第1章 绪 论
1.1 选题的依据和研究的必要性
现在随着社会的进步电网遍布全国的城市乡村、接连千家万户。电网资源分布、电力线路走向以及电塔的位置等无不涉及到地理信息。社会用电量的快速增长，电网涉及的领域迅速增加，构成电力的网络设备日趋庞大，电网企业已明显觉察到传统的电网管理手段的不足。迫切需要创新技术，改进管理方式，提高工作效率，于是 GIS 技术成为了必然选择。为贯彻《国家电网公司“十二五”信息发展规划》，落实国家电网公司信息化“SG186”工程的实施，实现“数字化电网、信息化企业”的目标，建设满足 “统一智能电网”的需要，国家电网公司组织开发电网 GIS 空间信息服务平台[1]。这个平台建成以后可以实现数据的管理与查询、成果评价、智能化分析、预测预报、数据结果输出等功能， 电网 GIS 平台的建设包括平台的部署、数据采集和处理、数据入库、培训等工作。其中数据采集、处理和入库工作是电网 GIS 平台建设中最重要的环节，也是投入时间和精力最多的一项。这里所指的数据主要指的是：基础地理空间数据、电网资源空间数据、电网资源属性数据、电网资源拓扑数据、平台管理数据及文档数据六种类型。在电网 GIS平台项目部署实施开始之前，需提前对电网 GIS 平台的建设数据等进行搜索查找和准备，以保证平台部署和实施工作快速顺利开展[1]。
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1.2 国内外地理信息系统研究的历史及现状
地理信息系统（Geographical Information System，GIS），也被称为“地学信息系统”[2]。它是一种非常重要的空间信息系统，是从 20 世纪 60 年代中期发展起来的一门多技术交叉的空间信息科学。GIS 主要有四部分构成：计算机系统（硬件和软件）、地理空间数据和用户 (也包括系统管理者)[3,4]。GIS 通过对地理数据的集成、存储、检索、操作和分析处理，最后生成并输出各种所需要的地理空间的信息，从而为电力部门、土地管理部门、资源管理部门、环境监测部门、交通运输、城市规划以及政府行政管理部门等提供参考，为工程项目的设计、规划和决策管理服务。地理信息系统具有各种各样的功能，目前已经广泛应用于现代社会的各行各业，尽管 GIS 在电力系统中的应用刚刚起步，但在电力生产和管理当中已经发挥了重要作用[5,6]。GIS 至今日已经有 50 年的发展历史，随着“3S” 技术的发展即 GIS、RS 和 GPS 更加紧密的结合，可以肯定的是，地理信息系统将会深入到各行各业，它的应用会越来越普遍。
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第2章 测绘技术在电网测量中的应用
2.1 全站仪测量的原理
全站仪的全称是全站型电子速测仪，它是及电子经纬仪、光电测距仪以及微型处理器于一体的智能测量型仪器。它由电源、测角系统、测距系统、数据处理中心、通讯接口、显示屏、储存器、输入输出部分组成。它的功能包括：测量水平角、竖直角和距离，同时拥有后方交会、放样、偏心测量、悬高测量、对边测量、面积计算等功能，测量的时候其内部的微处理设备可以对获得的倾斜距离、水平角和竖直角、垂直倾斜误差、视准轴的误差、垂直读盘的指标差、棱镜常数、气温、气压等信息加以计算处理，从而可以获得观测各项改正后的数值。电力测量中需要知道电力设备的三维坐标，即 X、Y—平面坐标、Z—竖直坐标，要用全站仪获取坐标信息，首先需要对整个测区布设控制网，求出控制网中控制点的坐标，把这些控制点作为全站仪的设站点和后视点，为提高点位的测量精度，全站仪在测站点上设站时一定要严格对中和整平，然后瞄准测量的标志，全站仪内部就可以直接计算出这些点的坐标，并通过屏幕显示出来。电力测量中点位的坐标测量的基本方法有极坐标方法、方向交会的方法、测量距离方法、方向距离交会法、直角坐标法等，在测量中，有些电力设施所处的环境是人所不能到达的地方，这是除了方向交会法之外的其它方法就无法测量这些点的坐标了。所以方向交会法是常用的测量方法，它又可以分为：在两个已知点设站求未知点的前方交会，已知一个测站点的方向角和一个已知的方向角交会两种。
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2.2 GPS 测量的原理
