一種基于微地形的電網(wǎng)冰區(qū)分布圖局部訂正方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種基于微地形的電網(wǎng)冰區(qū)分布圖局部訂正方法，包括：(1)收集研究區(qū)域輸電線路人工監(jiān)測微地形覆冰資料和研究區(qū)域的數(shù)字高程模型；(2)劃分微地形監(jiān)測點(diǎn)的覆冰等級；(3)根據(jù)所述地形起伏度確定各微地形監(jiān)測點(diǎn)的訂正范圍；(4)采用GIS領(lǐng)域分析法繪制所述各微地形監(jiān)測點(diǎn)的訂正范圍；(5)對比微地形監(jiān)測點(diǎn)的覆冰等級和所在位置冰區(qū)等級，確定所述各微地形監(jiān)測點(diǎn)的訂正范圍的覆冰等級；(6)采用GIS疊加更新法訂正冰區(qū)分布圖。本發(fā)明利用微地形精細(xì)化訂正冰區(qū)分布圖，使繪制的冰區(qū)圖更加準(zhǔn)確的反映輸電線路的覆冰分布和特征，有利于電網(wǎng)冰區(qū)分布圖的實(shí)際應(yīng)用，為輸電線路設(shè)計(jì)運(yùn)維工作的開展提供實(shí)際的指導(dǎo)意義。
【專利說明】—種基于微地形的電網(wǎng)冰區(qū)分布圖局部訂正方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及電網(wǎng)輸電線路【技術(shù)領(lǐng)域】，具體是一種基于微地形的電網(wǎng)冰區(qū)分布圖局部訂正方法。

【背景技術(shù)】
[0002]架空輸電線路和設(shè)備覆冰，一直都是威脅電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行的重要因素。電網(wǎng)冰區(qū)分布圖在一定程度上能夠反映區(qū)域覆冰災(zāi)害情況，是電力設(shè)計(jì)部門進(jìn)行線路防冰抗冰設(shè)計(jì)的有效依據(jù)，對線路管理和運(yùn)行具有一定的參考價(jià)值，能夠增強(qiáng)電網(wǎng)抵御覆冰災(zāi)害的能力，有利于電網(wǎng)防災(zāi)減災(zāi)工作的開展。
[0003]電網(wǎng)冰區(qū)分布圖的準(zhǔn)確性直接關(guān)系著輸電線路設(shè)計(jì)運(yùn)維工作的開展?，F(xiàn)有冰區(qū)圖繪制方法主要是利用氣象數(shù)據(jù)和覆冰觀測數(shù)據(jù)建立覆冰厚度回歸模型，推算線路覆冰厚度值，再采用地理要素進(jìn)行覆冰厚度的訂正?，F(xiàn)有技術(shù)中沒有充分考慮微地形對覆冰分布的影響，繪制的冰區(qū)圖尺度偏大，不能很好的表達(dá)局部地區(qū)(尤其是特殊微地形)處的覆冰情況，降低了冰區(qū)圖的實(shí)際指導(dǎo)意義。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的為了克服以上技術(shù)不足，提供一種基于微地形的電網(wǎng)冰區(qū)分布圖局部訂正方法，即基于人工監(jiān)測的微地形覆冰數(shù)據(jù)局部訂正電網(wǎng)冰區(qū)圖，為輸電線路設(shè)計(jì)運(yùn)維工作提供有效的依據(jù)。
[0005]本發(fā)明采用的技術(shù)方案為:
[0006]一種基于微地形的電網(wǎng)冰區(qū)分布圖局部訂正方法，其特征在于包括如下步驟:
[0007](I)數(shù)據(jù)收集:收集研究區(qū)域輸電線路人工監(jiān)測微地形覆冰資料和研究區(qū)域的數(shù)字高程模型；
[0008](2)劃分微地形監(jiān)測點(diǎn)的覆冰等級:首先將所述覆冰資料轉(zhuǎn)換為各微地形監(jiān)測點(diǎn)的覆冰厚度，然后將所述覆冰厚度進(jìn)行高度和線徑修正，最后按照冰區(qū)分級標(biāo)準(zhǔn)將修正后的覆冰冰厚進(jìn)行等級劃分；
