图形数据库

图形数据库（共11篇）

图形数据库 篇1

实时协同设计技术研究则是网络支持的协同设计领域的热点研究内容之一。但由于Internet网络带宽限制等诸多方面的影响, 实时协同设计是较难实现的。

本文以分布和集中式结构混合构造了一个实时设计系统, 用SQL2000建立了一个统一的网络图形数据库。为实时协同设计提供了基础条件。

(一) 开发设计

1. 开发工具的选择

长期以来, AUTOCAD一直是主流的二维cad软件, 它提供了强大的构造、管理通用图形对象的功能以及丰富的二次开发手段。以往的二次开发大多关注工程技术, 较少涉及图形数据库技术, AUTOCAD2000版本后, 增加了VBA作为开发工具, 受到众多开发者的欢迎, 相关书籍也增多。在VBA环境中, 开发者不仅可以使用VB中的一切功能, 而且可以存取AUTOCAD的整个对象结构, 因此我们选择VBA工具实现实体数据库的开发。

2. 实体数据

AUTOCAD的基本功能是绘图, 绘出图形都是以实体的形式保存。每个实体都对应着相应的实体数据, 这些数据是有唯一编号的。在cad的DXF组码中对每一个实体都进行了相应的标识, 就如同房间号。相应的数据就存储在房间当中。本课题需要完成的主要任务就是实现图形和数据, 数据和图形的转换, 使图形和数据方便快捷的共享。图形中的实体数据包括实体的名称 (如直线、圆、块等) 、ID、点坐标、图层、线型等。

3. 数据库的连接

AutoCAD的ActiveX Automation技术允许AutoCAD与其他具有ActiveX Automation技术的外部应用程序交换数据信息。这样, AutoCAD数据信息的来源就被扩大了, 它既可以从其他应用程序获得远远超出原有的DWG等AutoCAD文件格式的数据信息, 另一方面, 也可以把自身图形文件中的信息存储到其他应用程序的文件中。一个最典型的例子就是AutoCAD可以把图形文件中的属性数据传送到Microsoft Excel中去, 并存为Excel的报表, 以便于管理。

在AutoCAD 2005 VBA中可用的数据库访问接口有三种:ActiveX数据对象 (ADO) 、数据访问对象 (DAO) 和远程数据对象 (RDO) 。本课题运用ActiveX数据对象 (ADO) 访问数据库。

(二) 实体数据处理

1. 用户事件的捕捉

设计者操作实体数据需要自动录入数据库, 对设计者操作的捕捉主要用到VBA中文档层事件。当系统中发生一个事件时, 例如:当设计者添加、删除或修改一个对象, 或者当用户执行UNDO, REDO等命令时, 文档层事件都会自动触发。课题用到文档层事件中的Begin Command、Object Added、Object Modified和Begin Close事件等。例如当删除命令开始时, 触发数据处理模块的代码如下:

2. 图形数据库的建立

图形数据库用SQL2000建立, 数据库名为tuxing, 包含四个数据结构表tuku (实体信息总表) , delete (删除实体信息表) , add (添加实体信息表) , modify (修改实体信息表) 。

实体数据信息在SQL图形数据库中的格式, 如图2所示为直线数据在tuku表中格结构。

3.实体数据的处理

要对图形空间中实体数据进行准确的处理, 需要每个实体有唯一的编号。在AUTO CAD中每个实体对应一个唯一的objectID, 因此objectID成为一个实体唯一的标识。在实体创建时, 可对实体添加扩展数据, 将实体对应的objectID号写入扩展数据, 使扩展数据成为实体的新标识。扩展数据可以由设计者赋值, 将原实体的扩展数据赋值给远端重新生成的实体, 使原实体和生成实体都具有相同的标识并在SQL图形数据库中对应唯一的数据。

(1) 添加实体数据的处理

图中, 对齿轮剖面线的自动添加、位置公差和粗糙度的标注基本没涉及, 使得齿轮参数设计不是很全面, 需要设计者自行添加部分较多。

(1) 齿轮剖面线

在VBA中, 提供了Add Hatch命令来对剖面进行添加, 命令中需要设置剖面区域, 剖面线类型, 剖面线名称及剖面关联性。剖面区域需要是由实体围成的封闭区域。程序自动完成剖切时, 需要区域选择是首尾相连依次选择。下面列举实心式齿轮上部分剖面线自动生成程序:

(2) 齿轮位置公差

VBA中提供了Add Tolerance命令来添加公差的标注, 在系统中程序自动读取设计者对齿轮位置公差参数的设置, 并把它赋值到标注当中。选择设定的位置对齿轮进行标注。跳动公差标注程序如下:

(3) 齿轮粗糙度

齿轮粗糙度的自动标注在程序段中, 用插入块的方法来进行标注, 在对齿轮绘图时, 粗糙度块, 已由后台程序读取设计者输入参数进行生成。

(四) 菜单设计

为了方便用户使用, 菜单是一种常用的方法用户只需要通过点击菜单执行程序。要通过点击菜单能够执行相应的程序, 实际上就是要凋用相应的宏。以下为菜单调用宏的程序段:

由于菜单只有在运行相应宏时才出现, 所以用AUTOlisp工具编程, 使CAD启动自动运行宏, 让新菜单栏成为系统默认菜单。使实用更方便简洁。同时可运用“work”命令对窗口直接调用。系统菜单栏如图6。

(五) 结论

本设计采用VBA技术, 基于Auto CAD平台开发出了直齿圆柱齿轮的参数化出图, 采用莱单运行模式, 方便了用户使用, 模块化设计便于程序的移植, 利用程序开发技术, 简化了齿轮工程图的绘制工作量, 大大方便了设计人员, 同时本系统同对以前齿轮出图系统中的不足进行了补充。由于开发层度有限, 系统中存在不足, 在以后的进一步开发当中完善。

参考文献

[1]张帆.AutoCAD VBA卡发精彩实例教程[M].北京:清华大学出版社, 2004.4-78.

[2]郑文纬, 吴克坚.机械原理[M].北京:高等教育出版社, 1997.24.39.

[3]成大先.机械设计手册[M].北京:化学工业出版社, 2004.142.178.

[4]叶以农.AutoCAD 2000 ActiveX与VBA参考手册[M].北京:中国电力出版社, 2001.

[5]佟士懋, 邢芳芳, 夏齐霄.AutoCAD ActiveX/VBA二次开发技术基础及应用实例[M].北京:国防工业出版社, 2006.

图形数据库 篇2

一、说教材

本节课内容选自河北大学出版社出版的《信息技术》高中版第二册第11章第5节《数据图表》部分。属于信息素养中信息加工范畴的内容，是信息素养中极为重要的内容。信息加工的内容有三，即文本信息加工、表格加工和多媒体信息加工。由此可见本节内容是教材的重点内容，另外也为以后学习信息集成和信息交流奠定基础，有承上启下的作用。

根据以上对教材的分析和新课改的要求，我确定了如下的三维教学目标：

知识目标：掌握图表的制作方法，并能根据图表分析数据。

能力目标：帮助学生建立数据之间的图形关系，能用合适的图表来表示数据，培养学生处理信息的能力，养成良好的思维习惯和行为方式。

情感目标：培养学生养成严谨的学习态度和团结协作的.作风，并在学习过程中体验成功的喜悦和“学有所用”的快乐。

根据教材内容和教学目标，我把本课的教学重点确定为图表的制作方法及步骤、图表的分析及应用。

图表的制作是本节课的基础，制作好图表才能对数据进行有效分析，分析和应用是检验学习效果的依据，所以确定为重点。

依据学生的身心发展和认知结构，我将本课的教学难点确定为图表类型、数据源、图表选项的选择与修改、运用有效的图表来表示数据，并对图表数据进行分析。

学生通常会在数据源选择、图表修改上遇到问题，以及不会用合适的图表来表示数据，所以确定它们为难点。

二、说学情

教学对象为高二学生，他们已经具有一定的逻辑思维能力，能够自主独立完成较高要求的学习任务，喜欢具有挑战的任务。通过前阶段的学习，学生具备了基本的计算机操作能力，并且，刚刚学习过“文本信息的加工与表达”，会使用工具软件Word加工处理文本信息等，这也为本节课的教学奠定了基础。

三、说教法

信息技术课是以培养学生的信息素养为宗旨。以培养学生的获取信息、处理信息、运用信息的能力。强调学生的自主学习和探究学习。因此，对于信息技术教学，我注意更新教学观念和学生的学习方式，化学生被动学习为主动愉快学习。为了更好地突出本节课的重点、难点，我采用的教学方法是：

1、先学后教，“兵”教“兵”

先学，就是让学生自学，尝试独立操作;后教，是根据学生自学效果，教师进行精讲、点评，并尽量让学生去“教”;“兵”教“兵”，就是让学生充当小老师角色，自学得较好的学生操作给其他学生看，通过示范，在学生间起到相互促进，相互影响的作用，达到共同进步。

2、任务驱动法

当学生对本节课知识点有初步了解后，利用事先设计好的由易到难的任务驱动他们去完成，让他们在完成任务的同时，掌握新课的内容，解决重点难点。

3、提问引导法

在完成任务的过程中，我通过“提出疑问”来启发诱导学生，让学生自觉主动地去分析问题、解决问题，学生在操作过程中不断“发现问题──解决问题”，变学生“学会”为“会学”。

四、说学法

我所教的高二年级大部分学生对信息技术课有浓厚兴趣，学习态度认真，肯学敢问，并具备一定的计算机操作能力，但也有个别学生遇到难题不肯思考寻求方法解决问题。针对以上的情况，我从学生学习的角度出发，指导他们更好地学习本节课的内容，具体采用如下方法：

