专利名称：一种电力输电线路地理信息系统和灾害地理信息系统的制作方法
技术领域：
本发明属于地理信息系统领域，尤其是涉及一种电力输电线路地理信息系统和灾害地理信息系统。
背景技术：
输电电网的建设已进入坚强智能电网建设的新阶段，更加注重从规划到前期设计、施工、设备、运行等全方位、全过程的质量控制。尤其是灾害性气象信息和污区信息对于电力输电线路的设计、运行影响巨大。但是电网现有的灾害性气象参数如雷区图系统、纸质污区图、风区监测数据、覆冰观测影像、导线舞动记录、线路鸟害资料等，信息散、数据乱、展现方式不统一、不全面，难以有力支撑电网规划设计，也给输变电设备运行状态的全面监测和管理带来不便，严重制约着智能电网建设工作的纵深推进。另外现有对灾害性气象参数的分析只是从输电线路本身来考虑问题，而我们提出了通过动态线路走廊的方式评估自然灾害对线路可能造成的影响。
发明内容
本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供一种电力输电线路地理信息系统和灾害地理信息系统，该系统全面的综合分析，集成并整合雷、污、风、冰、舞动、鸟害等不同参数、不同表现形式的区域分布信息，形成一种电网灾害性气象环境参数分布地理信息系统，它能有效支撑智能电网规划、设计、建设工作的稳步、深入开展，提高输变电设备运行状态的全面监测和管理效率。本发明的目的是通过以下技术方案来解决的这种电力输电线路地理信息系统和灾害地理信息系统，包括电子地图部分，用于生成基础地理信息图层，包括卫星影像图层；灾害性气象环境地图信息部分，包括雷电、污区、风区、冰区、鸟害地理信息图层；数据库部分，建立和维护包括输电线路信息、输电线路杆塔信息、管理单位信息、杆塔动态运行信息；其中输电线路信息包括输电线路的舞动信息；输电线路杆塔信息包括杆塔的类型信息、杆塔高度、杆号信息、图片信息、并杆信息；杆塔动态运行信息包括杆塔维护、巡检、零部件更换信息；线路走廊信息部分，对于不同的线路管理线路走廊信息，动态的根据线路所处的地形环境设置不同的输电走廊参数，从而更精细化的对各种灾害性气象环境参数对电网的影响进行评估。上述的雷电地理信息图层包括，雷电动态信息，任意气象周期落雷频度分布规律、任意气象周期落雷强度分布规律，采用栅格化电子地图技术表现各参数分布规律。上述污区地理信息图层包括，污区等级信息、主要污染物信息、主要污染源信息；采用点标注法表现主要污染源信息，采用栅格化电子地图技术表现污染源分布规律。
上述风区地理信息图层包括，风向信息、风力大小信息、季节信息；采用栅格化电子地图技术表现风区分布规律信息。上述冰区地理信息图层包括，覆冰厚度、温度、湿度等信息；采用栅格化电子地图技术表现冰区分布规律信息。上述鸟害地理信息图层包括，不同候鸟迁徙路线、迁徙时间信息；采用栅格化电子地图技术表现鸟害分布规律信息。上述输电线路舞动信息包括，输电线路覆冰厚度信息、温度信息、湿度信息、舞动信息；采用栅格化电子地图技术表现输电线路舞动区段分布规律信息。本发明的效果在于采用卫星遥感影像、空间数据分析、地理信息技术的电网灾害性气象环境参数分布地理信息系统，将实现对影响输变电设备安全可靠运行的各类灾害气象环境因素，进行整体、全面把握，有效、深入分析。例如线路覆冰状况与线路走廊温、湿度，季节风向与强度都有关系，进行全气象因素的环境参数分布研究有助于更全面、更深入、更有针对性的开展电网防灾技术工作。随着各类数据逐年积累，信息平台会更加科学、准确、实用，将在未来电网规划设计，设备运行维护等方面发挥重要作用，创造巨大的经济和社会价值。
具体实施例方式体现本发明特征与优点的典型实施例将在以下的说明中详细说明。应理解的是本发明在不同的实施上具有各种的变化，其皆不脱离本发明的范围，且其中的说明及附图