[0009](3)根據(jù)所述研究區(qū)域的數(shù)字高程模型計(jì)算地形起伏度，然后根據(jù)所述地形起伏度確定各微地形監(jiān)測點(diǎn)的訂正范圍，地形起伏度的計(jì)算半徑選擇依據(jù)是以能夠明顯清晰區(qū)分研究區(qū)域地形為標(biāo)準(zhǔn)；
[0010](4)采用GIS領(lǐng)域分析法繪制所述各微地形監(jiān)測點(diǎn)的訂正范圍；
[0011](5)對比步驟(2)獲得的微地形監(jiān)測點(diǎn)的覆冰等級和所在位置冰區(qū)等級，確定所述各微地形監(jiān)測點(diǎn)的訂正范圍的覆冰等級；
[0012](6)采用GIS疊加更新法訂正冰區(qū)分布圖:采用疊加更新工具，將冰區(qū)分布圖矢量文件作為輸入圖層，將訂正范圍圖層作為更新圖層，字段選擇步驟(5)確定的訂正范圍的覆冰等級，執(zhí)行操作完成冰區(qū)分布圖的訂正。
[0013]如上所述的方法，所述研究區(qū)域輸電線路人工監(jiān)測微地形覆冰資料包括監(jiān)測點(diǎn)記錄的時(shí)間、經(jīng)度、緯度、特殊微地形、覆冰長短徑、覆冰重量、覆冰物直徑、導(dǎo)線型號、導(dǎo)線懸掛高度。
[0014]如上所述的方法，將所述覆冰資料轉(zhuǎn)換為各微地形監(jiān)測點(diǎn)的覆冰厚度的規(guī)則為:首先采用冰重?cái)?shù)據(jù)進(jìn)行覆冰厚度轉(zhuǎn)換，如覆冰資料無實(shí)測冰重?cái)?shù)據(jù)，則可依據(jù)實(shí)測覆冰長短徑進(jìn)行覆冰厚度轉(zhuǎn)換；如果南北向覆冰厚度同東西向覆冰厚度不同，則取覆冰厚度較大者進(jìn)行冰厚轉(zhuǎn)換。
[0015]如上所述的方法，將所述覆冰厚度進(jìn)行高度和線徑修正是指將覆冰厚度修正為離地高度為10米、直徑為26.8毫米的導(dǎo)線的覆冰冰厚。
[0016]如上所述的方法,所述步驟(3)中計(jì)算地形起伏度的具體步驟為:在ArcMap中加載微地形覆冰圖層后，以監(jiān)測點(diǎn)為中心，采用緩沖分析工具生成5000米范圍的緩沖區(qū)域，采用按掩膜提取工具從研究區(qū)域的數(shù)字高程模型文件中提取各監(jiān)測點(diǎn)緩沖范圍內(nèi)的海拔高程數(shù)據(jù)，讀取各個(gè)緩沖區(qū)域海拔最大值和最小值，兩者相減即得到地形起伏度。
[0017]如上所述的方法，所述的微地形包括風(fēng)口、埡口、分水嶺、山脊、山坳、鞍部。
[0018]如上所述的方法，所述步驟(3)根據(jù)地形起伏度確定各微地形監(jiān)測點(diǎn)的訂正范圍的規(guī)則為:地形起伏度小于500，訂正范圍為2000米；地形起伏度大于500小于1000，訂正范圍為1500米；地形起伏度大于1000小于1500，訂正范圍為1000米；地形起伏度大于1500，訂正范圍為500米。
[0019]如上所述的方法，所述的GIS領(lǐng)域分析法包括點(diǎn)緩沖分析法和空間疊加擦除分析法。
[0020]如上所述的方法，所述步驟(5)中確定各訂正范圍的覆冰等級規(guī)則為:將監(jiān)測點(diǎn)的覆冰等級與所在位置的冰區(qū)等級進(jìn)行對比，如果兩者等級相差為1，則將訂正范圍內(nèi)的覆冰等級相應(yīng)的增加或減少一級；如果兩者等級相差大于1，則分情況而言:如果微地形監(jiān)測點(diǎn)的訂正范圍為500米，則將訂正范圍內(nèi)的覆冰等級相應(yīng)的增加或減少一級；如果微地形監(jiān)測點(diǎn)的訂正范圍大于500米，則將微地形監(jiān)測點(diǎn)周圍500米范圍內(nèi)的覆冰等級相應(yīng)的增加或減少兩級，剩余訂正范圍內(nèi)的覆冰等級相應(yīng)的增加或減少一級。