1、示范促进法

对于学习一般的学生，他们碰到一时无法解决的问题时，让自学学得好的学生做示范操作，教师单纯的教变成学生间的学，并形成全体学生相互促进，你追我赶的学习氛围。

2、角色扮演法

结合任务驱动的教法，让学生充当小教师、决策者等角色去分析问题、解决问题，充分调动他们的积极性，提高学习兴趣。

3、探究法

图形数据库 篇3

[关键词]地理大数据图形化应用策略

[中图分类号]G633.55[文献标识码]A[文章编号]16746058（2016）340109

大数据时代到来了，地理信息技术是大数据时代的产物，是地理学科发展的新领域，地理大数据也随之进入我们的视野。所谓地理大数据，不是简单的地理数字，而是以数据形式保存的所有地理信息资源的总称。地理大数据是丰富多样的，或直接或间接地表达着地理信息，由地理大数据应用带来的新成果正不断地涌现。

对大多数人来说，地理大数据应用已不算是新事物。城市电子地图，让身在城市或向往城市的人们，轻点鼠标，就可以轻松流畅地、或详细或简单地、或放大或缩小地查阅，所求目标尽在眼前。截屏技术又让成果可以随时截取与保存。谷歌街景的地理信息展现方式令人耳目一新，立体的场景，让人如同身临其境的实物影像，连接着虚拟世界与现实空间。谷歌地球成为数字地球研制成功的典型案例，使用者趋之若鹜，用之得心应手者也不少。以数字地图为基础的汽车导航技术进入日常生活，有車一族惊奇地发现自己越来越喜欢导航的便捷与准确。所有这些都是地理大数据获得与应用的新成果、新贡献。

地理数据海量化早已引起极大关注，其可视化应用在IT领域的研究成果是有目共睹的。与地理教育教学相结合的地理数据获得与保存，也已受到教师们的关注，但在教学实践中实现图形化应用还多处于初始阶段，是值得我们深入探索的新领域。对于教育教学工作者而言，地理大数据图形化的技术不足是限制性因素之一。但是大力挖掘积累地理大数据，提高地理大数据的应用效益，是网络时代给予我们的难得机遇。地理数据图形化就是应用地理大数据有效的方法之一。

一、地理大数据图形化的含义

地理大数据图形化是指将地理信息数据转换为人们容易理解的图形图像。随着计算机图形、图像技术的飞速发展，人们现在已经可以用丰富的色彩、动画技术、三维立体显示及仿真等手段，形象地表现各种地形特征。

二、地理大数据图形化在应用中存在的问题

对于地理教师来说，地理大数据图形化应用要在教学中实施，服务于教学实践，用教学成果来检验。地理大数据图形化的应用既是培养学生的需要，也能够促进教师专业发展，让师生的学科核心素养更好地形成与提升。

地理大数据图形化过程是多途径的，图形化的成果是多彩的，应用效果也是各不相同的。我们享受大数据时代新成果的同时，也会发现地理大数据图形化应用仍存在一些问题。

1.专业性强，不易操作

地理大数据图形化应用是可视化创作的过程，专题性强，有的技术要求高，甚至对地理教师的信息技术提出不可胜任的挑战。面对庞杂的地理大数据，找不到规律，图形化时无能为力，可寻求信息技术人员相助，自身不必勉强，免得投入多，收获少，得不偿失。

不同图形比较分析是地理信息应用常见方式。相比较者应该是同类型图像资料，非同类相比显然无意义，这样的地理数据图形化反而是画蛇添足，还是直接引用原始数据更合理。

2.在应用中不同的个体应用标准不一样

中学地理课程标准中对地理信息技术要求不高。不同学校在信息技术软硬件、信息技术人员配备、网络覆盖程度等方面各不相同，实现地理大数据图形化的目标也不能一刀切。

在大数据时代，地理大数据图形化应用的前景很美好，它将更好地促进教师专业素质的发展，也将更高效地为教育教学服务。

三、地理大数据图形化的应用策略

地理大数据图形化可视应用的基础是有充足的优质地理数据资源。大数据时代的到来已实现了数据资源的积累，与地理教育教学相结合的图形化应用就有了良好的基础。所谓的图形化，是指变地理大数据为地理图表资源的过程，是在改变中应用，在应用中检验图形化效果，是力求不断完善提高的过程。它是一个创作过程，也是一个数据再加工过程。

1.在地理试题命制中的应用

地理大数据图形化在地理试题命制中应用可以开拓试题命制的素材来源，可以实现地理大数据创新式的可视化运用，可以促进地理试题原创作品的产生。数据图形化应用的试题命制方法，依托庞大的地理数据资源库设计地理图表，创设新颖的命题角度，实现了创新型试题命制的愿望。

2.在地理教育评价中的应用

地理教育评价随着网阅方式兴起，需要更新评价方式。网阅数据产生是现代地理试卷网阅评改新方式的产物，网阅数据是网络时代地理教育评价新成果，但是网阅大数据利用率低的问题十分突出。一方面网阅数据精细化程度超出许多教师关注范围，另一方面地理教师达不到全面完全应用的水平。把网阅数据图形化在质量分析中应用于评价，就会实现由枯燥大数据转变成可视化评价图表，可以解决网阅大数据有效利用的问题，是与时俱进的措施，可以实现地理网阅大数据运用效益的最大化，使其免被束之高阁。

3.在地理微课创作中的应用

在地理微课创作中，图表资料是关键要素，可通过地理大数据图形化实现海量增加微课创作素材。通过微课作品可视化展示丰富多样的地理信息，增强微课作品的吸引力，实现微课作品新的表达效果，避免数据资料的堆砌，拓展地理大数据资源的应用领域，体现地理学科特色，提高教师微课创作能力和水平，推动微课作品创新。

4.在地理课堂教学中的应用

地理大数据图形化在教学中运用，可以很好地培养学生图文转换能力。地理学科的突出特色是图像的认识与应用，图形是地理语言的突出代表，图形化体现地理学科特色。在教学过程中，地理显性信息提取与应用能力培养易于实现，但隐性信息提取与应用能力的形成需要长期艰苦努力的磨炼，困难是明显的，最好的方法是图形化应用来帮忙。以地理大数据图形化的直观教学法，降低地理教学难度，培养学生图文转换能力和地理信息提取与应用能力。

地理大数据图形化，是地理学科与信息技术整合的过程，完全不同于传统手工绘图作业，是应用恰当软件功能实现地理数据图形化的创作与应用，其应用领域是广泛的，以上只是列出地理教学中常遇到的。

不论何时何地把地理大数据图形化应用都不能离开评价系统的跟进。地理大数据图形化在试题命制中应用，在微课创作中应用，在教育评价中应用，在教学实践中应用是不是真正实现了理想的目标，能不能更好发挥大数据图形化的效益，地理大数据图形化策略落实到位程度等，有了评价系统支撑，才会让教师们更明了。同时评价过程中获得多样评估数据转化成图表方式直观表达，这也是图形化，效果也更好

[参考文献]

[1]Salman Khan.翻转课堂的可汗学院[M].刘婧，译.杭州：浙江人民出版社，2014.

[2]维克托·迈尔舍恩伯格，肯尼思·库克耶.大数据时代[M].盛杨燕，周涛，译.杭州：浙江人民出版社，2013.

图形数据库 篇4

由于计算机与GIS技术的迅猛发展, 目前GIS 软件如雨后春笋般地发展起来, 如, 国内的MapGIS、SurpMap 等软件, 国外的ArcGIS、MapInfo、AutoCAD 等软件, 都是在国内或国际市场上占有相当比例的较为优秀的GIS 软件平台, 但他们大多数被人们用于空间数据管理与应用平台的开发, 而针对已有的大比例尺地形图管理与应用的软件平台很少。本文主要结合实际应用, 利用GIS与数据库的相关技术, 提出了如何将大比例尺地形图数据管理与利用起来。

2 系统设计

2.1 系统目标

(1) 通过数据库组织、存储和管理图形数据;

(2) 通过基于图形和属性等多种方式实现数据的快速查询和检索;

(3) 实现用地、规划审批及拆迁等业务应用;

(4) 利用竣工测量、修测等数据成果对数据库进行及时更新;

(5) 实现对图层、图块及字体等对象的自动搜索及批量处理功能。

2.2 系统总体结构设计

2.2.1 系统逻辑结构

大比例尺图形数据管理系统以AutoCAD 2005为基础平台, 大比例尺地形图数据存储在图形数据库中, 专题数据库用来管理与规划等业务有关的专题数据, 如, 道路红线等。系统逻辑结构, 如图1所示。

2.2.2 系统功能模块

系统功能模块主要包括图库管理模块、规划业务模块、图层管理模块和测绘工具模块。其中图库管理模块是系统的核心模块, 负责图形数据和专题数据的存储、查询、提取、更新和输出等。规划业务是业务应用模块, 主要包括用地审批、拆迁业务、道路规划、市政规划等。图层管理模块和测绘工具模块是用来实现数据更新和业务应用等的辅助功能模块。系统功能模块, 如图2所示。

2.3 系统功能详细设计

2.3.1 图库管理模块

图库管理模块功能包括数据库设置、数据入库、数据查询、数据更新、用户管理等。数据库所管理的数据内容主要包括1∶500、1∶1000、1∶2000等大比例尺地形图数据和道路、管网、规划等专题数据。

系统提供多种数据查询方式, 包括基于图形的数据查询、基于属性的数据查询和特定查询等, 特定查询又包括楼房四角查询和控制点坐标范围查询。基于街区图的数据查询直观、快捷, 通过圆、多边形等选定查询范围, 可用于未知图名、图号及地名信息的大批量数据查询。基于属性的数据查询具体、准确, 可通过图名、图号、地名及坐标范围等属性信息进行具体或模糊的数据查询。特定查询实现精准的数据搜索, 以某一栋楼房或一个控制点为中心, 通过给定的搜索半径进行查询。

就市县级基础测绘而言, 数据更新往往比较滞后, 一方面数据更新机制不健全;另一方面数据更新手段落后, 手工更新难以保证数据精度, 甚至破坏了数据的正确性和准确性, 系统数据更新功能实现数据更新的自动化, 当更新数据涉及多幅图幅时, 系统将自动搜索需要更新的图幅, 并逐一进行更新。可接收的更新数据包括地形图修测数据、竣工测量数据等, 数据格式支出各种全站仪数据和其它以文本格式存储的数据。

