一种建立城市地下电力管网拓扑连通模型的方法技术

本发明专利技术公开了一种建立城市地下电力管网拓扑连通模型的方法，包括一：电力管网空间数据的采集，拓扑关系模型的空间数据主要来源于地图和文档数据；二：建立城市电力管网拓扑关系模型，建立电力管网基类和要素属性信息基类；三：建立电力管网数据模型，建立描述电力管网、电力管网网段和电力管网结点实体；四：通过几何拓扑关系验算，自动生成电力管网实体和电力管网结点实体，划分拓扑关系类型建立电力管网几何拓扑模型。本发明专利技术通过建立电力管网几何拓扑关系模型，对电力管网数据进行有效分析后，建立了电力管网数据模型，并通过这两个模型的有机结合，形成了基于矢量图的城市电力管网拓扑关系模型。同时，本文建立拓扑关系的方法也可推广到其它基于拓扑模型的GIS应用系统应用领域。

【技术实现步骤摘要】
【专利说明】
： 本专利技术涉及一种建立拓扑连通模型的方法，尤其涉及一种建立城市地下电力管网拓扑 连通模型的方法。
技术介绍
： 城市地下电力管网主要呈立体交叉网状分布，在地下构成了一个复杂的空间体系，具 有分布集中性和不可见性的特点。拓扑连通模型是建立在电力设施空间数据模型基础之上 的，面向电力管网系统各种应用的，表达电力设施之间拓扑连接关系的模型。城市地下电力 管网拓扑连通模型以电力设施空间数据模型为基础，以面向对象的方式表达电力设施。电 力管网拓扑模型的建立是电力管网分析的前提和基础，合理的拓扑表达可以完整存储电力 管网拓扑信息，快速灵活的进行电力管网分析与计算。传统GIS以点、线、面为研究对象， 以几何对象之间的空间位置关系作为空间拓扑连通性分析的基础，应用到电力管网接线复 杂，电气设备众多的情况，既不能正确表达拓扑关系，同时信息冗余度大，更新周期长。
技术实现思路
： 本专利技术的目的在于克服上述已有技术的不足而提供一种建立城市地下电力管网拓扑 连通模型的方法，本专利技术将几何拓扑分析和网络拓扑模型有机整合为一体，为用户提供了 方便快捷建立拓扑模型的方法；通过该模型有效管理电力管线数据，为GIS应用系统提供 了坚实的基础；本专利技术也可推广到其它基于矢置图拓扑模型的GIS应用系统如城市交通线 划、通讯和有线电视网络的管理中去。 本专利技术的目的可以通过如下措施来达到：一种建立城市地下电力管网拓扑连通模 型的方法，其特征在于其包括以下步骤： 步骤一：电力管网空间数据的采集：电力管网空间数据来源于地图和文档数据； 电力管网空间数据具体包括：图形元素、注记和属性信息； (1) 图形元素：指可以抽象的描述现实世界中物体位置的元素，包括数字制图中的点、 线、面状要素； 1) 点要素： 点要素是有特定的位置，维数为零的物体：包括单位标志（高层建筑、医院、学校、一般 单位、政府部门和公安局派出所这些地标性的物体）和管线节点； 2) 线要素： 线要素是GIS中常用的维度为1的空间组分，表示对象和它们边界的空间属性，由一系 列坐标表示：包括电力管网，地图网格； 3) 面状要素： 面状要素也称为多边形，是对湖泊、河流、地块一类现象的描述，通常在数据库中由一 封闭曲线加内点来表示，包括建筑物(指在图上有平面形状的建筑物)、小区、水域(江湖河） 面和城市区划； (2) 注记：是标在特定位置的文字，用于标明图形元素的名称； (3) 属性信息：属性信息与单个的图形元素相联系，标明该图形元素的主要特性； 以上各项数据中，第1项图形元素为空间位置信息，第2项注记和第3项属性信息为空 间属性信息，作为步骤二的数据输入； 步骤二：建立城市电力管网数据基类，城市电力管网数据基类由电力管网基类和电力 管网要素属性信息基类构成； 电力管网基类封装了所有空间位置信息的数据以及对这些数据的操作；电力管网要素 属性信息基类封装了所有空间属性信息以及对这些属性的操作； 电力管网基类包含点状实体、线状实体、面状实体和特征点三类数据；点状实体由节点 和指明节点特征的点标记组成，节点由几何坐标构成，几何坐标由X (精度值)、y (炜度值） 和z (高程值）字段构成，点标记由几何坐标和文本信息标注构成；线状实体由弧段和指明 线特征的线标记组成，弧段由一系列节点组成，线特征标记由几何坐标和文本信息标注组 成；面状实体由多边形和指明面特征的面标记组成，多边形由一系列弧段组成，面特征标记 由几何坐标和文本信息标注组成；其中特征点由点标记、线标记和面标记构成，点标记除包 