1　电力GIS技术应用概述：

　　在我国电力生产的发、输、配电活动中，配电生产一直是较薄弱的环节，随着城乡建设的飞速发展，各个行业对供电的可靠性、电能质量、工作效率和优质服务各个方面都提出了更高的要求。因此，供电企业必须进一步加快信息化建设进程，改造企业生产、管理和经营方式，使现有人力、物力和财力得到充分、合理、有效的利用。在这一生产经营信息化建设的过程中电力GIS应用技术将发挥不可替代的巨大作用。

　　1.1供电生产管理上的"基本技术矛盾"：

　　整个供电生产活动围绕着向用户安全"送电"，和向用户收取"电费"及相关费用展开。而生产活动中的"产品"───"电能"是一种不可分割的具有连续、动态特性的"物质流"，因而供电生产管理工作必须面对这样的问题：

　　A.部门设置"分散运作"

　　一方面由于电网分布于广阔的城乡地域上，且电网结构十分复杂，具体的生产活动不得不按区域、分专业来组织实施，必须设立彼此之间相对独立"分散运作"的多个级别的生产部门和机构（例如："运行维护"专业的规划设计、运行调度、设备运行维护等部门，和"营业服务"专业的业扩报装、用户报修、用电计费等部门），各部门按自己的工作需要占有相关生产信息和数据；

　　B.生产活动"集中统筹"

　　另一方面供电生产及营业工作的性质又决定了，必须对各个部门的各项工作进行"集中统筹"安排，所有部门的业务必须环环相扣，部门间传递的各种生产信息不允许出现任何差错，不然轻则引发运行事故造成经济损失，重则导致人员伤亡。

　　因此，供电生产企业业务部门的"分散运作"与"电能"物理特性要求的"集中统筹"形成了一对矛盾统一体，实际上这对矛盾是供电生产管理活动中的"基本技术矛盾"。

　　1.2阻碍生产管理水平提高的重要问题及解决方案：

　　供电生产管理活动中应对"基本技术矛盾"的措施是，在各生产部门之间建立起严密、快捷的信息沟通、共享机制。

　　A.生产信息"不全面、不一致、不及时、不正确"

　　在传统模式下,生产信息的载体是图纸、报表、语言（如调度命令等），传递方式则是手工交接。由于这种机制下信息更新滞后于生产数据的变化，因而造成了整个供电生产活动的各专业环节中，存在生产信息"不全面、不一致、不及时、不正确"的现象，从技术层面看，这是目前阻碍我国供电企业生产管理水平提高的一个重要问题。该问题不解决，我国的电力生产不仅与发达国家的差距会越拉越大，更为严重的是将影响到国民经济的整体发展水平的提高。

　　B."数字化神经网络"── "电网生产信息共享环境"

　　解决这一问题的必由之路是在生产部门之间、部门内各个生产工作岗位之间，谋求建立能够保证需要共享的信息同步更新并及时传递的"数字化信息神经网络"，换言之，即建设一个覆盖供电企业全部业务环节、贯穿整个生产流程的"电网生产信息共享环境"。在该"环境"的支持下，各生产部门的工作岗位只要分别完成自己负责的生产信息的维护更新工作，就能够及时共享到全局的动态及静态电力生产信息。

　　由于电力生产信息是以逻辑图形、地理图形、文字及数据信息来描述的，因而"电网生产信息共享环境"必须具备在地理图形信息辅助下的智能化电网图形管理及与电网图形信息耦合的设施管理等功能，具体说来就是建设一个基于分布式图形处理技术的"分布式电网生产信息综合管理系统"。同时，由于该系统的突出特点是为不同部门的不同工作人员，提供处理生产信息的协同作业工具，所以又将其称之为"电网生产信息协同处理环境"。

　　1.3 电网生产信息描述"空间"与电力GIS：

　　A.四类基本生产信息

　　一般说来，电网生产活动所涉及的信息基本可分为四种类型：设备属性类信息；设施地理分布类信息；电网拓扑结构类信息；电网运行类信息；

　　从信息技术的模型构造角度出发，人们借用数学中的"空间"概念来刻画描述上述信息的数学模型和相关应用功能函数组成的集合。简单说来就是在构造供电生产信息管理系统时，我们可以用"设备空间"描述"设备属性类信息"； 用"地理空间"描述"设施地理分布类信息"； 用"拓扑空间"描述"电网拓扑结构类信息"； 用"电物理空间"描述"电网运行类信息"。 各空间统称为"电网生产信息表述空间"，具体内容简要描述如下：

　　B.四空间构成"电网生产信息表述空间"

