摘要：国家电网的规划发展需要实现与生态自然的和谐相处，目前，很多输变电工程在环境敏感区进行施工作业，存在造成环境损坏的可能性，为了缓解这一状况需要，建设生态电网规划辅助决策系统。因此，本文提出了基于GIS的生态电网规划辅助决策系统设计，通过GIS的识别作用，提前判断电网有可能造成的环境影响，避免电网建设后发现其对环境的污染情况。
关键词：GIS；环境污染；生态电网规划；辅助决策系统
Design and implementation of ecological grid planning assistant decision system based on GIS
Abstract：The planning and development of the national grid needs to achieve harmony with the ecological nature.At present，many power transmission and transformation projects are carried out in environmentally sensitive areas，which has the possibility of causing environmental damage.In order to alleviate this situation，it is necessary to build an ecological grid planning assistant decision system.Therefore，this paper proposes the design of GIS-based decision-making system for eco-grid planning.The GIS identification function can be used to judge the environmental impact of the grid in advance，so as to avoid the environmental pollution after the grid construction.
Key words：GIS；environmental pollution；ecological grid planning；auxiliary decision system
1.基本概念综述
1.1地理信息系统
地理信息系统（Geographic Information System，GIS）是一种特殊的空间信息系统，以计算机等软硬件为载体，对地球环境中整个空间内的信息数据进行采集、储存、处理、显示的技术。该技术目前已经广泛应用于很多领域，并取得了良好的效果。
1.2辅助决策系统
将互联网技术、网络通信智能和自然语言处理作为系统运作的前提，把决策主题当作运作核心，构建一个以知识库和模型分析库，在这个库存中不断完善辅助决策系统，为项目作业提供三百六十度无死角的决策支持和理论基础，同时也为行业机构或者政府单位的下一步决策提供理论助益。
1.3生态保护红线
生态保护红线是我们国家生态保护的重要方针，国家已经出台了严格的生态保护制度，对经济发展过程中出现的生态利用、环境质量监督进行更严格的监察，以此实现人与自然、经济发展与自然的双向和谐。生态保护红线作为一个特殊的存在有完整性、约束性、平衡性、增效性的特征，这几个特征贯穿于整个系统中，在经济发展的过程中出现。
1.4环境敏感区
环境敏感区就是指根据法律和某些标准设立的区域，基本上是对各级各类自然、文化保护基地，以及建设项目中的某些污染因子特别敏感的区域。环境敏感区一般分为三类：首先是各地市自然保护区、世界文化和自然遗产基地、饮用水资源保护区等。第二类是农田保护区、草原和森林聚集地、地质公园、水产聚集地等。第三类主要集中在人们的自生活区，生活区中的医疗、教育、科研、行政等单位等。
2.研究背景
