本发明涉及一种输电线路运维难度量化评估方法，特别是一种基于GIS网格化输电线路运维难度量化评估方法。
背景技术：
：输电线路作为电网运行的基本组成部件，对于供电设施的正常运行有着至关重要的影响。保障输电线路的正常运作,制定合理的运维策略是电网运维部门一直以来的重点。考虑到输电线路具有危害性的高电压安全隐患，在最初规划设计时都会避开人群密度较高的居住区及主要公路附近，因此其建设位置偏僻，且地形环境复杂，给运维带来了困难。虽然维护人员可以通过外部数据等信息对运维信息进行了解，但无法对运维难度进行综合全面的评估。另一方面，输电线路风险源涉及到多个因素，除了常规的设备及人员等客观因素外，还会涉及到地域特性，自然灾害，污闪火山及外力破坏等外在因素，更增加了输电线路运维难度的综合评估的难度。由于大部分外在因素的量化标准较难统一，因此运维部门对其研究和挖掘也相对较少，间接的对运维决策产生了影响，降低了工作效率，也增加了不必要的资源浪费，损耗大量的人力物力。技术实现要素：本发明要解决的技术问题是提供一种基于GIS网格化输电线路运维难度量化评估方法，利用GIS网格化输电线路运维难度量化评估方法制定出不同运维难度的输电线路运维难度等级，为运维部门提供空间可视化辅助决策，提高输电线路运维工作效率，减少不必要的资源浪费，节约大量的人力物力。为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是提供一种基于GIS网格化输电线路运维难度量化评估方法，它是以网格单元的输电线路运维难度评估数据，用熵权法为权重计算模型，结合GIS系统空间分析，制定出不同运维难度的输电线路运维难度等级。所述的GIS网格化输电线路运维难度量化评估方法包括以下步骤：步骤一：从辖区内各电力部门获取输电线路分布数据，包括输电线路矢量图分布信息或输电线路经纬度分布信息，输电线路分布数据通过GIS软件得到输电线路分布矢量化数据；步骤二：从行政部门获取行政区划图数据，以行政区划图边界为参照，1千米×1千米的方网格为单位，通过ArcGIS软件得到目标区域内的地理网格数据，再以步骤一获得的输电线路分布矢量化数据为依据，使用GIS从行政区划图数据中的地理网格数据里获取输电线路分布网格数据；步骤三：获取每一个网格单元内的运维难度评估数据值，包括地形数据、坡度数据、数字化高程模型数据(DEM)、降雨量数据、气温数据、覆冰厚度数据、地闪密度数据、风速数据以及输电线路杆塔运维数量数据值；步骤四：根据熵权法得出运维难度评估数据的权重；步骤五：根据计算出的运维难度评估数据的权重获取每一个网格单元的最终运维难度值；步骤六：使用头尾间隔分割法对难度评估系数进行分级。所述的熵权法得出基于运维难度评估数据的权重，其计算方法为：首先,对数据进行标准化处理,把指标的绝对值转化为相对值。为避免0值和1值，在计算数据后统一对数据进行规范化处理，即Xij*0.9+1。非负化处理后的数据为Xij。评估因子的权重越大时，则采用正向计算方法式中Xi'j为：评估因子，Xij为：非负化处理后数据，X1j,X2j,…,Xnj为：该评估因子下的全部非负化数据，max()为求该组数据的最大值；min()为求该组数据的最小值。若评估因子的权重越小时，则采用负向计算方法再根据上面计算出的评估因子的权重计算第j项评估因子下第i个样本占该指标的比重Pij：式中：Pij为第i个样本占该指标的比重，为：对所有评估因子权重值求和。根据已经计算出的指标的比重计算第j项评估因子的熵值ej。其中，k＞0，k＝1/ln(n)，ej≥0式中：ej为第j项评估因子的熵值，K为：常数，通过对评估因子下非负数数据的数量n求对数获得，k＝1/ln(n)，为：对所有样本占指标比重进行求和。再根据已经计算出的熵值ej计算第j项评估因子的差异系数：式中0≤gi≤1，式中：gj为定义差异系数，Ee为ej求和的值，为：对计算出的所有熵值e求和，为：差异系数的总和。根据已经计算得出的差异系数gj求权值Wj：式中：Wj为权值根据已经计算出的权值Wj计算各评估因子的权重Si：式中：Si为第i项权重所述的获取每一个网格单元的最终运维难度值Q，其计算方法为：式中：Q为最终运维难度值，所述的头尾间隔分割法对难度评估系数分级，其方法为：对最终运维难度值Q进行平均值计算，将该过程中所计算的平均值依次作为分级的阀值。