括点状实体的文本信息标注外还包括单位标志文本信息标注；线标记除包括线状实体的文 本信息标注外还包括地图网格文本信息标注；面标记包括建筑物、小区、水域面和城市区划 的文本信息标注； 电力管网要素属性信息基类包括，点状实体属性、线状实体属性、面状实体属性和特征 点属性；点状实体属性存储点状实体的主要属性信息，能够准确的描述节点的属性特性； 线状实体属性存储线状实体的主要属性信息，能够准确的描述弧段的属性特性；面状实体 属性存储面状实体的主要属性信息，能够准确的描述弧段的属性特性；特征点实体属性存 储特征点实体的主要属性信息，能够准确的描述特征点实体的特性；电力管网要素属性信 息基类所包含的属性如下表：步骤三：建立电力管网数据模型，在步骤二中的建立的电力管网数据基类的基础上进 行扩充，建立描述电力管网、电力管网网段和电力管网结点实体的数据类，其中： 所述步骤三中建立电力管网数据模型的方法：地理实体是描述地理地物的最小单位， 地理实体包括电力管网、电力管网网段和电力管网结点三类地理实体，ArcGIS产品线为 用户提供一个可伸缩的，全面的GIS平台，地理数据库（Geodatabase)是ArcGIS的原 生数据结构，并且是用于编辑和数据管理的主要数据格式，是一套获取和管理GIS数据 的全面的应用逻辑和工具，为了描述这三类地理实体，利用ArcGIS中提供的地理数据库 (GeoDatabase)和网络数据集（Network datasets)以及 Polyline、MapPoint、Polygon 三 种类型的数据类型，在电力管网数据基类的基础上建立描述电力管网、电力管网网段和电 力管网结点地理实体的几何信息类库，以此类表达地理实体类，这些地理实体类就具备了 这些实体类为我们提供的各种实体显示、编辑功能； ArcGIS中提供的地理数据库（GeoDatabase)定制要素各自的行为和方法，以及要素之 间的确认规则、连接规则和空间关系，并且生成集合网络，当要素移动时，边与边的连接关 系能够被维护，相关的几何坐标自动地修改；网络数据集由Junction和Edge组成，Edge是 织成网络的各种相互连接的线要素，Junction是Edge的终止点要素，Edge总在Junction 处相交，Edge和Junction共同标示电力管网； 建立步骤： 1. 在 ArcGIS 中新建 GeoDatabase 数据集，命名为 Underground Electric Network; 2. 在 Underground Electric Network 中新建 FeatureDatasetes 要素集，命名为 UEN ; 3. 在UEN中新建MapPoint要素，命名为ElectricCablePoint，此要素表示电力管网 结点；新建Polyline要素，命名为ElectricCableLine，此要素表示电力管网网段；新建 Polygon要素，命名为ElectricCablePolygon，此要素表示面状要素； 4. 根据ElectricCableLine新建Network Dataset网络数据集，生成时命名为UEN，生 成后生成两个要素文件UEN_ND和UEN_ND_junctions，其中UEN_ND为Polyline要素，UEN_ NDJunctions 为 MapPoint 要素； 5. 对ElectricCablePoint和ElectricCableLine进行属性扩充，具体扩充内容如下 表； 电力管网段数据和电力管网节点数据既是空间数据，又是网络数据的重要组成部分， 是最为核心的数据，电力管网段数据扩展后本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种建立城市地下电力管网拓扑连通模型的方法，其特征在于其包括以下步骤：步骤一：电力管网空间数据的采集：电力管网空间数据来源于地图和文档数据；电力管网空间数据具体包括：图形元素、注记和属性信息；（1）图形元素：指可以抽象的描述现实世界中物体位置的元素，包括数字制图中的点、线、面状要素；1）点要素： 点要素是有特定的位置，维数为零的物体：包括单位标志（高层建筑、医院、学校、一般单位、政府部门和公安局派出所这些地标性的物体)和管线节点；2）线要素：线要素是GIS中常用的维度为1的空间组分，表示对象和它们边界的空间属性，由一系列坐标表示：包括电力管网，地图网格；3）面状要素：面状要素也称为多边形，是对湖泊、河流、地块一类现象的描述，通常在数据库中由一封闭曲线加内点来表示，包括建筑物（指在图上有平面形状的建筑物）、小区、水域（江湖河）面和城市区划；（2）注记：是标在特定位置的文字，用于标明图形元素的名称；（3）属性信息：属性信息与单个的图形元素相联系，标明该图形元素的主要特性； 