党的十九大报告中指出要加强生态文明制度建设。目前，输变电工程建设中因跨越法律禁止的生态红线一级管控区或选址选线没有避开居民区引发的纠纷而被迫改线或调整保护区的案例时有发生，这些现象的出现造成了工程投资浪费和延误工期等问题。分析其原因，大多是由于在工程选址选线、环境影响评价等阶段，对环境敏感区域识别存在遗漏和误判所引起的。现阶段环境敏感区识别主要依赖历史数据和现场踏勘来决定，但资料数据获取难和现场踏勘不全面且存在误差的问题，严重制约了识别的正确性。为了实施可持续发展战略，充分考虑电网规划可能涉及的环境问题，从源头预防环境污染和生态破坏，提出电网规划实施的环境保护对策，必要时提出规划调整的建议，促进经济、社会和环境的全面协调可持续发展，以协调湖北省电网建设与经济增长、社会进步与环境保护的关系，达到电网、社会、环境三者的和谐发展的目的，需要从宏观角度对电网建设进行全面把控。与环境功能区划协调是电网环境管理前期工作的一个重要内容，其中最重要因子就是它们之间的地理位置关系，位置关系的确定需要合理分析电网各项性能参数和走向以及敏感点的范围和性质等，因此迫切需要开发基于国网GIS系统的电网规划生态敏感因子的管理系统。GIS是整个框架的基础，GIS能通过收集环境敏感区的功能区划图，对功能区划图进行全图矢量化处理，完成用点、线、面的展现形式表达地物，并赋予其相关的属性信息。
在国家生态保护红线规划方针的指导下，本系统基于地理信息系统框架，结合系统和平台分析得出输变电工程对于环境敏感去的影响程度，兼顾环境敏感区和电网的环境，建立智能动态的数据库。在现有电网环保GIS平台的基础上，快速、全面的识别预设范围内的所有环境敏感区，及早对敏感区进行避让和保护。在成果应用方面，本文系统具备智能动态的分析能力，可以在输变电工程规划、可研、设计阶段的选址选线辅助分析、环境敏感区识别、方案评审等方面提供理论依据和数据支撑。在输变电工程规划和实施过程中，合理设计工程建设方案，避免变电站及线路施工建设不必要的跨越法律严格禁止的环境敏感区以及由于设计疏漏引起的不必要的环保纠纷问题，同时为电网环保管理工作提供优化平台和大量基础数据成果的应用将全面提升电力走廊通道环境友好性，实现重要环境信息高效统一管理，最终为输变电工程环境风险控制、环保优化设计、电网环保技术监督、环境影响评价、竣工环保验收等实际工作提供强有力的支撑，应用前景广阔。
调研现有电网GIS平台的数据库建设以及可以实现的功能，研究环境敏感区数据库与现有电网GIS平台的结合方案，在现有电网GIS平台的基础上，利用计算机技术进行敏感区的自动识别、分析和统计，以更快速、全面的识别预设范围内的所有环境敏感区，尽可能的及早对敏感区进行避让和保护。将环境影响自动计算分析软件和环境敏感区地理信息系统结合，对识别出来的输变电工程环境敏感点自动预测分析其环境影响，实现输变电工程环境影响的自动计算和分析，在选址选线阶段和路径调整时快速、及时、准确评估输变电工程对环境敏感点的影响。
3.基于GIS生态电网规划辅助决策系统
3.1架构原则
1、电网业务数据与空间数据的无缝融合
相较于以往的系统存储，电网系统业务数据的使用集中在CAD工程软件的使用上，如果是基于GIS生态电网规划辅助决策系统中，电网的规划也业务数据凝合成一个整体，便于电网企业的电网数据工程管理。
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2、系统功能的逻辑复用
电网业务的增加造成的电网规划系统的复杂性，GIS具备将复杂的子系统进行多次分割，分成多个不可再分的小模块，不同的小模块之间却可以运用同样的功能系统。这是提高工作效率，降低开发成本的体现，每个功能的内聚性会增加系统功能的逻辑复用能力。
3、丰富的可扩展性
社会的发展决定了电力资源的需求将越来越大，为了满足该趋势，需要对电网规划设计进行不断优化，因此GIS丰富的可扩展性将被利用，把采集到的数据格式和功能集中到GIS生态电网规划辅助决策系统中。
3.2系统架构
上面我们简短的阐述了三条原则，同时总结电网规划工作的特性发现电网有数据库大、业务处理麻烦、决策所采取的信息多元化等特点，基于此构建系统架构，分别是数据访问层、业务逻辑层和表现层。
3.2.1数据访问层
GIS作为一个可以进行数据访问的骗过太，能有效地进行海量的数据管理操作，为实现精准、高效的空间查询分析做准备。地理信息数据库由四个方面组成，分别是使用者信息，电网信息数据库，基础地理信息系统平台和统计成果。这四个数据层负责实现数据的存储和查询功能，其中用户信息数据库和电网信息库的主要数据存储在 Oracle中，图形数据则存储于空间数据库中。基础地理信息系统中包括我国某些地区的地形、水文、房屋、河流等，对杆塔拐点数据的矫正包括各拐点的空间分布和相互关系，并把生态保护红线中的环境敏感区加入数据访问层。
3.2.2业务逻辑层
业务逻辑层是对现行的电网项目进行抽象处理，为上层业务的需要提供各种可服务的支持，这种支持包括服务器和元件，其功能是为电网的规划发展提供相应的数据处理服务，业务逻辑层中是GIS通过相关技术实现了电网业务中的抽象处理，帮助计算机形成识别模块。
