专利名称：电压等高曲面插值和图形生成的方法及装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及计算机可视化技术领域，具体而言，本发明涉及一种电压等高曲面插 值和图形生成的方法及装置。
背景技术：
随着电网规模增大，电力调度运行人员往往要面对成百上千的节点数据，单纯依 靠表格和文字的显示方式已经不能满足电力调度运行人员监控电网的要求。随着近几年计 算机可视化技术的发展，基于地理信息的电压等高曲面图显示技术逐渐得到电力工作者的 重视。电压等高曲面图一般将电力系统中节点电压的分布看成在整个系统覆盖区域是连续 的，并采用色彩映射等方式来表达电压数值的大小。心理学实验显示彩色的电压等高曲面 图比起传统的数字显示方式更能引起人眼的注意，更能直观的表达电网的总体电压水平， 能帮助调度员及时的发现电压越限的节点或区域。电压等高曲面图的原理是通过一定的插值算法将地理分布的离散数据点扩展到 整个绘制平面上。目前常见的电压等高曲面插值算法可分为两种1、基于不规则三角网 的方法；2、基于规则格网的方法。基于不规则三角网的方法的曲面生成过程大致要经过 Delaunay三角网剖分、三角边等值点追踪、曲线拟合、填充色块等几个步骤。在构建三角形 式，尽管对三角形进行了优化，难免还是出现棱角很尖锐的三角形，使曲线拟合会出现等高 线折点处交角尖锐的现象，整体效果不如规则格网法美观，并且等高线之间很难做出平滑 过渡的效果。基于规则格网的方法将绘图屏幕划分为MXN的均勻网格，每个网格的数值大 小取决于周围邻近数据点的数值，一般距离越近的数据点影响权重越大。这种方法绘制的 图像比较精细美观，本发明主要以该类方法为讨论对象。最经典的电压插值算法是距离平方反比的插值算法，假设显示区域被均勻的划分 为MXM个固定大小的网格，对于平面上任意一个网格点p，空间插值算法的任务就是根据ρ 到实际节点的距离和实际节点的电压数值计算出P点的虚拟数值。距离平方反比的插值算 法计算式为
y丄 Lu A1
'='dP'(1)(1)式中，N为实际节点个数；dpi为实际节点i到P的距离。为了进一步减小计算量，仅考虑离ρ距离小于dinf的数据点的影响；同时，利用整 数坐标正方形网格的对称性，将距离的计算次数减少到原来的1/8。此外，为了克服上述算 法存在计算结果在影响区域边界处不连续，视觉效果不佳的问题，采用新的插值计算式
权利要求
一种电压等高曲面插值和图形生成的方法，其特征在于，包括以下步骤计算电压等高曲面原始网格每个格子的权重向量；将原始网格中权重向量小于预定门限值的多个格子合并为一个格子组，得到L个格子组；对L个格子组进行插值计算，以合并后格子组的中心为准进行插值，并对插值的格子组进行图形生成，图形生成以格子组所代表的图形进行色块填充。
2.如权利要求1所述的电压等高曲面插值和图形生成的方法，其特征在于，将原始网 格中权重向量小于预定门限值的多个格子合并为一个格子组包括以下步骤对第i个格子Ci,其权重向量为α”计算其与上下左右四个相邻格子的权重向量距罔；当格子Ci与相邻的格子的权重向量的距离乘以c小于δ，并且两格子都不属于任何格 子组，则建立一个新的格子组GK，使得这两个格子属于这个新的格子组，并选择当前格子的 权重向量作为格子组的权重向量，，其中c为常数，δ为预定门限值；扩展格子组Gk的范围，直到没有新的边可以扩展，新扩展边的每一个格子原本不属于 任何格子组，并且新扩展边的每一个格子与格子组的典型权重向量的距离乘以c小于δ ； 对剩余的每个未合并的格子单独形成一个格子组。
3.如权利要求2所述的电压等高曲面插值和图形生成的方法，其特征在于，所述L个格 子组均为矩形。
4.如权利要求3所述的电压等高曲面插值和图形生成的方法，其特征在于，对L个格子 组进行插值计算包括每个格子组均为矩形时，对于任一格子组P，通过以下插值公式计算
5.一种电压等高曲面插值和图形生成的装置，其特征在于，包括计算模块、合并模块、 插值模块以及色块填充模块，所述计算模块，用于计算电压等高曲面原始网格每个格子的权重向量； 所述合并模块，用于将原始网格中权重向量小于预定门限值的多个格子合并为一个格 子组，得到L个格子组；所述插值模块，用于对L个格子组进行插值计算，以合并后格子组的中心为准进行插值；所述色块填充模块，用于对插值的格子组进行图形生成，图形生成以格子组所代表的 图形进行色块填充。
6.如权利要求5所述的电压等高曲面插值和图形生成的装置，其特征在于，所述合 并模块将原始网格中权重向量小于预定门限值的多个格子合并为一个格子组包括以下步 骤对第i个格子Ci,其权重向量为α ”所述计算模块计算其与上下左右四个相邻格子的 权重向量距离；当格子Ci与相邻的格子的权重向量的距离乘以c小于δ，并且两格子都不属于任何格 子组，所述合并模块则建立一个新的格子组GK，使得这两个格子属于这个新的格子组，并选 择当前格子的权重向量作为格子组的权重向量，，其中c为常数，δ为预定门限值；所述合并模块扩展格子组Gk的范围，直到没有新的边可以扩展，新扩展边的每一个格 子原本不属于任何格子组，并且新扩展边的每一个格子与格子组的典型权重向量的距离乘 以c小于δ ；所述合并模块对剩余的每个未合并的格子单独形成一个格子组。
7.如权利要求6所述的电压等高曲面插值和图形生成的装置，其特征在于，所述L个格 子组均为矩形。
8.如权利要求7所述的电压等高曲面插值和图形生成的装置，其特征在于，所述插值 模块对L个格子组进行插值计算包括每个格子组均为矩形，对于任一格子组P，通过以下插值公式计算
全文摘要
本发明的实施例提出了一种电压等高曲面插值和图形生成的方法，包括以下步骤计算电压等高曲面原始网格每个格子的权重向量；将原始网格中权重向量小于预定门限值的多个格子合并为一个格子组，得到L个格子组；对L个格子组进行插值计算，以合并后格子组的中心为准进行插值，并对插值的格子组进行图形生成，图形生成以格子组所代表的图形进行色块填充。本发明实施例还提出了一种电压等高曲面插值和图形生成的装置。根据本发明的实施例提出的技术方案，通过基于网格合并的电压等高曲面图插值和图形生成，从而减少需要插值和绘制的网格数目，有效提高了图形显示的速度。
文档编号G06T11/00GK101950429SQ20101029650
公开日2011年1月19日 申请日期2010年9月27日 优先权日2009年11月25日
发明者何光宇, 张王俊, 杨建平, 王伟, 王治华, 王锐, 章德, 苏辛一 申请人:清华大学;上海市电力公司