2.3.2 规划业务模块

用地规划是规划业务中一项主要内容, 其底层数据要求现势性强的地形图数据。用地审批功能包括界址点线展绘、成果表输出等。界址点线展绘根据已有的界址点坐标文件, 把界址点和界址线展绘在地形图数据中, 并能够将界址点线信息、宗地面积等输出到Excel表中, 用于用地符合性审批。

道路及其它市政工程规划 (如管网) 是根据道路红线及管网等专题数据实现规划审批功能, 并将其与地形图数据叠加验证用地或建筑审批的符合性。

拆迁业务 (绘拆迁面、拆迁面汇总输出) 是利用地形图数据分类汇总各种要素的面积及拆迁总面积, 如, 房屋面积、绿地面积、经济林面积等, 以便估算整个工程的拆迁费用。用户只需在地形图中绘出拆迁范围, 系统会自动计算各类要素面积, 并可将汇总结果输出到Excel表中。

3 系统开发与实现

3.1 开发方式及主要技术路线

AutoCAD是目前世界上应用最广的CAD软件, 市场占有率位居世界第一。具有如下特点:①具有完善的图形绘制功能;②具有强大的图形编辑功能;③可以采用多种方式进行二次开发或用户定制;④可以进行多种图形格式的转换, 具有较强的数据交换能力;⑤支持多种硬件设备;⑥支持多种操作平台;⑦具有通用性、易用性, 适用于各类用户。

考虑到数据的通用性和兼容性, 该系统选择AutoCAD 2005作为系统建设基础平台, 将ArcEngine与之相结合, 采用VBA语言进行二次开发, 数据库选用MicroSoft公司的SQL SERVER为数据库平台, 同时, 利用SQL语言完成基于数据库的多种方式的数据检索与查询。以满足用户对数据的管理、查询、应用及处理等多方面的需求。

3.2 VBA语言的特点

VBA提供了可与其他启用VBA的应用程序集成的应用程序。这意味着 AutoCAD通过使用其他应用程序对象库可用作其他应用程序 (例如, Microsoft Word 或 Excel) 的 Automation 控制程序。

VBA通过AutoCAD ActiveX Automation接口向AutoCAD发送信息, 并通过 ActiveX Automation接口提供对AutoCAD的编程控制。这样就把AutoCAD、 ActiveX Automation和VBA紧密连结在一起, 提供一个非常强大的接口。它不仅能控制 AutoCAD对象, 也能向其他应用程序发送数据或从中提取数据。

把VBA集成到AutoCAD为自定义AutoCAD提供了一种易于使用的可视化工具。AutoCAD中的VBA编程由三个要素定义: ①AutoCAD本身。它提供了全面的对象, 包括AutoCAD图元、数据和命令, 但是, VBA 的基于对象的方法和AutoLISP的大不一样;②AutoCAD ActiveX Automation 接口。它与AutoCAD对象进行信息传递 (通讯) ;③VBA 本身。它有自己的一套对象、关键字和常量等的集合, 用于提供程序流、控制、调试和执行。

AutoCAD ActiveX/VBA接口与其他AutoCAD API环境相比具有以下几个优点:①速度。用 VBA 在进程内运行, ActiveX 应用程序比 AutoLISP 应用程序快;②易用。编程语言和开发环境易于使用并且随AutoCAD一起安装;③Windows 交互性。ActiveX 和 VBA 设计为与其他 Windows 应用程序共同使用, 并为应用程序之间的信息交流提供了绝佳的途径;④快速原型。VBA的快速接口开发为原型应用程序开发提供一个优良的环境, 即使那些应用程序最终用另一种语言开发。

3.3 系统开发

VBA工程通常包含每次启动 AutoCAD 时都需要的宏, 通过将 acad.dvb 文件中的某个宏命名为 AcadStartup, 即可自动运行该宏。每次启动一个新的 AutoCAD 绘图任务时, AutoCAD 都搜索并加载 acad.dvb 文件。

当前工程在VBA IDE (VBA交互开发环境) 中当前选定的工程为ThisDrawing。ThisDrawing是用于声称当前图形的VBA编程项目。在常规工程中, ThisDrawing通常指向AutoCAD的活动文档。在嵌入的工程中, ThisDrawing通过指向包含该工程的文档。该应用程序允许你编辑工程中的代码和窗体, 它也允许设定引用其它应用程序的对象模块。程序入口示例代码如下:

在VBA IDE环境中, 系统功能实现的代码编写和运行机制类似于VB, 可以引用外部组件或控件 (如, Mapcontrol) 来实现模块功能, 比如, 基于图形的数据查询功能, 如图3所示。窗体的定制及事件驱动与在VB环境中独立开发完全一致, 如, 基于属性的数据查询窗口, 如图4所示。系统菜单的开发有两种方法:一种是在CAD标准菜单文件中增加新的菜单;另一种是建立自己的菜单文件。相对比较简单, 这里不再赘述。

4 结束语

由于AutoCAD软件具有良好界面和强大图形编辑功能, 深受广大测绘用户的青睐, 但AutoCAD不是专门的测绘软件, 要使其更适合图形编制、数据管理与应用, 二次开发是一种便捷、快速、高效的方法。本文结合AutoCAD二次开发的语言特点、功能设计和技术方法, 阐述了大比例尺图形数据库的设计与开发的关键技术, 对于大比例尺图形数据的管理与应用具有一定的参考价值。

摘要：主要阐述了大比例尺图形数据库系统设计与实现的关键技术路线。以甘肃省临夏市为实例, 在AutoCAD与ArcEngine控件相结合的方式下, 利用VBA语言进行二次开发, 数据库选用SQL SERVER。

关键词：数据库,ArcEngine,VBA,SQL SERVER

参考文献

[1]http://usa.autodesk.com.[Z]

[2]http://www.mjtd.com.[Z]

[3]郭朝勇, 等.AutoCADR14二次开发技术[M].北京:清华大学出版社, 1999.

[4]李长勋.AutoCAD VBA程序开发技术[M].北京:国防工业出版社, 2004.

《表格数据的图形化》说课稿 篇5

我说课的题目是《表格数据的图形化》，主要从五个方面来说课，分别是说教材、说教法、说学法、说教学过程、说设计理念。

一、说教材

1．本节课的地位及作用

本节课内容选自河北大学出版社出版的《信息技术》高中版第二册第11章第5节《数据图表》部分。属于信息素养中信息加工范畴的内容，是信息素养中极为重要的内容。信息加工的内容有三，即文本信息加工、表格加工和多媒体信息加工。由此可见本节内容是教材的重点内容，另外也为以后学习信息集成和信息交流奠定基础，有承上启下的作用。

2．教学目标

知识目标：掌握图表的制作方法，并能根据图表分析数据。

能力目标：帮助学生建立数据之间的图形关系，能用合适的图表来表示数据，培养学生处理信息的能力，养成良好的思维习惯和行为方式。

情感目标：培养学生养成严谨的学习态度和团结协作的作风，并在学习过程中体验成功的喜悦和“学有所用”的快乐。

3．教学重点与难点

重点：1）图表的制作方法及步骤。

2）图表的分析及应用。

图表的制作是本节课的基础，制作好图表才能对数据进行有效分析，分析和应用是检验学习效果的依据，所以确定为重点。

难点：1）图表类型、数据源、图表选项的选择与修改。

2）运用有效的图表来表示数据，并对图表数据进行分析。

学生通常会在数据源选择、图表修改上遇到问题，以及不会用合适的图表来表示数据，所以确定它们为难点。

二、说教法

信息技术课是以培养学生的信息素养为宗旨。以培养学生的获取信息、处理信息、运用信息的能力。强调学生的自主学习和探究学习。因此，对于信息技术教学，我注意更新教学观念和学生的学习方式，化学生被动学习为主动愉快学习。为了更好地突出本节课的重点、难点，我采用的教学方法是：

1．先学后教，“兵”教“兵”

先学，就是让学生自学，尝试独立操作；后教，是根据学生自学效果，教师进行精讲、点评，并尽量让学生去“教”；“兵”教“兵”，就是让学生充当小老师角色，自学得较好的学生操作给其他学生看，通过示范，在学生间起到相互促进，相互影响的作用，达到共同进步。

2．任务驱动法

当学生对本节课知识点有初步了解后，利用事先设计好的由易到难的任务驱动他们去完成，让他们在完成任务的同时，掌握新课的内容，解决重点难点。

3．提问引导法

在完成任务的过程中，我通过“提出疑问”来启发诱导学生，让学生自觉主动地去分析问题、解决问题，学生在操作过程中不断“发现问题──解决问题”，变学生“学会”为“会学”。

三、说学法

我所教的高二年级大部分学生对信息技术课有浓厚兴趣，学习态度认真，肯学敢问，并具备一定的计算机操作能力，但也有个别学生遇到难题不肯思考寻求方法解决问题。针对以上的情况，我从学生学习的角度出发，指导他们更好地学习本节课的内容，具体采用如下方法：

1．示范促进法

对于学习一般的学生，他们碰到一时无法解决的问题时，让自学学得好的学生做示范操作，教师单纯的教变成学生间的学，并形成全体学生相互促进，你追我赶的学习氛围。

2．角色扮演法

结合任务驱动的教法，让学生充当小教师、决策者等角色去分析问题、解决问题，充分调动他们的积极性，提高学习兴趣。

3．探究法

对于每个操作任务，鼓励学生思考探究，独立尝试操作，自行分析问题并寻求解决问题的方法，让学生从“学会”转化为“会学”。

四、说教学过程

1．激情引趣，导入新课

展示，显示两幅XX年印度洋海啸前后同一个地区的图片，通过比较，直接可以看出灾情严重，震撼每个同学。

继续展示，显示与海啸事件有关的三组数据，窗口左侧为表格形式，右侧为图表形式，让学生观察比较左、右两侧，哪个能更直观、美观的反映问题，通过对比，很明显可以看到利用图表来表示数据更直观、更能让人理解。那么这样的图表是怎么做出来的呢？新问题自然就出来了。通过提问，自然引出本节课的内容，明确了学习任务，并激发学生求知欲，提高学习兴趣。