　　设备空间：为电网设备、设施台帐等信息管理构造的数字模型及其信息处理功能函数的集合；实现该空间的典型技术构成是关系型数据库技术，应用系统范例：电力MIS系统中的"设备信息管理子系统"。

　　地理空间：为电网设备、设施的地理分布信息（沿布图、走向图等）管理构造的数字模型及其信息处理功能函数的集合；实现该空间的典型技术构成是地理信息系统（GIS）技术，应用系统范例：传统的"电力GIS"系统。

　　拓扑空间：为电网逻辑结构信息（电系图、接线图等）管理构造的数字模型模型及其信息处理功能函数的集合；实现该空间的典型技术构成是计算机图形实时处理技术，应用系统范例："电系图（接线图）管理系统"。

　　电物理空间：为电网的电物理特性信息分析、模拟而构造的数字模型及其信息处理功能函数的集合；实现该空间的典型技术构成是电力计算分析技术、实时信息处理技术，应用系统范例："SCADA信息后处理系统"、"电网潮流计算及网络状态估计系统"等。

　　事实上四个空间是对电网生产运行特性从不同角度的抽象概括，实际应用中它们同时发生作用，因此还应有空间的叠加、耦合、映射关系存在。

　　C.传统"电力GIS"技术仅实现两个表述空间 随着计算机技术的发展，国内外电力行业技术部门自七十年代就开始尝试使用计算机技术来改善电力生产信息管理工作，而八十年代"地理信息系统"──GIS技术的兴起，又为地图的电子化管理提供了方便、高效的工具，人们便开始应用GIS技术来开发包含电网设施图形信息的计算机应用系统，这便有了传统的"电力GIS"。

　　在传统"电力GIS"系统里，电网设备、设施图形符号被标注在 "电子地图"上，设备属性信息被存于数据库中，图形与属性信息间建立了一一对应的映射关系，可以做到"点图查资料"和"查资料调图"，以及在地理图形上的一些区域分析功能（如某一范围内的设备统计等）。而"接线图"、"系统图"等描述电网逻辑拓扑信息的图形，只是另外加工的一种用于显示、输出的辅助信息，在地理图上的各种查询、分析功能无法在这些逻辑图上操作。

　　显而易见，传统"电力GIS"主要实现了"电网生产信息描述空间"之中的"设备空间"和"地理空间"及两个空间之间的映射操作功能，其模型可用图一表示：

　　经过应用检验之后，人们发现传统GIS软件实现的"电力GIS"系统作为档案资料管理工具绰绰有余，但当作为贯穿于整个供电生产环节的"生产信息协同处理环境"时，则存在很大的局限性，必须有一种专门技术来改善传统"电力GIS"对"拓扑空间"和"电物理空间"的描述能力，于是AM/FM/GIS技术作为传统GIS领域的一个分支，在八十年代末九十年代初开始在美国兴起。

　　1.4 电力AM/FM/GIS技术与电力GIS技术：

　　A.电力AM/FM/GIS实现四个表述空间 AM/FM/GIS是英文Automatic Mapping/Facility Management/Geographic Information System的缩写，有人将其直译为"自动成图与设备管理及地理信息系统"。 与传统的GIS相比，其突出技术特征是实现了全部"电网生产信息表述空间"，并支持各个空间之间的映射操作，其模型结构如图二所示。

　　值得注意的是，从GIS到AM/FM/GIS，其技术内涵已经发生了深刻的变化，其中FM实现了传统"电力GIS"的全部功能，而AM──自动映射，才是整个"自动成图与设备管理"技术的支撑核心。自动映射的主要内容包含以下几方面：

　　B.表述空间之间的信息"自动映射" "设备空间"到"地理空间"的映射：该类映射主要解决设备属性信息与设备图形信息的关联、匹配问题,实现的功能以"点图查资料"、"图数互查"、"区域统计"等为代表；

　　"地理空间"到"拓扑空间"的映射：该类映射主要是解决由电网地理结构模型，向电网逻辑结构模型转换的问题（有几何结构变化），实现的代表功能有：自"线路沿布图"生成"接线图"、"系统图"；基于逻辑图形的各种编辑、查询操作（与地理图上操作相同）；

　　"拓扑空间"到"电物理空间"的映射：该类映射主要是解决由"接线图"、"系统图"及设备属性等资料描述的电网逻辑结构模型，向电网运行状态模型转换的问题，代表功能是生成当前电网运行结构模型及"电系图"、"电源图"、"线损图"等反映电网实时运行状态的图形资料。在此类映射过程中，要对电网几何、拓扑及属性信息进行综合处理（有拓扑结构变化）。

