进入电缆井并从东侧穿出电缆井的电缆0006线在电缆井内留有电缆接头，并且该电缆接头的照片编号为9213，当用户点击该编号时，即可相应打开该照片。同样，该电缆接头的旁边也可以标示视频编号或者三维动画编号，用户点击该编号时，即可相应打开视频或者三维动画，而该视频则会引导使用者在电缆井中如何找到该电缆接头，并且也可以是一个视频教学或者动画教学，教使用者如何在该电缆接头上进行相关作业。这样的设置，使得使用者(或者工作人员)可以非常直观的了解目标电缆井的现场情况，并可事先熟悉所要进行的操作，做到心里有数，可以大大的提高工作效率。

另外，电缆井剖视图还可显示电缆沟深、宽的数据，还可标注电缆支架长、支架距离沟道底部的距离、支架与支架之间的距离等数据。

在上述数据库的基础上，利用目录树模块，可以进一步实现对上述数据的目录树管理。在所述数据库的基础上，以变电站为独立单位，以变电站电缆层出线为二级目录，逐级建立目录树：

第一级：变电站；

第二级：变电站电缆层所有馈线；

第三级：所述馈线的二级电缆段；

第四级：二级线路以下的电缆段；

电缆所经过的电缆井、管沟和拐点按顺序录入所述目录树。在形成目录树以后，所有的电缆、电缆段等都应属于该目录树上的一段或者几段。并且，电缆的编号也可以参考该电缆在该目录树中的位置进行编号。

有了上述的目录树之后，对于每一个电缆或电缆段(整条电缆的一部分，即从目录树上的一个节点到另一个节点)，利用走向图模块，都可以生成相应的走向图。如图2所示，依据所述目录树，在所述基础地理信息图层之上生成描述所述电缆走向的走向图，为使走向图的图层与电子地图模块的基础地理信息图层所表示的位置相一致，需使两图层上的同一坐标点在同一位置上显示。

如图2所示，所述走向图可包括四个图层：

线路层，表示所述电缆或电缆段的地理延伸轨迹与延伸方向；例如图2中用虚线表示的电缆延伸方向。

设备层，表示电缆经过的电缆井、管沟、拐点及设备；例如图2中的八一路0006#的位置标记、文化路0026#的位置标记等。

参照层，表示电缆所经过的参照物，所述参照物包括建筑物、河流和道路；参照物也可选择相关工作人员所熟知的一些著名建筑、道路或者河流上的桥梁等，在找到这些参照物以后，再相对于这些参照物寻找相应的电缆井，就会更容易，更高效。

标注层，用于标注所述电缆的相关信息、所述电缆经过的所述电缆井、设备、拐点和参照物的相关信息及所述关联信息的链接，例如各电缆井的编号，变电站的名称等，例如图2中的八一路0006#的位置标记旁的电缆井名称标注“八一路0006#”、文化路0026#的位置标记旁的电缆井名称标注“文化路0026#”等。

本发明的城市电网地理信息系统，也可以同时显示两个或者两个以上的电缆(电缆段)，以两个为例，当所述两个电缆段有交叉时，如果该交叉是发生在某一电缆井，则由该电缆井的剖视图，可使使用者清楚的知道这两个电缆之间的空间拓扑关系。如果交叉发生在电缆沟，则与电缆井相同。如果这一交叉发生在其它的空间，例如地下直埋，则与电缆井相同，提供直埋空间的剖视图。如图2所示的走向图中，各标识上均关联有相应信息，例如电缆井标识上关联有电缆井的剖视图信息，使用者可点选所述走向图中的所述电缆井标识，来具体了解该电缆井内部的情况。

本发明的城市电网地理信息系统，所述城市电网地理信息系统还包括维护模块，所述维护模块用于对电缆改接、新增和移除时更新所述数据库、目录树和走向图。

所述数据库模块内还建立和维护有数字化地面标识信息的数据库，所述数字化地面标识信息包括敷设位置、敷设时间、标识内容、地下电缆信息、管沟资源信息、电子编码及读取记录的信息。数字化地面标识的设置，可以方便工作人员在现场识别所要寻找的相关电缆，以及便于工作人员了解相关电缆的走向。工作人员到达现场后，通过阅读器扫描上述的数字化地面标识，即可确认该电缆是否为所要寻找的目标电缆，增加了电缆识别的准确性并提高了工作效率。

本发明的城市电网地理信息系统，所述显示模块高亮显示所述走向图的设备、电缆井、电缆井内电缆接头及电缆盘余、拐点的位置。也可以在某一显示画面时，对同一类的设备同时进行高亮显示，以便于使用者进行操作。

本发明的城市电网地理信息系统，还可以具有其它的模块或单元，例如提供查询与统计功能的查询统计单元，在工作人员找到一个并不熟悉的电缆井时，可以通过阅读器，将其数字化地面标识信息传回，由查询统计模块进行查询，即可获知其相应的电缆信息。同时，上述的查询统计模块，还可以提供基础数据的上层应用，用于对所述电缆信息、电缆井信息、管沟资源信息、设备信息和变电站信息进行查询与统计及基础数据的上层应用，例如路线安排、数据记录、工作状态监督和数据汇总等功能。

本发明的城市电网地理信息系统，所述的照片与视频等还可以为现场照片、电缆轨迹视频、沟道内工况照片、现场录像、数字化地面标识的照片、电缆标牌照片、井盖照片等。

以上介绍的是城市电网地理信息系统，而本发明的城市管线地理信息系统，其管线类似于城市电网地理信息系统中的电缆，管线井类似于电缆井、中继站类似于变电站，而且其它的如剖视图、挂牌信息、目录树及走向图等，均可与城市电网地理信息系统采用相同的数据采集与结果生成方法。而对于管路，其数据库中可以增加其直径等信息。

本发明的技术方案已由优选实施例揭示如上。本领域技术人员应当意识到在不脱离本发明所附的权利要求所揭示的本发明的范围和精神的情况下所作的更动与润饰，均属本发明的权利要求的保护范围之内。