以上各项数据中，第1项图形元素为空间位置信息，第2项注记和第3项属性信息为空间属性信息，作为步骤二的数据输入；步骤二：建立城市电力管网数据基类，城市电力管网数据基类由电力管网基类和电力管网要素属性信息基类构成；电力管网基类封装了所有空间位置信息的数据以及对这些数据的操作；电力管网要素属性信息基类封装了所有空间属性信息以及对这些属性的操作；       电力管网基类包含点状实体、线状实体、面状实体和特征点三类数据；点状实体由节点和指明节点特征的点标记组成，节点由几何坐标构成，几何坐标由x（精度值）、y（纬度值）和z（高程值）字段构成，点标记由几何坐标和文本信息标注构成；线状实体由弧段和指明线特征的线标记组成，弧段由一系列节点组成，线特征标记由几何坐标和文本信息标注组成；面状实体由多边形和指明面特征的面标记组成，多边形由一系列弧段组成，面特征标记由几何坐标和文本信息标注组成；其中特征点由点标记、线标记和面标记构成，点标记除包括点状实体的文本信息标注外还包括单位标志文本信息标注；线标记除包括线状实体的文本信息标注外还包括地图网格文本信息标注；面标记包括建筑物、小区、水域面和城市区划的文本信息标注；       电力管网要素属性信息基类包括，点状实体属性、线状实体属性、面状实体属性和特征点属性；点状实体属性存储点状实体的主要属性信息，能够准确的描述节点的属性特性；线状实体属性存储线状实体的主要属性信息，能够准确的描述弧段的属性特性；面状实体属性存储面状实体的主要属性信息，能够准确的描述弧段的属性特性；特征点实体属性存储特征点实体的主要属性信息，能够准确的描述特征点实体的特性；电力管网要素属性信息基类所包含的属性如下表：步骤三：建立电力管网数据模型，在步骤二中的建立的电力管网数据基类的基础上进行扩充，建立描述电力管网、电力管网网段和电力管网结点实体的数据类，其中：所述步骤三中建立电力管网数据模型的方法：地理实体是描述地理地物的最小单位，地理实体包括电力管网、电力管网网段和电力管网结点三类地理实体，ArcGIS产品线为用户提供一个可伸缩的，全面的GIS平台，地理数据库（Geodatabase）是 ArcGIS 的原生数据结构，并且是用于编辑和数据管理的主要数据格式，是一套获取和管理GIS数据的全面的应用逻辑和工具，为了描述这三类地理实体，利用ArcGIS中提供的地理数据库(GeoDatabase)和网络数据集(Network datasets)以及Polyline、MapPoint、Polygon三种类型的数据类型，在电力管网数据基类的基础上建立描述电力管网、电力管网网段和电力管网结点地理实体的几何信息类库，以此类表达地理实体类，这些地理实体类就具备了这些实体类为我们提供的各种实体显示、编辑功能；ArcGIS中提供的地理数据库(GeoDatabase)定制要素各自的行为和方法，以及要素之间的确认规则、连接规则和空间关系，并且生成集合网络，当要素移动时，边与边的连接关系能够被维护，相关的几何坐标自动地修改；网络数据集由Junction和Edge组成，Edge是织成网络的各种相互连接的线要素，Junction是Edge的终止点要素，Edge总在Junction处相交， Edge和Junction共同标示电力管网；建立步骤：1.在ArcGIS中新建GeoDatabase数据集，命名为Underground Electric Network；2.在Underground Electric Network中新建FeatureDatasetes要素集，命名为UEN；3.在UEN中新建MapPoint要素，命名为ElectricCablePoint，此要素表示电力管网结点；新建Polyl...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：吕卫民，康凯，胡金东，郭晶，曹检德，张婷婷，田书然，刘俊旭，王冠宇，梁小雨，高义新，邵华强，杨毅，吴雷平，廉伟，宋峰，张明耀，徐桢，刘杰，
申请(专利权)人：国网山东省电力公司烟台供电公司，国家电网公司，
类型：发明
国别省市：山东;37