　　C.GIS与AM/FM/GIS应用领域完全不同

　　应该说，"电力GIS"发展到"电力AM/FM/GIS"，才开始真正进入生产环节里，并引起了电力生产经营业务流程的革命性变化，而AM/FM/GIS技术本身也在电力应用需求的促动下，得以脱胎于传统GIS技术而成为一个具有相对独立性的计算机应用技术分支。简单说来，传统GIS技术与AM/FM/GIS技术在应用领域的定位上存在较大差异：传统GIS以解决地学领域（测绘、国土、环境等）应用问题为目标，适用于建设宏观、静态、稳定信息管理系统；AM/FM/GIS以解决电网、管网等城市设施控制、管理方面问题为目标，适用于具体、动态、实时信息处理系统。

　　D."电力GIS"即"电力AM/FM/GIS"

　　在国内，一方面由于技术发展历史的原因，另一方面也由于AM/FM的发音较难上口，所以电力部门至今一般还将"电力AM/FM/GIS" 应用系统称为"电力GIS"系统，因此本文后面提及的"电力GIS"系统是指"电力AM/FM/GIS"系统。

　　1.5"四个轮子"──电力GIS实用化的保障条件

　　如果将电力GIS应用系统比作一部"汽车"的话，那么电力生产中的若干实际需求就是这部"汽车"的"动力系统"；对提高供电安全可靠性和经济效益的追求则是它的"导向系统"；而要维持这部"汽车"的高效运行，还需要软件技术及应用等四个方面的支持，就好比"汽车"的"四个轮子"：

　　A.第一个"轮子"── 实用、先进的AM/FM/GIS软件平台： 一个成功的电力GIS应用系统，必须拥有技术先进、结构开放的底层AM/FM/GIS平台软件，以及产品化、实用化、可用户化的AM/FM/GIS应用软件。

　　软件平台的开放性体现在三个方面：系统结构的开放性（应用层面开放、系统管理开放、系统开发开放）；系统支撑技术的开放性（通用开发语言、工业图形库及界面接口标准、通用数据库系统）；数据结构的开放性（开放的内部数据格式、标准的外部交换格式）；

　　AM/FM/GIS底层平台内核设计的先进性和开放性，将直接影响应用系统的运行效率和应用功能，尤其要考虑到底层平台软件原厂商能否协助用户建立起实现"跨越发展"所必需的"互动创新发展机制"。

　　AM/FM/GIS应用软件则要求针对电力生产需求，以及国内供电部门传统的应用习惯，认真总结国内供电生产的基本规律，开发出定型的、产品化的电力AM/FM/GIS应用功能，同时还要求软件系统具有方便实用的用户化开发工具。

　　B.第二个"轮子" ── "互动创新发展机制"：

　　电力GIS应用系统的实用化是一项长期、细致的工作。事实上，随着我国城乡电网改造、配网自动化系统建设的全面展开，电力生产部门在实际应用中，会不断地对AM/FM/GIS这门新兴技术，提出许多前所未有的新需求、新问题，需要应用系统开发商为用户提供深入的技术支持；另一方面，由于实际的我国的电力生产活动有着浓厚的本地化文化背景特色，因此也会对电力GIS提出一些针对具体生产环节管理特征的"特殊"需求。

　　综观世界上IT技术的发展进程，这种应用需求对技术的不断牵引，恰恰是软件技术得以创新发展的根本动力。电力GIS软件开发商需要不断探索研究新的解决方案，有时甚至需要依靠对底层软件平台的功能扩充，来开发"特殊"的应用功能，从而满足不断发展的用户需求，推动电力GIS应用向深入实用化发展。

　　应该说在电力GIS应用系统建设的同时，积极促进建立健全"应用需求牵引技术创新，技术发展推动应用前进"的"互动创新发展机制"，对我国电力行业在完成产业结构调整过程中实现跨越发展的意义是十分重大的。而要保证"互动创新发展机制"能够进入平滑顺畅的良性循环，则需要在电力GIS用户、AM/FM/GIS应用开发商以及AM/FM/GIS平台软件厂商之间建立起长期稳定的密切合作关系。

　　C.第三个"轮子" ── 建立完善的系统运行支持体系：

　　真正要将电力GIS系统实用化，需要从组织上采取措施保证岗位责任、岗位培训工作的落实：

　　制订起完善的数据滚动更新、数据转换及加工质量控制标准和规范，调整生产经营岗位及优化业务流程，建立起融合于生产流程之中的数据动态更新机制，从而保证电力GIS系统中电网设施及运行状态等信息、数据的现势性、完整性、一致性及安全性；