在本质上是当做说明之用，而非以限制本发明。本发明的电力输电线路地理信息系统和灾害地理信息系统，包括电子地图部分，用于生成基础地理信息图层，包括卫星影像图层；灾害性气象环境地图信息部分，包括雷电、污区、风区、冰区、鸟害地理信息图层；所述的雷电地理信息图层包括，雷电动态信息，任意气象周期落雷频度分布规律、任意气象周期落雷强度分布规律，采用栅格化电子地图技术表现各参数分布规律。所述污区地理信息图层包括，污区等级信息、主要污染物信息、主要污染源信息；采用点标注法表现主要污染源信息，采用栅格化电子地图技术表现污染源分布规律。所述风区地理信息图层包括，风向信息、风力大小信息、季节信息；采用栅格化电子地图技术表现风区分布规律信息。所述冰区地理信息图层包括，覆冰厚度、温度、湿度等信息；采用栅格化电子地图技术表现冰区分布规律信息。所述鸟害地理信息图层包括，不同候鸟迁徙路线、迁徙时间信息；采用栅格化电子地图技术表现鸟害分布规律信息。数据库部分，建立和维护包括输电线路信息、输电线路杆塔信息、管理单位信息、杆塔动态运行信息；其中输电线路信息包括输电线路的舞动信息；输电线路杆塔信息包括杆塔的类型信息、杆塔高度、杆号信息、图片信息、并杆信息；杆塔动态运行信息包括杆塔维护、巡检、零部件更换信息；所述输电线路舞动信息包括，输电线路覆冰厚度信息、温度信息、湿度信息、舞动信息；采用栅格化电子地图技术表现输电线路舞动区段分布规律信息。线路走廊信息部分，对于不同的线路管理线路走廊信息，动态的根据线路所处的地形环境设置不同的输电走廊参数，从而更精细化的对各种灾害性气象环境参数对电网的影响进行评估。
下面详细介绍重要的地理信息图部分和数据库部分。本发明实施例的线路走廊灾害性气象环境参数分布特征集成分析技术，其数据库部分，建立和维护包括输电线路信息、杆塔信息、输电走廊信息、落雷动态信息数据库；每一部分均有一个或多个数据库表实现，而除落雷动态信息数据库外，各数据库之间又具有紧密的联系。而建立数据库的过程就是对杆塔的信息采集的过程，之后通过杆塔的部分信息生成杆塔和输电线路图层，进而生成输电走廊图层。通过现场测量，采集杆塔的类别、杆型、高度、图片以及最重要的杆塔的坐标，然后对対杆塔进行顺序编号，进行唯一性标识。同时对于杆塔的建设时间、维护人、所附金具等进行信息采集。杆塔信息是一个动态更新的过程，是需要和实际生产相符合的。杆塔信息不但包括静态的信息还包括杆塔的维护信息，当维护人员进行巡线、更换零部件维护时，其信息也要进入数据库部分进行维护和更新。将全省各输电杆塔的编号以及经纬度等信息存入数据库中，然后根据各个不同输电线路的坐标生成每条线路上的杆塔点图层，再利用杆塔点图层中杆塔顺序号，按照不同线路图层按顺序好连接杆塔，分别生成输电线路图层。杆塔图层的生成过程首先要把经纬坐标转换为平面坐标，然后生成点图层后进行投影转换，最后对图层进行拓扑分析生成杆塔图层。此系统所需空间数据，需要对原始空间数据进行投影变换、数据格式转换以及数据处理等。输电线路图层在生成时，要考虑数据库中的杆塔信息确定起始杆塔号和并杆信息。输电线路生成后，即可对数据库中的输电线路信息进行采集和维护。数据库中落雷信息的采集和整理，落雷数据的采集是在连续不断地工作的，相应的样本数据也是不断的积累的。数据样本的提取要求灵活，可以提取任意空间、任意时间段内的雷电数据进行分析统计。落雷数据的数据取舍与格式的统一。雷电测量数据是研究雷电参数的基础资料。测量数据又分探测站原始接受数据(RAW)和系统定位数据(FD)。在雷电定位系统运行中，FD是根据实时收到的2站及2站以上RAW数据(时间、方向、磁场相对信号强度等)实时求解(得到雷击点位置坐标、时间、雷电流幅值、极性、回击特性等)并发给系统用户，主要是满足用户对雷击点的快速查询需求。但是，在处理研究雷电参数长时间统计样本时一般是选择RAW作为基础资料，而未直接采用FD，可以解决部分RAW因联网原因未实时参入计算的问题；可以剔除部分基于2站或3站计算的FD可能存在一定非真实性；通过使用新研发成果直接重算RAW更能保证统计样本完整和一致性。例如在设计过程中，我们根据实际数据情况，采用雷电数据时，提取它的有用数据，把4站及4站以上RAW数据保留；接下来我们参考美国的资料，把重复的数据删除掉。各种关于落雷信息的统计，为了工程技术应用的需要或者研究的需要，要用一些参数来表述雷电的特征。行业不同，需要的参数也不尽相同，电力部门常用的雷电参数主要有1)雷电日；2)雷电小时；3)对地落雷密度；4)雷电流幅值；5)雷电流波前时间；6)雷电流半峰值时间；7)雷电流最大陡度；8)云一地雷放电梯级先导中电荷分布；9)各参数间的相关系数。雷电流幅值特性则是计算雷击跳闸率，分析判断绕击、反击的重要参数。