2．鼓励自学，掌握图表作用

该环节是学习表格数据图表化的基础，因为不同类型的图表适用于不同情况，学生要先弄清每种图表的作用，在不同情况下选择不同图表。高中学生有自学能力，所以采用的方法是自学法。

自学后提问如下：

1）要生成“海啸中各国死亡人口比例图”应采用哪种图表类型？

2）要生成“历年来印尼旅游的人口增长趋势”应采用哪种图表类型？

通过这样的问题检查学生能否在实际问题中灵活选择图表类型。

3．角色扮演，任务驱动

在该环节采用四个任务。任务一，将“海啸中各国死亡人数表”生成柱状图，并加标题。目的要求学生掌握生成图表的方法。任务二，将“海啸中在泰国死亡的泰国人和外国人人数表”生成饼图，显示泰国人与外国人死亡人口比例。从所占比例能发现什么问题？目的是巩固生成图表的方法，并进行简单的分析。任务三，将历年来印尼旅游的外国游客数做成折线图，从折线图中两处人数明显减少的位置，是否可以试探找找原因。目的是熟练地生成图表，深入分析图表。任务四，典型地震发生的农历日期与农历的初一或十五的关系，将之做成Xy散点图，从散点分布情况，会得出什么结论？这个任务注重实践应用，将学到的制作方法和分析方法用于实践。这四个任务按照循序渐进的顺序由易到难，由简单到复杂，由掌握一般方法到实践应用。

下面逐个说明任务的实现方法，以及如何通过各任务来解决知识的重点难点。

任务一，根据海啸中各国死亡人数，制作柱状图，并加标题。

通过提问，引导学生选择正确的命令。让学生试探根据图表向导制作图表。并让学生留心两个问题，其一，图表向导有几个步骤？其二，图表标题怎样设置？

学生完成探索，基本可以弄清以上两个问题，但是制作的图表会有很多问题，而且每位同学出现的问题不完全相同，如何让学生弄清出现问题的原因呢？方法是：利用电子教室，将某个学生具有典型问题的图表展现给所有学生，让其他同学进行评价，学生提出图表中存在的不足之处和修改意见，采集学生集体智慧，完成图表的制作。在这个过程中，学生能够帮助修改图表的很多方面，如有的同学指出加上X轴y轴标志，还有的同学指出图表的大小和位置不能遮住表格数据，还有的指出加上数据标志等，更有些同学提出将图表区加上图案或设置字体等，教师要对学生的探索精神加以肯定；另外还会发现学生存在的不足之处或解决不了的问题，需要教师精讲，例如：某位同学做出的图表是空的，这样的问题正好教给学生如何选择数据源。还有的同学不会在已有的图表的基础上修改，只会删掉图表，从头做，这样的问题正好教给学生利用鼠标右键选择命令修改图表。

这种学生发现问题，师生共同解决问题的方法，使学生全部投入学习讨论中，发挥了集体的智慧，并在这个过程中使学生掌握了图表的制作方法及修改方法。

但这个任务是师生共同完成的，初步学会了图表的制作方法，还需要学生独立完成制作，并能简单分析图表，所以设置了任务二。

任务二：将海啸中在泰国死亡的泰国人和外国人人数表，制作成饼图，并显示所占比例。

该任务学生独立完成。在此基础上启发学生发现图表中蕴含的含义，为什么在泰国死亡者中，泰国人只占20%，外国人却占了80%？从数据所占比例说明泰国是旅游国家，外国死亡者主要是游客。通过简单的分析，让学生知道，直观的图表有利于发现问题。

该任务培养学生观察问题、分析问题的能力，引导学生从图表中可以发现其蕴含的信息。使本节课的重点得到解决。

在任务二的基础上，设置任务三，进一步提高对学生的要求，让学生不仅能熟练制作图表，而且能对复杂图表进行分析。

任务三：将印尼历年外国旅游人数做成折线图，并添加趋势线，分析其中两个低谷期游客明显下降的原因。

学生已经掌握了图表的制作方法，做出的图表又对又快。提示学生在折线处单击鼠标右键添加趋势线，这个任务的设置还有一个重要的目的，即进一步学会分析图表，从图表中提炼数据反映的问题。这个任务进一步解决了本节课的重点和难点，而且将前后知识融会贯通，并培养学生学科整合能力。

通过以上三个任务，学生学习了制作图表和分析图表的方法。如何引导学生将学会的方法用于实践，才是关键所在，所以设置任务四，提高学生的实际应用能力。

任务四，学以致用，提供一个综合的例子，不仅要求学生独立制作一个图表，而且能够从图表中得出相关的结论。

提供的表格数据是典型地震发生的农历日期，其中一列数据是用1或0，1表示发生地震日期在农历的初一或十五前后4天范围内，0则表示不在这个范围内。根据这列数据制作Xy散点图，根据散点分布，要求学生得出结论。得出结论后，结合地理学科中天体的运行规律进一步解释这个结论。这个任务，将学到的知识更好地应用于实践，还培养了学生学科整合能力，加强了知识的联系。

4．归纳总结，布置作业

这个环节不容忽视，我让学生回顾本节课学到了什么，有什么收获。通过回顾，学生对自己所学与课本各知识点一一对照，从中体验到通过努力取得成功的喜悦。再进一步引导学生搜集身边的数据，利用信息技术进行分析并解决问题。进而提高学生的信息素养。

五、设计理念

在设计这节课的时候，我注重体现以下几个思想：

1．学科整合的问题。本课整合了地理、政治学科，同时注意了信息技术教育知识的内部整合。

2．讲练结合，在课堂上坚持精讲多练的原则，对重点难点知识精讲。

图形数据库 篇6

[关键词]图形化数据；变电站；运行管理；应用

近年来，随着城市化进程的加快，人们的日常用电需求日益加大，相关部门越来越重视变电站的日常管理和维护。变电站的运行管理系统相对比较复杂，需要专业人员进行操作和控制。同时，变电站的运行管理效率直接关系到人们的日常用电质量，因此，相关负责人要重视在变电站运行过程中对其进行日常的维护和管理。确保变电站日常运行的准确性，最大程度减少其运行过程中的故障，提高变电站的运行效率，延长变电站的使用寿命。

一、变电运行管理系统的相关概述

变电站运行管理系统是电力系统的重要组成部分，变电站的运行管理质量直接影响着整个电力系统的安全和稳定。随着信息技术和计算机技术在人们日常生活过程中的普遍应用，越来越多的智能技术被应用于电力系统的运行过程中，提高了变电站的运行效率和运行质量。但是，由于人们日常用电需求的加大，变电站运行管理过程中仍然会出现各种问题。

变电运行管理系统流程图

目前，我国变电站运行管理系统是以计算机智能化的管理为依托，取代传统的人工管理方式对变电站的日常运行进行管理。计算机智能化管理指的是将计算机技术应用于变电站运行管理中，建立相应的数据库，逐步形成由设备管理、线损管理和安全管理等功能构成的变电管理系统。相关电力企业负责人和专业人员需要进行相应的数据处理和安全控制等，确保变电运行过程中各项功能的有效发挥。同时，将图形化数据应用于变电站的运行管理过程中，也是提高变电站运行质量和运行效率的重要前提。

二、图形化数据在变电运行管理系统中的应用

在变电运行管理系统中应用图形化数据管理，不仅能够实现查询工作的图形化，同时也简化了相关的操作步骤，提升了变电运行管理系统的运行质量和日常工作效率。变电站在日常的运行过程中，数据量比较大，同时，也相对比较复杂，采用图形化数据管理，使操作步骤和操作流程更加简化，降低了电力人员的工作难度，提高了电力企业的工作效率。

1.图形化数据在变电站运行管理系统中应用的安全性分析

变电站在日常运行过程中，由于管理不当和检查的不及时，经常会出现各种各样运行事故和故障，也不利于对人们日常用电的安全性问题进行解决。在变电站运行管理系统中运用图形化数据进行日常的智能化操作和管理，不仅能够使电力系统运行设备对应的台账管理更加便捷，而且能够实现用户在日常用电过程中对数据的合理的修改，使人们的日常用电质量得到最大保障的同时，实现对图形化数据的安全性保护和智能化管理。

2.图形化数据在电力设备标签中的应用

智能化技术在变电系统管理过程中的应用，不仅提高了变电站的日常运行质量和运行效率，同时，也使得变电站运行管理系统发挥了最佳的状态。将网络技术与电力设备的日常运行进行有效的结合，并进行数据图形化的设置，不仅能够促进电力设备装置的完善，而且能够对电力系统中电器设备的标签进行有效的查询。将图形化数据应用于电力设备标签中，能够时相关工作人员根据需要进行数据的快速读取，直接输入关键字便能进行数据的查询。不仅提高了图形化数据在变电站运行过程中的运行效率，而且很大程度减少了相关电力人员的工作量[2]。

3.图形化数据在对象式包装程序设计中的应用

传统的变电运行管理系统是采用陈旧的编程方式进行日常的工作和数据处理，将图形化数据应用于变电运行管理系统中，能够使其对象式保障处理具有相应的画图功能，不断对变电运行管理系统的相关功能进行改进。将图形化数据应用于对象式包装程序设计过程中，使得整个电力系统中的图形制作和数据管理进行有机的结合，使输入接口的设计更加合理科学，符合变电站的运行规律。

4.图形化数据在线损管理中的应用

线损管理是以线路为单位，对每条线路的每天的损耗情况和每个月的损耗情况进行计算，得出相应的数据。相关工作人员需要根据不同电压等级的电力网电能损耗，依据分压和分线进行统计和管理。然后对每一级电压的每台变压器和每条线路的线损进行统计和计算。通过理论线损计算结果与变电站运行管理的实际情况进行比对，发现变电站运行过程中的异常。将图形化数据应用于线损管理过程中，线损的运行情况和计算结果更加形象和直观，降低了电力人员的工作难度。

三、图形化数据在变电运行管理系统中的发展前景

图形化数据在变电运行管理系统中的应用，使变电运行管理系统不再以传统的编程形式进行操作，提高了变电运行管理系统的日常工作质量和工作效率，同时也很大程度降低了相关工作人员的工作难度。未来的变电站运行系统将实现图形化数据与变电运行管理系统所对应的一次接线图的融合，这也是相关电力企业工作的重心。将图形化系统应用于变电站运行管理过程中，通过对一次接线图的分析，变电运行管理的终端操作用户能够借助对某一开关控制的点击动作对开关单位的综合运行状态进行监督。将图形化数据与一次接线图进行结合，整个变电运行系统所获得的接线图将对相关电力设备的运行状态进行监督和反映，同时也能够对变电运行过程中的电压、电流等进行综合处理，以促进变电运行管理系统综合效率的提升。

四、结语

电力资源是人们日常生活过程中不可或缺的重要资源。无论是电力企业还是相关工作人员都要认识到提高电力企业服务质量的重要作用，将图形化数据应用于变电运行管理系统中。提高变电站的运行效率和日常工作质量，降低电力设备运行过程中的故障，促进电力系统办公的自动化和人们日常用电质量的提高。

参考文献

[1]刘洪.图形化数据在变电运行管理系统中的应用探讨[J].电力讯息，2014，（01）：88.