　　电力GIS系统实用化的一个重要前提是被各个层面的生产管理、作业人员熟练掌握，因此，成功的电力GIS应用系统的建设中还应包含一项重要内容，就是要求能够随应用功能的发展对应用人员进行滚动培训。这需要开发商以雄厚的技术实力与供电企业长期合作，协助其建立能够满足从一线作业人员到高层管理人员不同要求的、适合中国供电实际情况的动态培训体系。

　　D.第四个"轮子" ── 积极促进业务流程重组活动：

　　相对于传统模式来说，电力GIS技术的应用实质是对电力生产管理中生产工具的革命性改造。而生产工具的革新必将带来生产关系的相应调整，因此，随着电力GIS系统建设进入实用化的阶段，必将引发生产业务流程重组活动的发生，所以需要从一线作业人员到高层管理人员，都能从观念上正确认识应用这一全新工具的重要意义，并采取积极主动的配合行动。事实上从国内外的电力GIS应用经验来看，如果供电企业中生产业务流程重组活动不能顺利进行的话，它的电力GIS应用项目实用化也将十分困难，甚至可以导致电力GIS项目的直接失败。

　　概而论之，在电力GIS应用系统的实用化建设中，上述四个方面的问题是至关重要的，应该引起电力部门领导及有关人员的足够重视。

2 GIS技术在电力行业的应用发展现状：

　　2.1电力GIS应用发展及认识过程

　　A.国外电力GIS处于"AM/FM/GIS应用"时期

　　国外供电行业电力GIS应用的发展可追溯到80年代初期，在经历了"CAD+数据库"的初级阶段、"传统GIS应用"的第二阶段，一直到90年代初期，开始进入第三阶段"AM/FM/GIS应用"时期。

　　今天，欧美发达国家电力企业，为增强自身竞争能力（降低生产成本、提高服务水平）而积极进行着生产经营"业务流程重组"（Business Process Re-engineering）工作，为提高电网运行的科学管理水平不遗余力地采取各种改革措施，而应用电力AM/FM/GIS技术，建立具有"数字电网"及"协同工作环境"特征的电力GIS应用系统，已成为改革工作中一种必不可少的有力武器。

　　B.国内电力GIS部分应用"AM/FM/GIS"技术

　　国内的电力GIS应用发展基本上开始于国外的第二阶段末，首先是部分电力科研部门开始对电力GIS技术进行初步探讨，进入90年代中期少数供电企业开始尝试AM/FM/GIS技术在电力行业的应用，到90年代末，国内一些大型供电企业开始在国产AM/FM/GIS软件技术的支撑下，大规模建设具有国际先进水平的电力GIS应用系统。

　　C.电力GIS需要本地化技术

　　随着电力GIS应用的不断深入，国内AM/FM/GIS软件厂商及电力企业应用部门，逐步认识到：电力GIS应用是一种直接融入现代电力生产经营活动之中的、全新的生产经营信息数字化管理工具，从应用的角度看，自底层软件平台结构到高级实用功能，都会因不同国情下电网生产运行及经营管理方式的不同而存在较大的差别。因此，电力GIS实质上是一种对软件技术"本地化"有很高要求应用技术，为了最大限度的满足实际生产的需求，最理想的电力GIS应用系统，应该是从底层AM/FM/GIS软件平台到上层AM/FM/GIS应用功能的开发，都采取面向我国电力企业实际应用需求的创新发展策略。

　　国内外许多电力企业在引进电力GIS应用技术时，由于忽视了电力GIS这种"本地化" 特征而付出了高昂的"学费"。例如，据港澳地区某电力公司AM/FM项目经理介绍，该公司在从美国引进AM/FM/GIS技术的过程中，在硬件、软件及数据转换方面直接的资金投入达一亿二千万元港币（未计算项目拖期造成的时间成本），而实用效果却未达到系统设计目标。该公司一位资深软件工程师称："没有美国原软件厂家工程师的直接参与，AM/FM/GIS系统的实用化建设工作是十分困难的"。

　　正因为电力GIS应用技术具有这种必须与具体国情相结合的"本地化" 特征，所以国外AM/FM/GIS软件难以满足我国电力部门的实际应用需求，使用国外软件建设的电力GIS应用系统，在实用化过程中将会增加许多额外的困难。

　　因此，在我国电力生产经营管理工作赶超国际水平的进程中，植根于我国电力生产实际的国产电力AM/FM/GIS软件，将起到国外软件难以替代的作用，它将是我国电网改造工程成功应用现代科技的最可靠的保障条件。

　　2.2 我国电力GIS 应用市场存在的问题：

　　A.电力GIS市场发育不平衡：

　　目前，我国电力GIS应用技术市场正在全国各地迅速展开，市场规模之大、发展速度之快是前所未有的，然而不同供电企业的技术队伍对电力GIS 应用的认识程度却存在较大差距：

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