一种基于微地形的电网冰区分布图局部订正方法
【专利摘要】本发明提供一种基于微地形的电网冰区分布图局部订正方法，包括：(1)收集研究区域输电线路人工监测微地形覆冰资料和研究区域的数字高程模型；(2)划分微地形监测点的覆冰等级；(3)根据所述地形起伏度确定各微地形监测点的订正范围；(4)采用GIS领域分析法绘制所述各微地形监测点的订正范围；(5)对比微地形监测点的覆冰等级和所在位置冰区等级，确定所述各微地形监测点的订正范围的覆冰等级；(6)采用GIS叠加更新法订正冰区分布图。本发明利用微地形精细化订正冰区分布图，使绘制的冰区图更加准确的反映输电线路的覆冰分布和特征，有利于电网冰区分布图的实际应用，为输电线路设计运维工作的开展提供实际的指导意义。
【专利说明】—种基于微地形的电网冰区分布图局部订正方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及电网输电线路【技术领域】，具体是一种基于微地形的电网冰区分布图局部订正方法。
【背景技术】
[0002]架空输电线路和设备覆冰，一直都是威胁电网安全稳定运行的重要因素。电网冰区分布图在一定程度上能够反映区域覆冰灾害情况，是电力设计部门进行线路防冰抗冰设计的有效依据，对线路管理和运行具有一定的参考价值，能够增强电网抵御覆冰灾害的能力，有利于电网防灾减灾工作的开展。
[0003]电网冰区分布图的准确性直接关系着输电线路设计运维工作的开展。现有冰区图绘制方法主要是利用气象数据和覆冰观测数据建立覆冰厚度回归模型，推算线路覆冰厚度值，再采用地理要素进行覆冰厚度的订正。现有技术中没有充分考虑微地形对覆冰分布的影响，绘制的冰区图尺度偏大，不能很好的表达局部地区(尤其是特殊微地形)处的覆冰情况，降低了冰区图的实际指导意义。
【发明内容】
[0004]本发明的目的为了克服以上技术不足，提供一种基于微地形的电网冰区分布图局部订正方法，即基于人工监测的微地形覆冰数据局部订正电网冰区图，为输电线路设计运维工作提供有效的依据。
[0005]本发明采用的技术方案为:
[0006]一种基于微地形的电网冰区分布图局部订正方法，其特征在于包括如下步骤:
[0007](I)数据收集:收集研究区域输电线路人工监测微地形覆冰资料和研究区域的数字高程模型；
[0008](2)划分微地形监测点的覆冰等级:首先将所述覆冰资料转换为各微地形监测点的覆冰厚度，然后将所述覆冰厚度进行高度和线径修正，最后按照冰区分级标准将修正后的覆冰冰厚进行等级划分；
[0009](3)根据所述研究区域的数字高程模型计算地形起伏度，然后根据所述地形起伏度确定各微地形监测点的订正范围，地形起伏度的计算半径选择依据是以能够明显清晰区分研究区域地形为标准；
[0010](4)采用GIS领域分析法绘制所述各微地形监测点的订正范围；
[0011](5)对比步骤(2)获得的微地形监测点的覆冰等级和所在位置冰区等级，确定所述各微地形监测点的订正范围的覆冰等级；
[0012](6)采用GIS叠加更新法订正冰区分布图:采用叠加更新工具，将冰区分布图矢量文件作为输入图层，将订正范围图层作为更新图层，字段选择步骤(5)确定的订正范围的覆冰等级，执行操作完成冰区分布图的订正。
[0013]如上所述的方法，所述研究区域输电线路人工监测微地形覆冰资料包括监测点记录的时间、经度、纬度、特殊微地形、覆冰长短径、覆冰重量、覆冰物直径、导线型号、导线悬挂高度。
[0014]如上所述的方法，将所述覆冰资料转换为各微地形监测点的覆冰厚度的规则为:首先采用冰重数据进行覆冰厚度转换，如覆冰资料无实测冰重数据，则可依据实测覆冰长短径进行覆冰厚度转换；如果南北向覆冰厚度同东西向覆冰厚度不同，则取覆冰厚度较大者进行冰厚转换。
[0015]如上所述的方法，将所述覆冰厚度进行高度和线径修正是指将覆冰厚度修正为离地高度为10米、直径为26.8毫米的导线的覆冰冰厚。
[0016]如上所述的方法,所述步骤(3)中计算地形起伏度的具体步骤为:在ArcMap中加载微地形覆冰图层后，以监测点为中心，采用缓冲分析工具生成5000米范围的缓冲区域，采用按掩膜提取工具从研究区域的数字高程模型文件中提取各监测点缓冲范围内的海拔高程数据，读取各个缓冲区域海拔最大值和最小值，两者相减即得到地形起伏度。
[0017]如上所述的方法，所述的微地形包括风口、垭口、分水岭、山脊、山坳、鞍部。