[2]周良贵.图形化数据在变电运行管理系统中的应用[J].科技创新与应用，2013，（34）：35.

基于二维图形数据的三维模型重建 篇7

三维空间数据的快速获取与重建是制约3D GIS发展的瓶颈问题之一。特别是随3D GIS不断成熟及应用的深入, 许多领域 (如数字城市、房产管理) 因昂贵的三维数据获取方式而发展滞慢, 如何快速、经济的重建是实现3D GIS在各领域深入应用的关键。城市中的建筑物多为规则体, 并有对应的二维图形数据 (楼层平面图) 和高度信息, 可采用基于二维图形法的三维重建技术来获取建筑物房产单元的三维模型, 即以二维图形为底面, 按照给定高度, 自下向上“拔高”生成体模型。基于二维图形法的三维重建技术具有成本低、自动化程度高等优点。本文将研究基于二维图形法的房产单元重建, 为三维房产空间数据获取、模型构建提供快速、经济的手段。

2 二维数据预处理

以DXF格式建筑物的竣工测量图和各楼层平面结构图为基础, 生成三维数据。其中竣工测量图中的建筑物基底图 (建筑物首层) 的各拐角点坐标及其标高提供了三维数据生成所需的坐标和高程值。楼层平面结构图则提供了各楼层的结构, 依照这些楼层平面结构图可以生成每一层体的三维数据。因楼层平面结构图是示意图, 没有坐标, 需要对它们进行预处理。步骤如下:

2.1 同名控制点的选取

为了使校正后的各层平面图与基底图一致, 每一栋楼至少要选取四个同名控制点, 这四个点从基底图出发, 垂直向上延伸, 与每一个楼层平面结构图相交, 相交后产生的每一组交点即是该楼层平面结构图相对于基底图的同名控制点。

2.2 格式转换

利用ArcInfo的命令将dxf格式的楼层平面结构图转换为Coverage格式, 并剔除因格式转换而导致的数据问题, 如数据丢失、增多等, 生成规范化的楼层平面结构图。

2.3 创建控制点文件 (Coverage格式)

将四个同名控制点的坐标添加到控制点文件中。

2.4 仿射变换

利用同名控制点文件进行仿射变换。

3 体的重建

经仿射变换, 各楼层的平面图得到了校正, 校正后的每一个楼层平面结构图与基底图都具有相同的坐标系统及相关参数。以各楼层二维平面图数据来生成三维体数据过程实际上是对二维图形“拔高”的过程。“拔高”采用了文献所提出的三维拓扑重建算法。“拔高”涉及三类信息:第一类是所“拔高”层的底面信息;第二类是生成墙体所依赖的框架, 也是墙体生成的依据;第三类是所“拔高”层的顶面信息。为了获得这三类信息, 需要三张结构平面图来综合的生成所“拔高”层的三维信息:

3.1 顶图

由该层的平面结构图和上层的平面结构图叠加生成, 如果该层为最顶层, 顶图等同于该层的平面结构图, 顶图用于生成该层的顶面面片信息。

3.2 结构图

即该层的平面结构图, 结构图用于在拔高过程中生成侧面墙体。

3.3 底图

由该层的平面结构图和下层的平面结构图叠加生成。如果该层为第一层, 底图等同于该层的平面结构图, 底图用于生成该层的底面的面片信息。通过上述的步骤, 利用“拔高”算法程序, 生成一层体数据。对一栋建筑物中的每一层均采用上述方法, 可以得到整个建筑物的三维数据。最后删除重复的公共面, 这样就构建了整栋楼的三维拓扑数据。

4 实验与结论

以某小区住宅中的部分建筑物为实验数据, 进行了实验测试。利用小区的建筑物竣工测量图与《房屋建筑层高表》分别获取了三维宗地的平面结构信息和高度信息。利用SketchUp“拔高”功能生成三维模型数据。图1是多楼层三维体的“拔高”实验结果, 左图为某建筑物, 其中透明的那层为选中效果, 右图为小区多个建筑物实验结果。实验结果表明, 所使用的方法可行。

摘要：三维空间数据的快速获取与重建是制约3D GIS发展的瓶颈问题之一, 利用已有二维图形数据重建三维模型是一条经济、快捷的途径。本文以DXF的二维图形为原始数据, 将它们分为顶图、底图和结构图, 利用ArcInfo工具进行数据预处理, 利用SketchUp进行“拔高”重建三维模型数据。实验结果表明方法可行。

关键词：3DGIS,DXF数据,三维重建,SketchUp

参考文献

[1]Tao V.Data collection and 3D object reconstruction, Large-scale 3D data integration (Problems and challenges) , Bentley International User Conference, 2004.

[2]朱庆.三维地理信息系统技术综述[J].地理信息世界, 2004, 2 (3) :8-12.

[3]贺彪, 李霖, 郭仁忠, 史云飞.顾及外拓扑的异构建筑三维拓扑重建[J].武汉大学学报·信息科学版, 2011, 36 (5) :579-583.

图形数据库 篇8

计算机技术不断发展, 伴随着技术进步而来的是数据量的与日俱增。在大量数据分析时不可避免地迎来了各种挑战。

RDF (Resource Description Framework, 资源描述框架) 是一种用来描述万维网上的元数据的语言, 独立于任何语言, 适用于任何领域。语义网的快速发展, 使RDF数据格式被越来越多地采用在各种系统当中, 成为了处理元数据的基础, 如互联网应用、生物技术系统等。实际应用中的RDF数据集三元组数目和关系复杂程度呈爆炸式增长, 数据的存储面临前所未有的压力, 原始的简易架构模型无可避免地遭遇了性能瓶颈, 在存储能力到查询响应性能方面都不能满足日益增长的需求。

关系数据库虽然在成熟度和安全性方面有保障, 但随着数据规模的膨胀及复杂性的增加, 在面对大量、复杂、动态的网络数据时, 已不能满足领域应用的需求。针对数据间内在关系复杂且动态变化的问题, 人们再次将目光转向图形数据库, 图形数据库可以看作是节点和关系的集合, 能够有效地管理, 存储, 更新数据及其内在关系, 并能高效执行多层复杂操作, 对于大规模复杂的RDF图数据的存储和查询, 用图形数据库存储无疑是一个很有效的方法。

1 相关工作

1.1 RDF图数据模型简介

RDF是W3C提出的用于描述网络资源的标准。采用了一种简易的描述方式, 即用主体 (Subject) , 谓词 (predicate) , 客体 (Object) 构成的三元组来表示资源。RDF数据通用表示形式为 (S, P, O) 三元组, 一组RDF数据可构成一个RDF有向图。RDF图可以通过带有标签的结点和带有标签的边来表示, 其中每一个三元组对应为图上的一个“结点-边-结点”的子图, 陈述了由谓语表示的在主语和宾语所指的事物之间的关系。一个RDF图的结点就是它包含的所有三元组的主语和宾语, 而边的方向总是指向宾语。通常可以把RDF图看作一个有向标记图。

RDF图的含义就是其所有三元组陈述的合取。如图1所示, 三元组集合表示的RDF图的含义如下:Person是一名教授, 他在University1工作, 他是Department1的成员, Department1是University1的一个下属机构。

1.2 图形数据库Neo4j

Neo4j遵循着属性图形数据模型, 基元是节点 (nodes) 、关系 (relationships) 以及属性 (properties) 。通过这3个基元可以完整地描述任意一个用户的情况。在关系 (relationships) 上赋予属性, 可以灵活扩展其网络模型;节点 (nodes) 属性, 可以随时增删, 从而有效地解决存储半结构化、非结构化数据时内存浪费的问题, 通过其独有的深度 (deep) 遍历接口, 可以快速找到不同关联关系下的任意深度节点。

Neo4j被称为property graph, 除了顶点 (Node) 和关系 (Relationship, 其包含一个类型) , 还有一种重要的部分———属性。数据的存储主要分为节点、关系、节点或关系上属性这三类数据存储。无论是顶点还是关系, 都可以有任意多的属性, 属性的存放类似于一个hash Map。

Neo4j重点解决了出现大量连接查询时性能衰退的问题。通过围绕图形进行数据建模, Neo4j会以相同的速度遍历结点与关系, 其遍历速度与构成图形的数据量没有任何关系。Neo4j以一种延迟风格遍历图中节点和关系, 只有在结果迭代器需要访问它们的时候才会被遍历并返回, 对于大规模深度遍历而言, 这极大地提高了性能。

此外, Neo4j还提供了非常快的图形算法、推荐系统和OLAP风格的分析, Neo4j是一个高性能、高可抗靠性、可扩展的、完全兼容ACID的图数据库。数据以一种针对图网络进行过优化的格式保存在磁盘上。