当雷电基础信息库建立后，就可以根据基础信息库动态的通过显示部分显示落雷的动态信息，比如落雷地区、强度、时间等信息。生成某时间段落雷强度和频度的地理信息图层，根据已有的落雷信息，按照栅格化的方式对地图进行剖分，并对所有的落雷数据进行处理，具体定位每一次落雷所对应的栅格位置，计算出某个栅格在某段时间所发生的落雷次数、强度，然后对其再进行计算，计算出栅格内平均落雷密度和平均落雷强度，以及最高落雷强度。首先定义投影，其次对栅格数据进行投影变换；接下来对栅格数据进行翻转(Flip)、镜像(Mirror)、重设比例尺(Rescale)、旋转(Rotate)、移动(Shift)和扭曲(Warp)等操作完成数据变换；然后根据不同类型的图层把栅格数据转换为点状、线状和面状的矢量数据；最后通过对数据进行裁切、拼接以及数据提取完成数据处理部分。雷电日的计算方法I)先将雷电自动监测数据按时间、位置、雷电流幅值与极性、主放电与次序放电的专题属性数据存人数据库，采用有GIS处理功能的计算机程序对数字地图上的选定区域进行等面积网格划分，设定每个网格为一个雷电统计单元，将数据库中的专题数据按地理属性调人对应网络作为统计样本，统计每个网格出现的雷电次数。2)设定每个网格每天出现一次雷电，定义为一个网格雷电日；每个网格每小时出现一次雷电，定义为一个网格雷电时；统计年平均雷电日、年平均雷电时参数时，先统计每个网格的年平均雷电日、年平均雷电时，再对所选定区域全体网格求均值，即可统计出该区域年平均雷电日、年平均雷电时。3)选择网格面积是统计雷电It参数的前提条件。用步骤I)提出的方法选定经纬度为 O. 05° X0. 05°、0· I。X0.1 ° ,0. 15° X0. 15°、0· 2。X0. 2。的 4 种网格，统计出对应各个网格的年平均雷电日参数，比对用相同区域>10年的人工气象雷电观测值，选定与人工气象雷电观测值接近的网格作为网格法统计雷电日的标准网格。数据库部分，可以根据计算出的栅格信息以及栅格内落雷信息最后生成某时间段内某个地区的落雷强度和落雷密度分布地理信息图层。地理信息图部分其作用就是通过各气象参数地理信息图层的共同展示或者分开展示来为专业使用者提供一种综合考虑、定性定量分析各气象参数对电力输电线路的影响。其特点在于可以根据不同的气象因素来确定相应的维护设计方案。实施例，当冰区图层信息形成后，由于输电线路的舞动和线路覆冰直接相关，所以当覆冰厚度在之间时，线路舞动将可能产生。当然线路舞动直接和风向、风力有关，所以风区图也就自然地成为了减低线路舞动所要考虑的重要方面。实施例，当设计输电线路走向时，必然考虑线路舞动，对此就可以通过地理信息图中，风区图、冰区图，以及数据库部分中各区域湿度和温度的信息，共同考虑确定设计和实施方案。鸟害图层是描述候鸟迁徙及鸟害地区分布图，通过对鸟害信息图层的展示和查询，可以为设计和施工维护提供更科学的定性分析和参考。图层建立起来后，需要对图层的正确性的检查，拓扑分析的过程如下在创建每个图层的拓扑关系之前，需要在要素类中建立子类型。接下来通过设置名称和聚类容限(Cluster Tolerance)，选择参与创建拓扑的要素类，设置等级的数目及拓扑中每个要素类的等级，设置拓扑规则，这样拓扑创建成功。下一步用来验证指定区域内的拓扑，通过验证后，当前的拓扑就可以检查出相应的拓扑错误，并生成拓扑图层，然后根据拓扑错误信息进行分类渲染。当对拓扑分析验证后，就需要对当前的拓扑错误进行编辑更改，进行拓扑分析后，我们要对错误的线、点(因为多边形也是有线和点组成的)进行编辑，来修改当前的要素错误。这样整个拓扑建立、验证、编辑整个流程就完成了。