[0021]本發(fā)明具有下列有益效果:
[0022]1、利用微地形覆冰資料訂正冰區(qū)分布，使繪制的冰區(qū)圖更加準(zhǔn)確的反映輸電線路的覆冰分布和特征，增強(qiáng)實(shí)際應(yīng)用性；
[0023]2、制定了利用微地形精細(xì)化訂正冰區(qū)分布圖的方法；
[0024]3、具有標(biāo)準(zhǔn)化繪制流程，便于推廣應(yīng)用。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0025]圖1是本發(fā)明基于微地形的電網(wǎng)冰區(qū)分布圖局部訂正方法的流程示意圖；
[0026]圖2是湖北省經(jīng)過微地形修正后的局部冰區(qū)圖。

【具體實(shí)施方式】
[0027]下面結(jié)合實(shí)例和附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說明。
[0028]本發(fā)明提供一種基于微地形的電網(wǎng)冰區(qū)分布圖局部訂正方法，包括數(shù)據(jù)收集、劃分覆冰等級、冰區(qū)圖訂正三部分，冰區(qū)圖訂正以ArcGIS軟件為例。
[0029]1、數(shù)據(jù)收集
[0030]所需的數(shù)據(jù)包括研究區(qū)域輸電線路歷年人工監(jiān)測微地形覆冰資料和研究區(qū)域的數(shù)字高程模型(DEM)。
[0031]1.1輸電線路歷年人工監(jiān)測微地形覆冰資料
[0032]所述的區(qū)域輸電線路人工監(jiān)測微地形覆冰資料包括監(jiān)測點(diǎn)的記錄時(shí)間、經(jīng)度、緯度、特殊微地形、覆冰長短徑、覆冰重量、覆冰物直徑、導(dǎo)線型號、導(dǎo)線懸掛高度，用來計(jì)算監(jiān)測點(diǎn)的覆冰厚度。
[0033]1.2區(qū)域數(shù)字高程模型(DEM)
[0034]從測繪部門收集研究區(qū)域數(shù)字高程模型，用來計(jì)算地形起伏度。
[0035]2、劃分覆冰等級:包括將所述覆冰資料轉(zhuǎn)換為各微地形監(jiān)測點(diǎn)的覆冰厚度、覆冰厚度高度和線徑修正以及覆冰等級確定
[0036]2.1將覆冰資料轉(zhuǎn)換為各微地形監(jiān)測點(diǎn)的覆冰厚度
[0037]在Excel中，按監(jiān)測點(diǎn)名稱進(jìn)行排序，對比記錄的覆冰長短徑、覆冰重量、覆冰物直徑。首先采用冰重?cái)?shù)據(jù)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)轉(zhuǎn)換，如果冰重?cái)?shù)據(jù)不完整，則采用覆冰長短徑數(shù)據(jù)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)轉(zhuǎn)換，同時(shí)，當(dāng)南北向覆冰厚度和東西向覆冰厚度不同時(shí)，取覆冰厚度較大者進(jìn)行冰厚轉(zhuǎn)換。
[0038]2.2覆冰厚度高度修正和線徑修正
[0039]高度修正:在Excel中，根據(jù)實(shí)測導(dǎo)線懸掛高度計(jì)算高度修正系數(shù)，高度修正系數(shù)=(10/實(shí)測導(dǎo)線懸掛高度)*0.22，再將前述計(jì)算的覆冰厚度乘以高度修正系數(shù)即得到修正后的覆冰厚度。
[0040]線徑修正:在Excel中，根據(jù)實(shí)測覆冰導(dǎo)線直徑計(jì)算線徑修正系數(shù)，線徑修正系數(shù)=1-0.126*ln(26.8/實(shí)測覆冰導(dǎo)線直徑)，再將覆冰厚度乘以線徑修正系數(shù)即得到修正后的覆冰厚度。
[0041]2.3覆冰等級確定