2 存储模式设计

2.1 设计理念

大规模的图数据存储依赖云计算环境的分布式系统存储。图数据的存储模型无非两种:简单图和超图。

Neo4j中每个Node, Relationship, Property都是独立存储的, 遵循自然顺序。由于RDF图中节点名称的存在, 如果人们想在图中找到对应节点, 那么必须依靠索引。节点与关系可以被赋予属性, 一般用键-值对表示。

Graph存储方式直接将整个数据集建模成一个大型的网络结构, 再采用一系列图操作实现对数据的应用与管理。由于图由结点和关系构成, 对于海量数据的图不能完全装入内存中, 因此, Graph存储方式通常是基于DISK的, No SQL系统实现图索引, 完成图在内存中的调入调出。使用这种存储方式的No SQL是基于Graph数据模型的。Neo4j主要提供基于Lucene的Full-text索引机制, 以实现对结点和关系的搜索。

2.2 存储模式设计介绍

基于图形数据库Neo4j的RDF数据存储模型图如图2所示。node和relationship组成了一个有向图, 通过property就可以使其带上对应的数据, 成为对应的图形数据库。

模型中各元素介绍及存在的约束条件如下:

node (节点)

(1) 每个节点可以和多个节点之间建立多个关系 (relationship) 。

(2) 单个节点可以设置多个 (Key, Value) 的properties属性的键值对。

relationships (关系)

(1) 每个关系都会包含一个start Node和end Node。

(2) 每个关系可以设置多个 (Key, Value) 的properties属性的键值对。

(3) 可以为关系定义对应的关系类型 (Relationship Type) 。

Traversal (遍历)

Order:对应的图的遍历算法

(1) DEPTH_FIRST:深度优先搜索, 就是找到第一个节点, 递归的一直往下找, 直到找不到合适的节点后, 才进行回溯。

(2) BREADTH_FIRST:广度优先搜索, 是最简便的图的搜索算法之一, 这一算法也是很多重要的图的算法的原型, 属于一种盲目搜寻法, 它并不考虑结果的可能位置, 彻底地搜索整张图, 直到找到结果为止。

2.3 索引介绍

云计算环境下, 原始数据保留在分布式系统中, 索引必然也是分布式的。Neo4j中, 索引可以分为两类:基于node的索引和基于relationship的索引。通常所说的索引指第二种情况, 即关于relationship的索引实现, 基于独立的索引引擎, 如Apache Lucene的索引机制。

由于Neo4j每个node, relationship, 和property按照自然顺序独立存储, 本文在RDF图存储的基础上提出了一种三维索引图存储机制, 分别对node、relationship和property建立索引, 以便可以迅速地找到相应的节点、关系及属性。

在数据存储方面, 按照本文提出Neo4j存储模式, 把完整的RDF图数据存储在Neo4j数据库中。图中, 节点表示RDF三元组中的主语或者宾语, 边表示的是两者之间的关系, 即三元组中的谓词。

3 实验与分析

实验对RDF三元组多维存储和RDF图存储所占用空间大小进行了对比。在这里本文列举了对于RDF三元组多维度存储的方法进行对比。

由表1可以看出, 本文的存储方式在存储相同数据量的数据时候, 可以大量节省不必要的空间浪费, 有效地节省了存储空间和硬件资源。

图3所示是对于在查询同一节点的时间花费, 由图可以看出本文的存储索引模式比文献[4]存储查询有优势。

4 结束语

本文针对现有的RDF数据储方式大多将RDF数据分成多个维度, 存储多份数据, 浪费了极大空间的问题, 提出了将RDF数据以图的形式存储在图形数据库Neo4j中的方法。该方法大幅度地减少了RDF数据存储的数量, 同时建立了三维索引机制, 提高了查询效率。

本文设计的索引结构下, 索引维护时有一点需要特别注意:更新索引时, 需要手工删除对应的更新项, 然后再添加更新后的项, 如果不删除旧项, 否则会同时存在指向fishburn的两个key-value。所以, 本文设计的索引不够完善, 需要编程人员干预的内容较多。也正是因此, 其灵活性是比较强的, 但无疑增加了程序人员的工作量, 下阶段将对于这个问题做进一步优化。

摘要：现有的RDF数据分布式存储方式大多将RDF数据分成多个维度, 存储多份数据, 这无疑大幅度地增加了数据的存储空间, 同时给数据的管理带来了很大的难度。本文通过将RDF数据以图的形式存储在图形数据库Neo4j中, 大幅度地减少了RDF数据存储的数量。同时, 图形数据库Neo4j在数据查询时建立多维索引机制, 大大提高了大量复制RDF数据的处理效率。

关键词：RDF图,Neo4j,图形数据库,数据存储

参考文献

[1]陈崇成, 林剑峰, 吴小竹, 等.基No SQL的海量空间数据云存储与服务方法[J].地球信息科学学报, 2013, 15:166-174.

[2]Angles R, Gutierrez C.Survey of graph database models[J].ACM Computing Surveys (CSUR) , 2008, 40 (1) :1.

[3]陈锐.网络结构与数据库模式在陕西科技信息网中的应用[J].情报杂志, 2004, 23 (10) :57-58.

[4]Abraham J, Brazier P, Chebotko A, et al.Distributed storage and querying techniques for a Semantic Web of scientific workflow provenance[C].Services Computing (SCC) , 2010 IEEE International Conference on.IEEE, 2010:178-185.

[5]尤惠芬.移动社交网络中的数据库应用[J].山西青年管理干部学院学报, 2013, 26 (3) :106-108.

[6]王余蓝.图形数据库Neo4j的内嵌式应用研究[J].现代电子技术, 2013, 35 (22) :36-38.

离散试验数据三维图形可视化处理 篇9

关键词：数学插值,等值线,云图,可视化,计算机技术,离散试验数据

1 概述

在我国油田开采区域, 通常是用蒸汽辅助重力泄田技术进行稠油开采。在设计稠油采收方案和工艺流程时, 通常通过建立三维比例物理试验模型方法, 对注入蒸汽油层温度场、压力场等的变化进行连续监控, 并实时采集相关的试验数据[1]。计算机数据采集和试验测试技术作为一种高效可靠的试验研究分析手段, 被广泛地应用于石油开采中[2]。

为了连续动态监控试验模型内部 (油层样本) 三维温度场等的发育和变化情况, 需要在模型内部设置大量的传感器点, 数据采集的时间步长从几秒钟到几十分钟, 需要采集和处理的数据量也很大。本文采用传感器测点网格层非均匀优化布置, 传感器网格节点对应析算优化方法, 大量减少使用传感器的数量。通过非线性数学插值算法将传感器测点的测量值映射到试验模型的网格单元节点上, 用等值线和云图形式描述出离散试验数据。

本文基于面向对象的程序设计方法, 应用VC++和Open GL作为主要开发工具, 开发出对稠油采收的三维比例试验模型中获得的离散数据进行三维图形可视化处理的软件系统。

2 网格划分

网格划分包括三部分:一是试验模型空间网格划分;二是传感器网格层非均匀优化布置;三是传感器测量点对应折算优化布置。

2.1 试验模型空间网格划分

本文采用八节点六面体单元三维网格单元。六面体单元不仅在处理离散点的映射插值方面具有更高的效率, 而且数据结构简单, 能获得很好的插值计算精度。

2.2 传感器网格层非均匀优化布置

在本文使用的试验模型中, 高温、高压蒸汽从试验模型底部某一对角线两端A和B位置注入。温度、压力等在底部附近变化比较剧烈, 并形成一个不断扩展的蒸汽腔。随着蒸汽腔不断向上向内扩展, 温度、压力也随之降低, 变化也较为缓慢。本文采用了传感器测量层非均匀优化布置, 即在靠近底部区域, 传感器测量层布置的密一些;在靠近顶部区域, 布置的疏一些, 如图1所示。

2.3 传感器测量点对应折算优化布置

在蒸汽注入点A、B处, 注入蒸汽的温度、压力是相同的, 可以认为在某些传感器测量层上各对应点的温度场、压力场及其变化情况也是相同的。利用这一对应性, 可以在一侧传感器测量层网格节点上设置传感器;另一侧对应节点上不设置传感器, 这些节点的数据可通过对应折算获得。

3 离散数据数学插值

形函数插值:

形函数法是目前实体插值领域最重要的一种算法, 被应用于等高线的生成。美国学者D.Sulsky是物质点法MPM (Material Point Method, MPM) 的创始人, 他提出了对离散点采用形函数法向固定的背景网格进行插值计算的理论[3]。当传感器测量点网格为规则的八节点六面体网格单元时, 采用MPM法的形函数可以实现离散数据测量点向三维试验模型网格单元节点的插值计算。这种插值方法运算速度快、插值精度高, 能够生成高质量的等值线和云图。待插值点的值由八个离散点值共同决定。

在图2中, N1~N8为八个离散数据点, 中间的P点为待插值点。

形函数法的优点是计算速度快、插值精度和平滑度好, 在大规模离散数据插值中有突出的优势。缺点是当离散数据点不规则分布或非均匀分布时, 构造形函数比较复杂。

4 等值线绘制

等值线在科学研究及工程领域中有广泛的应用, 如航空测量中的等高线地形图, 应力应变场中的等效应等值线图等。与图表、曲线等数据处理方法比较, 等值线和云图更加直观和高效。本文采用等值线和云图对稠油蒸汽辅助热采三维试验模型离散试验数据进行图形可视化处理。

4.1 等值线生成网格选择

在三角形网格单元内绘制等值线算法比较简单, 等值点计算、等值线追踪及走向搜索也相对容易。相对于四边形网格单元的等值点追踪要简单很多, 而且等值线之间也不会产生相互交叉[5]。因此, 本文采用三角形网格单元绘制等值线。

为此, 首先对测量数据向六面体网格单元各节点进行插值映射计算。然后在六面体单元的每个面的四边形中间增加一个插值点5, 形成四个三角形单元。最后在形成的各三角形单元中绘制等值线。在一个三角形内绘制等值线时, 需将三个节点值 (u1, u2, u3) 按从小到大 (或从大到小) 进行排序并编号, 便于确定等值线的起始点位置及等值线的走向。