本发明的线路走廊灾害性气象环境参数分布特征集成分析技术，所述的显示部分，可以对同一类信息进行高亮度显示，比如输电线路内同一类型杆塔，以及包含某种金具的杆塔进行闻売度显不。本发明的线路走廊灾害性气象环境参数分布特征集成分析技术，还可以具有其他的信息查询和统计单元，例如提供动态查询某个时间段内的落雷强度和频度，提供输电线路或者杆塔维护信息的查询，杆塔金具更换信息的查询等。可以在地理信息图中查询任意杆塔、金具、地理位置的信息，并准确定位。本发明的线路走廊灾害性气象环境参数分布特征集成分析技术，还可以提供管理照片、视频等信息的功能。本发明的技术方案已由优选实施例揭示如上。本领域技术人员应当意识到在不脱离本发明所附的权力要求所揭示的本发明的范围和精神的情况下所作的更动与润饰，均属本发明的权力要求的保护范围之内。
权利要求
1.一种电力输电线路地理信息系统和灾害地理信息系统,其特征在于,包括电子地图部分，用于生成基础地理信息图层，包括卫星影像图层；灾害性气象环境地图信息部分，包括雷电、污区、风区、冰区、鸟害地理信息图层；数据库部分，建立和维护包括输电线路信息、输电线路杆塔信息、管理单位信息、杆塔动态运行信息；其中输电线路信息包括输电线路的舞动信息；输电线路杆塔信息包括杆塔的类型信息、杆塔高度、杆号信息、图片信息、并杆信息；杆塔动态运行信息包括杆塔维护、 巡检、零部件更换信息；线路走廊信息部分，对于不同的线路管理线路走廊信息，动态的根据线路所处的地形环境设置不同的输电走廊参数，从而更精细化的对各种灾害性气象环境参数对电网的影响进行评估。
2.根据权利要求1所述的电力输电线路地理信息系统和灾害地理信息系统，其特征在于，所述的雷电地理信息图层包括，雷电动态信息，任意气象周期落雷频度分布规律、任意气象周期落雷强度分布规律，采用栅格化电子地图技术表现各参数分布规律。
3.根据权利要求1所述的电力输电线路地理信息系统和灾害地理信息系统，其特征在于，所述污区地理信息图层包括，污区等级信息、主要污染物信息、主要污染源信息；采用点标注法表现主要污染源信息，采用栅格化电子地图技术表现污染源分布规律。
4.根据权利要求1所述的电力输电线路地理信息系统和灾害地理信息系统，其特征在于，所述风区地理信息图层包括，风向信息、风力大小信息、季节信息；采用栅格化电子地图技术表现风区分布规律信息。
5.根据权利要求1所述的电力输电线路地理信息系统和灾害地理信息系统，其特征在于，所述冰区地理信息图层包括，覆冰厚度、温度、湿度等信息；采用栅格化电子地图技术表现冰区分布规律信息。
6.根据权利要求1所述的电力输电线路地理信息系统和灾害地理信息系统，其特征在于，所述鸟害地理信息图层包括，不同候鸟迁徙路线、迁徙时间信息；采用栅格化电子地图技术表现鸟害分布规律信息。
7.根据权利要求1所述的电力输电线路地理信息系统和灾害地理信息系统，其特征在于，所述输电线路舞动信息包括，输电线路覆冰厚度信息、温度信息、湿度信息、舞动信息； 采用栅格化电子地图技术表现输电线路舞动区段分布规律信息。
全文摘要
本发明公开了一种电力输电线路地理信息系统和灾害地理信息系统，包括电子地图部分，用于生成基础地理信息图层，包括卫星影像图层；灾害性气象环境地图信息部分，包括雷电、污区、风区、冰区、鸟害地理信息图层；数据库部分，建立和维护包括输电线路信息、输电线路杆塔信息、管理单位信息、杆塔动态运行信息；线路走廊信息部分，对于不同的线路管理线路走廊信息，动态的根据线路所处的地形环境设置不同的输电走廊参数，从而更精细化的对各种灾害性气象环境参数对电网的影响进行评估。本发明能有效支撑智能电网规划、设计、建设工作的稳步、深入开展，提高输变电设备运行状态的全面监测和管理效率。
文档编号G06Q50/06GK103020871SQ201210521258
公开日2013年4月3日 申请日期2012年12月5日 优先权日2012年12月5日
发明者蒲路, 刘科峰, 王南, 缑万红, 吴经锋, 钱文姝 申请人:陕西电力科学研究院, 西安星桥锐方科技有限公司, 国家电网公司