[0018]如上所述的方法，所述步骤(3)根据地形起伏度确定各微地形监测点的订正范围的规则为:地形起伏度小于500，订正范围为2000米；地形起伏度大于500小于1000，订正范围为1500米；地形起伏度大于1000小于1500，订正范围为1000米；地形起伏度大于1500，订正范围为500米。
[0019]如上所述的方法，所述的GIS领域分析法包括点缓冲分析法和空间叠加擦除分析法。
[0020]如上所述的方法，所述步骤(5)中确定各订正范围的覆冰等级规则为:将监测点的覆冰等级与所在位置的冰区等级进行对比，如果两者等级相差为1，则将订正范围内的覆冰等级相应的增加或减少一级；如果两者等级相差大于1，则分情况而言:如果微地形监测点的订正范围为500米，则将订正范围内的覆冰等级相应的增加或减少一级；如果微地形监测点的订正范围大于500米，则将微地形监测点周围500米范围内的覆冰等级相应的增加或减少两级，剩余订正范围内的覆冰等级相应的增加或减少一级。
[0021]本发明具有下列有益效果:
[0022]1、利用微地形覆冰资料订正冰区分布，使绘制的冰区图更加准确的反映输电线路的覆冰分布和特征，增强实际应用性；
[0023]2、制定了利用微地形精细化订正冰区分布图的方法；
[0024]3、具有标准化绘制流程，便于推广应用。
【专利附图】
【附图说明】
[0025]图1是本发明基于微地形的电网冰区分布图局部订正方法的流程示意图；
[0026]图2是湖北省经过微地形修正后的局部冰区图。
【具体实施方式】
[0027]下面结合实例和附图对本发明作进一步详细说明。
[0028]本发明提供一种基于微地形的电网冰区分布图局部订正方法，包括数据收集、划分覆冰等级、冰区图订正三部分，冰区图订正以ArcGIS软件为例。
[0029]1、数据收集
[0030]所需的数据包括研究区域输电线路历年人工监测微地形覆冰资料和研究区域的数字高程模型(DEM)。
[0031]1.1输电线路历年人工监测微地形覆冰资料
[0032]所述的区域输电线路人工监测微地形覆冰资料包括监测点的记录时间、经度、纬度、特殊微地形、覆冰长短径、覆冰重量、覆冰物直径、导线型号、导线悬挂高度，用来计算监测点的覆冰厚度。
[0033]1.2区域数字高程模型(DEM)
[0034]从测绘部门收集研究区域数字高程模型，用来计算地形起伏度。
[0035]2、划分覆冰等级:包括将所述覆冰资料转换为各微地形监测点的覆冰厚度、覆冰厚度高度和线径修正以及覆冰等级确定
[0036]2.1将覆冰资料转换为各微地形监测点的覆冰厚度
[0037]在Excel中，按监测点名称进行排序，对比记录的覆冰长短径、覆冰重量、覆冰物直径。首先采用冰重数据进行标准转换，如果冰重数据不完整，则采用覆冰长短径数据进行标准转换，同时，当南北向覆冰厚度和东西向覆冰厚度不同时，取覆冰厚度较大者进行冰厚转换。
[0038]2.2覆冰厚度高度修正和线径修正
[0039]高度修正:在Excel中，根据实测导线悬挂高度计算高度修正系数，高度修正系数=(10/实测导线悬挂高度)*0.22，再将前述计算的覆冰厚度乘以高度修正系数即得到修正后的覆冰厚度。
[0040]线径修正:在Excel中，根据实测覆冰导线直径计算线径修正系数，线径修正系数=1-0.126*ln(26.8/实测覆冰导线直径)，再将覆冰厚度乘以线径修正系数即得到修正后的覆冰厚度。
[0041]2.3覆冰等级确定
[0042]按照冰区分级标准(表I)将修正后的覆冰冰厚进行等级划分。
[0043]表I
[0044]
冰区分类轻冰区中冰区重冰区
冰厚范围
0-5 5-10 10-15 15-20 20-30 30-40 40-50 50 以上
(mm)
冰区等级 12 3 4 5 6 7 8
[0045]3、根据所述研究区域的数字高程模型计算地形起伏度，然后根据地形起伏度确定各微地形监测点的订正范围
[0046]3.1微地形覆冰数据加载
[0047]在ArcMap中，采用添加XY数据工具，设置X字段为监测点经度，Y字段为监测点纬度，设置正确的空间坐标系，完成微地形覆冰图层的加载。
[0048]3.2地形起伏度计算
[0049]以监测点为中心，采用缓冲分析工具生成5000米范围的缓冲区域。采用按掩膜提取工具从研究区域的数字高程模型(DEM)文件中提取各监测点缓冲范围内的海拔高程数据，读取各个缓冲区域海拔最大值和最小值，两者相减即得到地形起伏度。
[0050]3.3根据地形起伏度确定微地形监测点的订正范围
[0051](I)在微地形覆冰图层新建地形起伏度订正范围字段，按表2对比地形起伏度值，采用编辑器工具键入相应值并保存。