[0042]按照冰區(qū)分級標(biāo)準(zhǔn)(表I)將修正后的覆冰冰厚進(jìn)行等級劃分。
[0043]表I
[0044]
冰區(qū)分類輕冰區(qū)中冰區(qū)重冰區(qū)
冰厚范圍
0-5 5-10 10-15 15-20 20-30 30-40 40-50 50 以上
(mm)
冰區(qū)等級 12 3 4 5 6 7 8
[0045]3、根據(jù)所述研究區(qū)域的數(shù)字高程模型計(jì)算地形起伏度，然后根據(jù)地形起伏度確定各微地形監(jiān)測點(diǎn)的訂正范圍
[0046]3.1微地形覆冰數(shù)據(jù)加載
[0047]在ArcMap中，采用添加XY數(shù)據(jù)工具，設(shè)置X字段為監(jiān)測點(diǎn)經(jīng)度，Y字段為監(jiān)測點(diǎn)緯度，設(shè)置正確的空間坐標(biāo)系，完成微地形覆冰圖層的加載。
[0048]3.2地形起伏度計(jì)算
[0049]以監(jiān)測點(diǎn)為中心，采用緩沖分析工具生成5000米范圍的緩沖區(qū)域。采用按掩膜提取工具從研究區(qū)域的數(shù)字高程模型(DEM)文件中提取各監(jiān)測點(diǎn)緩沖范圍內(nèi)的海拔高程數(shù)據(jù)，讀取各個(gè)緩沖區(qū)域海拔最大值和最小值，兩者相減即得到地形起伏度。
[0050]3.3根據(jù)地形起伏度確定微地形監(jiān)測點(diǎn)的訂正范圍
[0051](I)在微地形覆冰圖層新建地形起伏度訂正范圍字段，按表2對比地形起伏度值，采用編輯器工具鍵入相應(yīng)值并保存。
[0052]表2
[0053]

【權(quán)利要求】
1.一種基于微地形的電網(wǎng)冰區(qū)分布圖局部訂正方法，其特征在于包括如下步驟: (1)數(shù)據(jù)收集:收集研究區(qū)域輸電線路人工監(jiān)測微地形覆冰資料和研究區(qū)域的數(shù)字高程模型； (2)劃分微地形監(jiān)測點(diǎn)的覆冰等級:首先將所述覆冰資料轉(zhuǎn)換為各微地形監(jiān)測點(diǎn)的覆冰厚度，然后將所述覆冰厚度進(jìn)行高度和線徑修正，最后按照冰區(qū)分級標(biāo)準(zhǔn)將修正后的覆冰冰厚進(jìn)行等級劃分； (3)根據(jù)所述研究區(qū)域的數(shù)字高程模型計(jì)算地形起伏度，然后根據(jù)所述地形起伏度確定各微地形監(jiān)測點(diǎn)的訂正范圍； (4)采用GIS領(lǐng)域分析法繪制所述各微地形監(jiān)測點(diǎn)的訂正范圍； (5)對比步驟(2)獲得的微地形監(jiān)測點(diǎn)的覆冰等級和所在位置冰區(qū)等級，確定所述各微地形監(jiān)測點(diǎn)的訂正范圍的覆冰等級； (6)采用GIS疊加更新法訂正冰區(qū)分布圖:采用疊加更新工具，將冰區(qū)分布圖矢量文件作為輸入圖層，將訂正范圍圖層作為更新圖層，字段選擇步驟(5)確定的訂正范圍的覆冰等級，執(zhí)行操作完成冰區(qū)分布圖的訂正。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于:所述研究區(qū)域輸電線路人工監(jiān)測微地形覆冰資料包括監(jiān)測點(diǎn)記錄的時(shí)間、經(jīng)度、緯度、特殊微地形、覆冰長短徑、覆冰重量、覆冰物直徑、導(dǎo)線型號、導(dǎo)線懸掛高度。
3.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于:所述步驟(2)中將所述覆冰資料轉(zhuǎn)換為各微地形監(jiān)測點(diǎn)的覆冰厚度的規(guī)則為:首先采用冰重?cái)?shù)據(jù)進(jìn)行覆冰厚度轉(zhuǎn)換，如覆冰資料無實(shí)測冰重?cái)?shù)據(jù)，則可依據(jù)實(shí)測覆冰長短徑進(jìn)行覆冰厚度轉(zhuǎn)換；如果南北向覆冰厚度同東西向覆冰厚度不同，則取覆冰厚度較大者進(jìn)行冰厚轉(zhuǎn)換。