4.2 等值线绘制

设全部三角形网格单元节点值的最小值为umin, 最大值为umax, 全部等值线条数为m, 则相邻两条等值线的间隔值为:

三维试验模型包括三种坐标平面 (XOY, XOZ, YOZ) , 在每种坐标平面内绘制等值线的方法和步骤完全一样。以XOY平面为例, 绘制等值线的步骤如下:

步骤1:对于三个坐标视图内, 绘制第k条等值线, 其值为uk=umin+Δu×k, 令初始值k=1;

步骤2:接下来判断 (u1-uk) × (u3-uk) ≤0是否成立, 如果不成立, 则表示该条等值线不通过该三角形单元, k=k+1, 返回步骤1, 如果成立, 表明值为uk的等值线通过该三角形单元, 接下来就要找出等值线与三角形单元的两个交点;

步骤3:在三角形单元节点1和节点3构成的边一定有一个交点, 记为 (xk1, yk1) , 该交点坐标等于:

步骤4:等值线的另外一个交点记为 (xk2, yk2) , 判断uk≥u2是否成立, 如果成立, 表明交点在节点1和节点2构成的边上, 该交点坐标等于

如果不成立, 表明等值线交点在节点2和节点3构成的边上, 该交点坐标等于

步骤5:连结两个交点 (xk1, yk1) 和 (xk2, yk2) , 即为等值线的一部分, 如果两个交点有一个在三角形单元的边界上, 就在这个交点处记录为uk, 令k=k+1, 返回步骤1, 然后重复执行步骤1到步骤5, 一直循环到uk=umax-Δu为止, 这样在该三角形单元中所有的等值线都已经绘制完毕。对所有的立方体单元网格中的每个面的四个三角形都作如上处理, 即可绘制出所有单元的等值线。

5 填充两等值线间区域绘制云图

彩色云图是在等值线图的两条相邻等值线间填充不同颜色来表示的图形, 是图形可视化的重要方法之一。目前, 常用的云图绘制算法有好多种:根据所选择的物理量, 在网格单元上以不同颜色填充网格, 生成既简单又十分直观的量值分布彩色云图;应用扫描线算法绘制云图;Open GL自动插值绘制云图等。

本文采用两相邻等值线间的区域以不同颜色填充的方法。假设在整个区域内共有m条等值线, 则绘制云图需要m-1种颜色, 等值线的间隔值为。与等值线类似, 考查一个正方形网格, 在网格正中间设置一节点, 并对其进行插值, 依次考查形成的4个三角形, 通过三角形来画云图, 较为简单的处理办法是等值线相夹判断法, 对四边形网格中的任一个三角形单元, 将其3个顶点的值分别定义为u1、u2、u3 (按由大到小的顺序重新排列u1≥u2≥u3) , 考查相邻两条等值线经过该三角形的情况, 如图3所示。

图3中的两条线段是相邻的两条等值线, 其数值分别等于

如果满足条件uk≥u3, uk-1≤u1, 则该三角形单元有一部分或者全部区域在这两条等值线中间, 为了使用不同颜色填充等值线所构成的多边形区域, 还需要进行以下详细判断:

a.若uk≥u1, uk-1≤u3, 则该三角形单元全部区域都在这两条等值线中间, 将该三角形单元全部填充为第k种颜色, 对应图3-a;

b.若uk

c.若uk≥u1, uk-1>u3, 则该三角形单元有一部分区域在这两条等值线的中间, 找到值为uk-1的等值线与该三角形单元的交点4和5, 将所等值线夹区域填充为第k种颜色, 对应图3-c;

d.若uku3, 则该三角形单元有一部分区域在这两条等值线中间, 找到值为uk的等值线与该三角形单元的交点4和5, 再找到值为uk-1的等值线与该三角形的交点6和7, 将等值线所夹区域填充为第k种颜色, 对应图3-d。对三维试验模型的所有网格单元都作如上处理, 即可以绘制出云图。

6 比例实验模型三维温度场等值线、云图实例 (见图4、5)

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图形数据库 篇10

原油油水分离和脱水是油田生产中的重要环节。提高原油油水分离的措施主要有优化设备的结构型式[1,2]和优化工艺及药剂等操作参数[3,4]。在原油处理工程建设和设备、药剂及工艺参数优化中,通常需要进行原油沉降脱水试验,利用原油沉降脱水试验的数据,进行工艺参数的优化。

原油沉降脱水试验中,影响原油沉降脱水效果的因素除其自身性质外,主要有温度、化学药剂和沉降时间。试验数据中有沉降温度、化学药剂情况、沉降时间、原油含水量等数据,这些数据数量多,而且比较繁杂,不便于数据分析和处理。目前,没有关于如何对这些数据进行描述的研究[5,6,7,8,9,10]。

本文通过对常规原油沉降脱水实验数据的分析,提出了原油沉降脱水试验数据的三维图形表示方法。利用三维图形描述温度、药剂量和沉降时间对原油沉降分离效果的影响,不但形象直观,而且充分挖掘了原油沉降实验数据所包含的信息,揭示了影响脱水效果的各参数的内在作用机理。

1 实验

1.1 实验仪器

恒温水浴、100 mL具塞比色管、旋转粘度计。

1.2 实验方法

执行SY/T 5281-2000标准。采用室内瓶试进行评价,取100 mL新鲜原油倒入100 mL具塞比色管中,加入质量分数为0.1%的破乳剂,在试验温度下恒温15 min后,左右手各摇100次,置于恒温水浴中,恒温静置,记录不同时间出水量,观察油水界面、脱出水色和粘壁状况。

1.3 原油性质

以胜利油田纯梁采油厂金北某区块重质稠油为研究对象,原油密度为0.96 g/cm3,原油粘度为1 215 mPa·s(50℃)。

1.4 试验数据

在75℃、80℃、85℃、90℃下,投加0 mg/L、50 mg/L、100 mg/L、200 mg/L(按纯油量计)的现场在用SBH型破乳剂,对原油进行沉降脱水模拟实验,沉降实验结果如表1所示。可以看出,原油沉降效果受到加药剂量、沉降时间、沉降温度的影响,但是没有清晰地表现加药剂量、沉降时间、沉降温度对脱水效果的作用规律。

2 原油沉降试验数据的三维图形表示方法

脱水效果除可以利用不同沉降时间的含水量表示外,还可以利用达到不同含水量的沉降时间表示。脱水速度快,达到某一含水量时所用的时间就较短;脱水速度慢,那么达到某一含水量时所用的时间就较长。利用达到一定含水量的时间,就可以表现脱水的效果。

在沉降试验中,通常记录不同时间的含水量情况,不同沉降时间下的含水量为试验的直接数据。但是可以通过拟合或者差值的方法获得达到不同含水量所需要的沉降时间。

利用插值计算的方法,计算出上述试验中达到含水量为8%、5%、2%的沉降脱水效果时,不同加药剂量、沉降温度条件下,所需要的沉降时间如表2所示。

表2中的时间参数呈现出一定的规律,但是难以直观形象地准确描述。为了将加药剂量、沉降时间、沉降温度对脱水效果的作用规律直观地描述出来,利用加药剂量、沉降温度、沉降时间作为坐标轴,将试验中脱水效果(含水量)相同的点连接成面,获得各参数条件下的等含水量面(沉降脱水等效面)。

等含水量面上各点表示不同沉降试验条件下含水量均可以降低并且达到某一特定值,各点对应的三个坐标值,分别表示达到该特定含水量时的加药剂量、沉降温度、沉降时间条件。

以沉降温度作为x轴、加药量作为y轴、沉降时间作为z轴,利用Matlab软件将上述试验中8%含水量的等含水量面绘制成曲面,其三维图像如图1所示。

从图1可以非常清晰直观地看出,沉降温度高、药剂量大的情况下,所需要的沉降时间较短;沉降温度低、药剂量小的情况下,所需要的沉降时间较长。

将含水量为8%、5%、2%的三个等含水量面绘制在同一坐标系中,如图2所示。由图2可以看出,含水量越高(如含水量8%),等含水量面越低,相同沉降温度、药剂量条件下,所需要的沉降时间越短;含水量越低(如含水量2%),等含水量面越高,相同沉降温度、药剂量条件下,所需要的沉降时间越长,等效面的高度代表了脱水所需沉降时间的长短。等含水量面将繁杂、枯燥的数据变成形象直观的图形,系统全面地反映了原油脱水的效果和达到脱水效果的外部条件。

从等含水量面可以清楚地看到原油脱水效果是由沉降温度、药剂量和沉降时间决定的。离坐标原点的距离越远,即脱水温度越高、药剂量越大、沉降时间越长,原油沉降脱水所能达到的含水量越低。

利用沉降温度、药剂量和沉降时间三维图形分析方法可以对沉降脱水工艺条件进行全面系统的分析和优化,为节能降耗等方面的研究提供了工具和手段。

3 结论

(1)以温度、加药量和沉降时间为坐标轴的沉降脱水等含水量面可以将繁杂、枯燥的数据变成形象直观的图形,系统全面地反映原油脱水特性。

(2)沉降温度高、药剂量大时,所需要的沉降时间较短,等含水量面较低;沉降温度低、药剂量小的情况下,所需要的沉降时间较长,等含水量面较高。

(3)需要达到的含水量越高,所需要的沉降温度、药剂量和沉降时间条件越低,等含水量面越低。

(4)原油脱水效果由沉降温度、药剂量和沉降时间决定,脱水温度越高、药剂量越大、沉降时间越长,原油所能达到的含水量越低。

摘要：原油脱水是油田生产中的重要环节,脱水参数的确定需要通过沉降试验确定。目前,沉降试验的数据繁杂,而且只是从中获得不同时间的含水量信息,不便于分析和参数的优化。本文提出了采用三维图形描述沉降试验数据的方法,以温度、加药量和沉降时间为坐标轴的沉降脱水等含水量面可以将繁杂、枯燥的数据变成形象直观的图形,系统全面地反映原油脱水特性。