[0052]表2
[0053]
【权利要求】
1.一种基于微地形的电网冰区分布图局部订正方法，其特征在于包括如下步骤: (1)数据收集:收集研究区域输电线路人工监测微地形覆冰资料和研究区域的数字高程模型； (2)划分微地形监测点的覆冰等级:首先将所述覆冰资料转换为各微地形监测点的覆冰厚度，然后将所述覆冰厚度进行高度和线径修正，最后按照冰区分级标准将修正后的覆冰冰厚进行等级划分； (3)根据所述研究区域的数字高程模型计算地形起伏度，然后根据所述地形起伏度确定各微地形监测点的订正范围； (4)采用GIS领域分析法绘制所述各微地形监测点的订正范围； (5)对比步骤(2)获得的微地形监测点的覆冰等级和所在位置冰区等级，确定所述各微地形监测点的订正范围的覆冰等级； (6)采用GIS叠加更新法订正冰区分布图:采用叠加更新工具，将冰区分布图矢量文件作为输入图层，将订正范围图层作为更新图层，字段选择步骤(5)确定的订正范围的覆冰等级，执行操作完成冰区分布图的订正。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于:所述研究区域输电线路人工监测微地形覆冰资料包括监测点记录的时间、经度、纬度、特殊微地形、覆冰长短径、覆冰重量、覆冰物直径、导线型号、导线悬挂高度。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于:所述步骤(2)中将所述覆冰资料转换为各微地形监测点的覆冰厚度的规则为:首先采用冰重数据进行覆冰厚度转换，如覆冰资料无实测冰重数据，则可依据实测覆冰长短径进行覆冰厚度转换；如果南北向覆冰厚度同东西向覆冰厚度不同，则取覆冰厚度较大者进行冰厚转换。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于:所述步骤(2)中将所述覆冰厚度进行高度和线径修正是指将覆冰厚度修正为离地高度为10米、直径为26.8毫米的导线的覆冰冰厚。
5.如权利要求1所述的方法，其特征在于:所述步骤(3)中计算地形起伏度的具体步骤为:在ArcMap中加载微地形覆冰图层后，以监测点为中心，采用缓冲分析工具生成5000米范围的缓冲区域，采用按掩膜提取工具从研究区域的数字高程模型文件中提取各监测点缓冲范围内的海拔高程数据，读取各个缓冲区域海拔最大值和最小值，两者相减即得到地形起伏度。
6.如权利要求1所述的方法，其特征在于:所述的微地形包括风口、垭口、分水岭、山脊、山堆、鞍部。
7.如权利要求1所述的方法，其特征在于:所述步骤(3)根据地形起伏度确定各微地形监测点的订正范围的规则为:地形起伏度小于500，订正范围为2000米；地形起伏度大于500小于1000，订正范围为1500米；地形起伏度大于1000小于1500，订正范围为1000米；地形起伏度大于1500，订正范围为500米。
8.如权利要求1所述的方法，其特征在于:所述步骤(4)具体为: (a)将微地形覆冰图层采用缓冲分析工具，设置缓冲字段为地形起伏度订正范围，生成地形起伏度订正范围区域，以地形起伏度订正图层命名； (b)将微地形覆冰图层采用缓冲分析工具，设置缓冲字段为一级订正范围，生成一级订正范围区域，以一级范围订正图层命名； (c)采用空间叠加擦除分析工具，将地形起伏度订正图层作为输入图层，将一级范围订正图层作为擦除图层，得到扣除一级范围的地形起伏度订正范围，以二级订正图层命名； (d)采用空间叠加合并工具将一级范围订正图层和二级订正图层合并为一个图层，即订正图层。
9.如权利要求1所述的方法，其特征在于:所述步骤(5)中确定所述各微地形监测点的订正范围的覆冰等级为:将监测点的覆冰等级与所在位置的冰区等级进行对比，如果两者等级相差为1，则将订正范围内的覆冰等级相应的增加或减少一级；如果两者等级相差大于1，则分情况而言:如果微地形监测点的订正范围为500米，则将订正范围内的覆冰等级相应的增加或减少一级；如果微地形监测点的订正范围大于500米，则将微地形监测点周围500米范围内的覆冰等级相应的增加或减少两级,剩余订正范围内的覆冰等级相应的增加或减少一级。
【文档编号】G06F17/50GK104133972SQ201410397252
【公开日】2014年11月5日 申请日期:2014年8月13日 优先权日:2014年8月13日
【发明者】黄俊杰, 吴边, 阮羚, 姚尧, 陈孝明 申请人:国家电网公司, 国网湖北省电力公司电力科学研究院, 武汉康普常青软件技术股份有限公司