4.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于:所述步驟(2)中將所述覆冰厚度進(jìn)行高度和線徑修正是指將覆冰厚度修正為離地高度為10米、直徑為26.8毫米的導(dǎo)線的覆冰冰厚。
5.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于:所述步驟(3)中計(jì)算地形起伏度的具體步驟為:在ArcMap中加載微地形覆冰圖層后，以監(jiān)測點(diǎn)為中心，采用緩沖分析工具生成5000米范圍的緩沖區(qū)域，采用按掩膜提取工具從研究區(qū)域的數(shù)字高程模型文件中提取各監(jiān)測點(diǎn)緩沖范圍內(nèi)的海拔高程數(shù)據(jù)，讀取各個(gè)緩沖區(qū)域海拔最大值和最小值，兩者相減即得到地形起伏度。
6.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于:所述的微地形包括風(fēng)口、埡口、分水嶺、山脊、山堆、鞍部。
7.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于:所述步驟(3)根據(jù)地形起伏度確定各微地形監(jiān)測點(diǎn)的訂正范圍的規(guī)則為:地形起伏度小于500，訂正范圍為2000米；地形起伏度大于500小于1000，訂正范圍為1500米；地形起伏度大于1000小于1500，訂正范圍為1000米；地形起伏度大于1500，訂正范圍為500米。
8.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于:所述步驟(4)具體為: (a)將微地形覆冰圖層采用緩沖分析工具，設(shè)置緩沖字段為地形起伏度訂正范圍，生成地形起伏度訂正范圍區(qū)域，以地形起伏度訂正圖層命名； (b)將微地形覆冰圖層采用緩沖分析工具，設(shè)置緩沖字段為一級訂正范圍，生成一級訂正范圍區(qū)域，以一級范圍訂正圖層命名； (c)采用空間疊加擦除分析工具，將地形起伏度訂正圖層作為輸入圖層，將一級范圍訂正圖層作為擦除圖層，得到扣除一級范圍的地形起伏度訂正范圍，以二級訂正圖層命名； (d)采用空間疊加合并工具將一級范圍訂正圖層和二級訂正圖層合并為一個(gè)圖層，即訂正圖層。
9.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于:所述步驟(5)中確定所述各微地形監(jiān)測點(diǎn)的訂正范圍的覆冰等級為:將監(jiān)測點(diǎn)的覆冰等級與所在位置的冰區(qū)等級進(jìn)行對比，如果兩者等級相差為1，則將訂正范圍內(nèi)的覆冰等級相應(yīng)的增加或減少一級；如果兩者等級相差大于1，則分情況而言:如果微地形監(jiān)測點(diǎn)的訂正范圍為500米，則將訂正范圍內(nèi)的覆冰等級相應(yīng)的增加或減少一級；如果微地形監(jiān)測點(diǎn)的訂正范圍大于500米，則將微地形監(jiān)測點(diǎn)周圍500米范圍內(nèi)的覆冰等級相應(yīng)的增加或減少兩級,剩余訂正范圍內(nèi)的覆冰等級相應(yīng)的增加或減少一級。
【文檔編號】G06F17/50GK104133972SQ201410397252
【公開日】2014年11月5日 申請日期:2014年8月13日 優(yōu)先權(quán)日:2014年8月13日
【發(fā)明者】黃俊杰, 吳邊, 阮羚, 姚堯, 陳孝明 申請人:國家電網(wǎng)公司, 國網(wǎng)湖北省電力公司電力科學(xué)研究院, 武漢康普常青軟件技術(shù)股份有限公司