关键词：原油,脱水,沉降,温度,药剂,时间,图像表示

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图形数据库 篇11

理论线损计算是电网运行管理中的一项重要工作, 是评价电网结构与运行合理性的一种重要手段, 其结果可为降损措施寻求正确的途径。理论线损计算正确对完善线损管理体系、规范线损管理行为、降低电能损耗具有极大的推动作用[1]。

目前, 部分电力公司已经实现了理论线损计算信息化系统的建设, 对理论线损的计算与管理效率起到了明显的提升作用。但是理论线损计算需要的基础数据极为庞杂, 包括电网拓扑结构、电网图形数据、电网设备材料、材料基本参数、实时监测数据等。而目前的理论线损系统中的基础数据大多由人工输入, 同时系统中没有直观图形展示, 造成工作效率低、计算不准确, 耗费了大量的人员成本。而实际上, 线损管理过程中所有需要的基础数据已经在其他多个业务平台中有不同范围的覆盖, 但存在数据量巨大、存储分散、无法对应、集成复杂等问题, 随着对理论线损计算的需求向精益化发展, 应实现线损系统基础数据的全自动收资, 通过大数据引擎技术实现与其他各业务平台的深度融合, 保障地理图形、基础资料、实时数据等的及时收集应用[2]。

由于与电网GIS平台实现紧密集成, 除对GIS系统的数据撷取、处理、融合外, 同时实现GIS标准图形服务的应用, 可以进一步满足线损计算展示的图形化应用需求, 全面提升电力公司信息化建设的水平。

1 系统建设的必要性

1) 目前理论线损所需的图形、基础数据和运行数据都是手工录入和维护, 导致大量工作人员参与其中, 并且维护中存在诸多问题, 不易查找, 给工作人员带来更大的工作压力, 这种工作模式已经不能满足日益深化的管理要求。因此应实现计算数据的全自动获取, 减轻工作人员的工作量, 提升工作效率。

2) 图形、基础数据和运行数据完全依靠人工维护和录入的模式, 由于所需数据量巨大, 录入耗时长, 不具备即时性, 并且还存在准确性低、数据不全等问题, 导致代表日计算时间延误且分析功能降低。因此应实现各项数据的快速自动导入, 使系统将主要工作放在损失分析上, 提高线损计算的工作效率和质量。

3) 由于人工录入的拓扑数据、基础数据和运行数据存在不及时、数据范围窄、不够准确等问题, 不能满足更深的线损分析要求, 造成分析功能相对简单, 不能完全满足生产需要。因此应保障基础数据的全面性, 满足理论线损专业的深度分析需求, 提高线损分析的应用广度和计算质量, 使计算结果具有更强的实用性。

4) 目前的实时线损计算系统中, 界面没有图形化展示, 造成工作人员操作不直观、无法快速反应具体的设备情况, 极大地影响了线损计算的操作效率。因此, 应实现图形展示在线损系统中的应用。

综上所述, 为保障在计算出更为精确、实用性的线损结果的同时, 提升工作效率, 节省大量人力物力, 应通过对现有大批业务系统的合理集成, 为理论线损应用业务提供精确、实时、全面的数据, 真正解决实际问题, 同时提高信息化建设的水平[3]。

2 需求分析

2.1 基础数据需求

理论线损计算系统向各业务系统自动索取标准图形拓扑结构、设备参数及运行数据, 通过各业务系统的服务接口调用所需要的数据。通过从各个业务系统导入实时数据, 实现对各个业务系统与理论线损计算系统相结合, 让各业务系统提供图形拓扑结构、参数和运行数据, 使理论线损计算结果能反映线损管理的实际情况, 从而对后续降损和改进工作提供分析依据[4]。

1) 拓扑结构。理论线损需要电网结构数据, GIS平台能够提供计算所需的拓扑, 实现图形结构自动生成, 保障计算的结果与实际相吻合。

2) 设备台账。理论线损计算分析需要的设备参数可以从PMS、资产管理等平台中获取, 根据系统自动拓扑生成的设备导入对应的参数, 保证设备参数的正确性, 避免设备参数的漏填、错填或因参数变化与实际不符的情况。

3) 营销电量数据。营销系统可以抽取电网用电分配情况, 理论线损计算需要根据实际用电情况来了解不同网段的电量情况。

4) 配电自动化数据。配电自动化数据为理论线损计算提供配电运行数据, 为自动生成的每条线路或设备导入运行数据。

5) 调度SCADA数据。提供输变电调度运行数据, 为理论线损计算提供输变电网络的实时状态信息。

6) 其他信息。为能够更精确、全面地掌握线损基础数据, 还需要根据不同地区的情况结合负控系统、用户超标系统、故障定位分析系统、三项负荷平衡系统、谐波在线监测系统等专项系统的数据信息。

2.2 理论线损计算分析

2.2.1 线损计算

根据自动采集系统自动导入的数据进行线损计算, 在线损计算过程中, 提示计算中发生的问题, 并自动对导入的数据进行校验分析, 使计算过程中发现的问题能反映出各业务系统提供的数据质量。

2.2.2 查询与降损分析

理论线损计算系统提供查询与降损分析功能, 功能可分为设备参数台账查询、运行数据查询、计算结果查询、降损分析查询。

1) 设备参数台账查询。理论线损计算系统通过PMS系统导入设备参数, 在系统中提供设备参数的查询功能, 对每台设备的参数可方便查询、修改和导出。

2) 运行数据查询。理论线损计算系统通过配电自动化系统导入设备运行数据, 系统提供运行数据的查看功能, 方便了解运行数据导入的质量, 为线损计算提供良好的数据源。

3) 计算结果查询。理论线损计算系统提供计算结果查询功能, 对结果设置多种查询条件, 让查询方便、快捷, 为线损分析工作提供方便。

4) 降损分析查询。理论线损计算系统提供多种降损分析功能, 其中包括经济曲线、容载比、降损效益分析、卡脖线、负载率等, 对每一降损结果分别提供查询, 保证降损分析工作有更多的渠道。

2.3 图形展示需求

为全面提升理论线损计算系统的实用化水平, 保证系统的查询更直观, 可根据不同的条件查看图形, 如重损设备、大负荷设备等, 系统提供图形查看功能, 如结构图查看和地理信息图查看[5]。

3 建设方案

3.1 总体建设内容

根据理论线损计算系统和其他业务系统的关系性及线损结果的重要性, 理论线损计算系统的功能内容划分为:基础数据自动收资、数据查询、理论线损计算、损失查询、降损分析[6]。系统应用架构如图1所示。

3.2 技术架构

理论线损计算系统数据来源基于各业务系统现有数据, 通过数据接口自动读取并通过大数据引擎进行分析、加工、存储, 向理论线损计算应用框架提供可靠的数据来源, 为计算结果的精确性打下基础。系统技术架构总体分为数据层、应用层、接口层和表现层[7,8] (见图2) 。

4 关键技术及应用

1) 大数据引擎。电力公司各部门拥有海量的数据, 但由于没有经过充分融合及大数据分析, 使大量的数据成为了陈列品。大数据引擎技术通过再优化后形成了数据触角、数据工厂、数据智能3个主要部分, 结合并应用数据中心, 形成服务器设计、分布式撷取、自动化运维、数据管理、数据安全、机器深度学习等多个方面的进步, 使数据具有一定的智能化, 最终输出的是“有价值”的数据。

2) 分区信息交换总线。线损系统应用了调度SCADA等系统的数据信息, 涉及到跨信息安全分区的数据传输。目前各分区采取物理隔离方式达到信息安全管理的要求, 各区之间可以通过正反向隔离装置进行非及时的、限制性的信息交互。分区信息交换总线是解决各区之间的信息及时交互的专用通道, 利用标准数据接口、电力信息交换规范和信息总线技术并结合数据加密技术, 实现各区之间安全及时的信息交换与共享, 从而满足企业面向生产的专业化应用需求[9]。

3) 图形应用框架组件。以组件模式建设同时满足地理图和结构图的图形展示框架, 框架能够实时展现电网GIS平台的数据, 并可根据业务需求进行设备数据展示定制[10,11,12]。

5 效益分析

5.1 直接经济效益

大数据引擎的理论线损图形化管理系统可以实现理论线损的自动计算, 仅需要少量人工参与, 省级电力公司可至少减少50个工作人员的工作, 按照工作人员每人300元/天的工资成本, 每年可节约运维成本300×250×50=375万元。

由于理论线损计算数据采集、计算结果的全电子化, 节省了大量的纸张和打印成本, 其估值一年可达60万元。

综上所述, 基于大数据引擎的理论线损图形化管理系统应用在一个省级电力公司可以直接产生的经济效益约为435万元/年。

5.2 间接经济效益

通过系统的应用和实施, 建立常态化的理论线损计算分析机制, 保障了电网图形数据运行的合理性, 有效提升相关业务系统工作效率, 将会产生巨大的间接经济效益。

6 结语

基于大数据引擎的理论线损计算系统应用后, 解决了目前理论线损计算系统中电网拓扑结构、设备材料、电量分配信息、实时数据等都是人工输入的情况, 形成直观图形展示, 解决了工作效率、精确计算准确性等现存的问题, 同时为客户带来了巨大的经济效益, 有效提升了电力企业的信息化管理水平。

摘要：理论线损计算是电网运行管理中的一项基础而重要的工作, 但计算所需的基础数据极为庞杂, 包括电网拓扑结构、电网图形数据、售电信息、电网设备材料、材料基本参数、实时监测数据等。为解决目前理论线损计算系统中基础数据都由人工输入、缺乏直观图形展示的问题, 文章研究应用大数据引擎技术实现多系统数据撷取、融合、加工和展示, 打造一套基础数据智能化全自动搜集的理论线损图形化管理系统, 提升电力企业线损业务管理水平。

关键词：大数据引擎,理论线损,GIS,拓扑数据,实时计算

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