3.2.3表现层
表现层是整个电网系列规划中用以展示空间数据分布的层面。，这一层面上的工具能开发出针对各个用户需要的逻辑层次，在基础地图上展示之前所整合的信息，对这些信息进行查询和检索，实现电网系统建设的数据支持。
4.系统功能设计
4.1系统框架的核心技术
4.1.1分析环境影响敏感区域的分布数据
输变电工程存在点多面广，涉及区域环境敏感的特点，而且还会涉及到自然保护区、文物古迹、水源地保护区等特殊敏感区和人口密集村落或零星住户，而且此类敏感区随当地经济社会的发展，变化较大。搜集完整的法律禁止跨越的自然保护区等特殊敏感区并将其矢量化，以及尽量保持民居等敏感区数据的及时更新，工作量十分繁重，也是整个研究的基础。
4.1.2建立优化的数据库框架
对环境敏感区数据库进行结构设计，保证其结构合理，数据层次清晰，调用方便，统一坐标系，将矢量化后的各类敏感区数据录入数据库，建立敏感区专题数据库，并预留有足够的拓展接口，可与电网GIS平台、电网环保管理信息系统对接。
4.1.3内外网数据安全防护及信息交互
该系统移动便携终端的研发，对信息内网服务访问需求较高。在开发移动便携终端过程中，需要充分考虑内外网数据处理机制的不同，在保证数据安全的前提下，实现内网后台数据与外网实地数据的交互、审核、上传以及覆盖、增量更新。
4.2基于GIS的电网数据管理与规划
对GIS的电网数据管理与规划，本文从三个层次上进行分析，分别是数据采集、数据显示和数据编辑。数据的采集及其质量控制，是保证地理信息系统数据库中的数据在内容与空间上的完整性数值逻辑一致性与正确性的基础。GIS的数据库建设在总体占比中高达百分之六七十，所以采用GIS能实现信息的共享和自动化，为电网的分布规划提供重要的参考。数据显示很明显是为了工作人员能掌握清晰直观的画面，对现行的电网信息有清楚的理解，实现电网数据的科学管理和科学使用，同时，为了数据能得到更好的展示和使用，需要对地理信息系统中的数据进行放大，缩小，旋转，飞行等基本操作，以便于打印操作或者被移动端使用。数据编辑操作主要为了满足使用人员在工作中能进行环境敏感区的优化处理。由于整个方案不可能是一成不变的，需要在据地理信息系统平台的基础上，根据电网施工的实际需求，对需要展示地区进行细化，突出重要的细节信息。因此，数据编辑利用一系列的操作对需要修改的数据进行处理，直到满足实际需要。具体的数据编辑体现在对地图点上的平移、增删、位置整理、移动上，还有对GIS中涵盖的空间数据进行实体编辑。
4.3电网查询与维护
电网通过发电厂和变电站产出电力，利用杆塔拐点和输电线完成电力的输送，这几个主要元素构成了整个电网亦构成了其多元化的网络结构。电网查询需要利用现行的输变电设备，在需要的时候，快速查找出制定的名称，了解该电路的相关信息，并把这个输电设备进行准确定位，以便在后续中继续查询使用。而电网的维护则是电网建成后出现的信息错误或者属性信息差异的修正，根据影像地图对某些出现差错的数据进行校正处理。这里值得一提的是，输电线路在进行维护矫正时，不仅能用手工的按时对电网数据进行处理，还能通过数据的搜索将每个杆塔拐点的信息呈现出来。
4.4智能生态电网辅助决策设计
传统的电网规划的指导方针是更多突出其紧急利益，在整个规划设计过程中，线路的安全和成本的节省是主导，因此没有重视该规划设计可能造成环境破坏。是因为以前电网在规划中更多想突出经济利益，在规划过程中尽量多的考虑线路的安全和成本的节省，对有可能造成的环境影响没有放在突出重视的位置上。早在“十二五”期间，国家就已经强调了生态保护红线和经济发展的相互关系，十九大又再一次的强调了人与自然和经济与自然的和谐发展，因此生态电网规划辅助决策系统中加入了只能电网规划设计板块，为了缓解电网建设中对生态的破坏问题，在敏感区采用GIS缓冲分析对其进行评测，利用免疫算法对线路规划进行辅助和设计，除此之外，对不在一个等级的电压选址亦有不同程度的帮助。
结语
综上所述，本文研究了GIS生态电网规划辅助决策系统中的方法和规划，以GIS技术为基础，但随着GIS功能不断完善和成熟，未来电网规划将有更大的提升空间。
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论文作者:徐桂彬1,李华锋1,臧玉魏2,谢连科2,白晓春3
论文发表刊物:《电力设备》2019年第15期
论文发表时间:2019/11/25
标签：电网论文; 数据论文; 环境论文; 敏感论文; 系统论文; 生态论文; 信息论文; 《电力设备》2019年第15期论文;