随着全球定位系统的问世和发展，它在测量中的应用越来越多，因为它具有定位精度高、全天候工作、高效率，同时不像全站仪那样要求测站间互相通视，所以它在测量中的应用广泛，深入到测量的各个领域。全球定位系统现在包括：美国的 GPS，俄罗斯的 GLONASS，欧盟的 Galileo，中国的北斗，好多公司的接收机为了提高定位精度，研发生产了同时接受多个导航系统型号的接收机，但 GPS 在最近还是发挥着主导作用，在电塔数据的采集过程中，用到的接收机有双星（GPS、GLONASS）的和单星（GPS）的两种，在这里只介绍一下 GPS 相关的。GPS 系统有三部分组成：空间部分（24 颗 GPS 卫星）、地面监控中心和用户部分。24 颗 GPS 卫星分布在 6 个几乎圆形的轨道上，每个轨道面分布 4 颗卫星，当卫星高度角大于 15°时，位于地面上任何地点的用户每一刻都能观测至少 4 颗卫星，GPS 卫星连续向用户播放可以实现定位的测距信号和导航电文，同时它们也接受地面监控站发送的各种信息和指令来保持系统的正常运行。地面监控中心系统的作用是：跟踪工作的 GPS 卫星，确定各个卫星的健康状况和运行轨道以及卫星的钟差改正数，进行预报后，再按照规定的格式编织成导航电文通过注入站送达卫星。用户可以通过 GPS 接收机提供的数据来测定接收机到卫星的伪距值，接收机内部根据卫星星历中给出的观测瞬间卫星在空间的坐标信息来自动计算自己的三维位置（即三维坐标）、三维运行速度和接收机的钟差等参数。
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第 3 章 数据采集内容、采集方案及实施计划......15
3.1 数据采集准备 .....15
3.2 数据采集的内容 ........16
3.3 数据采集的技术指标和原则 .........18
3.3.1 数据采集的技术指标 ..........18
3.3.2 数据采集的原则 ....19
3.4 数据采集模式 .....20
3.5 外业数据采集的内容和方法 .........20
第 4 章 数据成果提交及检查方案.....27
4.1 外业成果提交方式 ....27
4.2 数据质量的检测 ........33
第 5 章 数据处理的软件设计......37
5.1 外业数据的检查 ........38
5.2 输电设备中心点坐标计算步骤 .....40
第5章 数据处理的软件设计
电网基础数据中外业采集的数据量比较大，输入到数据库中时，要求输入电力设施的中心点的坐标，发电厂、大用户、变电站数量不是很多，采集的时候一般都是沿着围墙采集，他们不是固定的几何图形求取中心点坐标时，就很难用去求解，可以测量的点展到 CAD 中，去拾取他们的中心点坐标。前文中提到的输电设备的的数量比较多，他们的中心点位坐标求取可以用程序实现，这样就可以节省大量的人力和时间。本文中数据处理的采用的软件的开发环境是 VS2008，处理数据的程序有些用的是 C++写的，有些用的是 C#写的，关于 C++和 C#两种语言这里做一下简单的介绍：C++语言是从 C 语言基础上发展起来的，C 语言是面向过程的语言，在这个基础上 C++发展成一种即可以面向对象又可以面向过程的混合型的程序设计语言，它既可以编写系统底层方面的代码，也可以编写应用性的软件，它的语言特点有以下几个方面：
（1）C++几乎可以运用发到所有的应用程序，从文字处理应用程序到科学计算应用程序，从操作系统到开发计算机的游戏等。C++的兼容性比较好，现在很多的商业 C++库可以支持各种操作系统的环境。
（2）C++更多的说是一种面向对象的程序设计语言，它具有封装、继承、多态等特点，这使得一个程序的各个子模块之间可以相互独立、条理清晰、提高可读性和可移植性，使得程序代码的结构更加合理，减少代码的重复书写，扩充性更强，这对于一些大型软件的设计、编制和调试会很简单。
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总结
电网 GIS 建设中，需要大量准确的空间数据和属性数据，所以如何采集这些数据以及采集的方法和精度就显得至关重要，本文中在第二章介绍了现代测绘技术的各种常规技术方法以及各种测量方法的原理，第三章介绍了电网基础数据中比较重要的电力设施的采集内容和采集精度要求，第四章详细介绍了不同电网数据的测量方法，对比和分析第二章介绍的各种测量方法在不同类型的电力设备采集中的应用，选出最优的测量方案，为了保证数据的准确性提出对测量的数据的检测和抽查方案。在测量过程中严格按照规定方法施测不仅可以保证数据成果质量，同时也极大减少了返工的可能性，提高了工作效率。有些情况下增加多余观测，这样也就增加了数据的检核条件，保证了空间数据的可靠性。由于外业测量时，尤其是输电设施上的输电线都是高压线，GPS 接收机在它们正下方测量时，信号会受到电磁场的影响，往往达不到要求的精度指标，或者是输电设施所处的地理环境比较恶劣，测量时不能靠近它们，针对这些情况，文中也提到了采用三点画圆法加上测距仪或双方向法加上测距仪的测量方法，这样就可以避开高压线的正下方，也可以达到要求的精度。最终要求提交的是输电设施的中心点的坐标，而上面介绍的测量方法，一点测量除外(这种方法可以直接测出中心点的坐标)测出来都不是中心点坐标，发电厂、大用户数据、变电站测量的时候是沿着外围的围墙进行的，他们一般没有规则的几何形状，所以提取中心点坐标只能在 CAD 中进行，这些在电网数据中占得比例很小，电网数据中最多的是输电线路，所以本文第五章的程序设计主要是针对输电线路的杆塔而言的，我们知道传统数据处理方法虽然可以得到电力设备的中心点坐标，但步骤复杂，需要人工操作，工作量