本发明的技术方案是首先从辖区内各电力部门获取输电线路分布数据，包括输电线路矢量图分布信息或输电线路经纬度分布信息，输电线路分布数据通过GIS软件得到输电线路分布矢量化数据；从行政部门获取行政区划图数据，以行政区划图边界为参照，1千米×1千米的方网格为单位，通过ArcGIS软件得到目标区域内的地理网格数据，再以获得的输电线路分布矢量化数据为依据，使用GIS从行政区划图数据中的地理网格数据里获取输电线路分布网格数据；获取每一个网格单元内的运维难度评估数据值，包括地形数据、坡度数据、数字化高程模型数据(DEM)、降雨量数据、气温数据、覆冰厚度数据、地闪密度数据、风速数据以及输电线路杆塔运维数量数据值；以网格单元的输电线路运维难度评估数据，用熵权法为权重计算模型，根据计算出的运维难度评估数据的权重获取每一个网格单元的最终运维难度值；再使用头尾间隔分割法对难度评估系数进行分级，并结合GIS系统空间分析，制定出不同运维难度的输电线路运维难度等级。本发明的熵权法得出基于运维难度评估数据的权重，其计算方法为：首先,对数据进行标准化处理,把指标的绝对值转化为相对值。为避免0值和1值，在计算数据后统一对数据进行规范化处理，即Xij*0.9+1。非负化处理后的数据为Xij。评估因子的权重越大时，则采用正向计算方法式中X'ij为：评估因子，Xij为：非负化处理后数据，X1j,X2j,…,Xnj为：该评估因子下的全部非负化数据，max()为求该组数据的最大值；min()为求该组数据的最小值。若评估因子的权重越小时，则采用负向计算方法再根据上面计算出的评估因子的权重计算第j项评估因子下第i个样本占该指标的比重Pij：式中：Pij为第i个样本占该指标的比重，为：对所有评估因子权重值求和。根据已经计算出的指标的比重计算第j项评估因子的熵值ej。其中，k＞0，k＝1/ln(n)，ej≥0式中：ej为第j项评估因子的熵值，K为：常数，通过对评估因子下非负数数据的数量n求对数获得，k＝1/ln(n)，为：对所有样本占指标比重进行求和。再根据已经计算出的熵值ej计算第j项评估因子的差异系数：式中0≤gi≤1，式中：gj为定义差异系数，Ee为ej求和的值，为：对计算出的所有熵值e求和，为：差异系数的总和。根据已经计算得出的差异系数gj求权值Wj：式中：Wj为权值根据已经计算出的权值Wj计算各评估因子的权重Si：式中：Si为第i项权重所述的获取每一个网格单元的最终运维难度值Q，其计算方法为：式中：Q为最终运维难度值，本发明的头尾间隔分割法对难度评估系数分级，使用头尾间隔分割法(Head/Tailbreaksdivisionrule)对获取的最终运维难度值进行分级。该方法首先需对最终运维难度值Q进行平均值计算，并依据平均值m1将数据分为头部H1(数据数量少但数值大的部分)和尾部T1(数据数量多单数值小的部分)，通过计算尾部所占整体的百分之％T1来判断尾部比例是否大于百分之50，如大于百分之50,则将尾部数据T1再次求均值m2，并依据m2划分出新的头部H2和尾部T2。重复这一过程直到数据求出的平均值mn没有出现重尾分布现象，即头部数据所占百分之％Hn基本等于尾部数据所占百分比％Tn。将该过程中所计算的平均值记录下来，并依次作为分级的阀值，就可以最后得出输电线路运维难度的分级。综上所述，利用本发明的技术方案，完全可以利用GIS网格化输电线路运维难度量化评估方法制定出不同运维难度的输电线路运维难度等级，为运维部门提供空间可视化辅助决策，提高输电线路运维工作效率，减少不必要的资源浪费，节约大量的人力物力。具体实施方式下面结合本发明做进一步的详细说明，以使本领域技术人员能参照说明书得以实施。GIS网格化输电线路运维难度量化评估方法它是以网格单元的输电线路运维难度评估数据，用熵权法为权重计算模型，结合GIS系统空间分析，制定出不同运维难度的输电线路运维难度等级。GIS网格化输电线路运维难度量化评估方法包括以下步骤：步骤一：从辖区内各电力部门获取输电线路分布数据，包括输电线路矢量图分布信息或输电线路经纬度分布信息，输电线路分布数据通过GIS软件得到输电线路分布矢量化数据；步骤二：从行政部门获取行政区划图数据，以行政区划图边界为参照，1千米×1千米的方网格为单位，通过ArcGIS软件得到目标区域内的地理网格数据，再以步骤一获得的输电线路分布矢量化数据为依据，使用GIS从行政区划图数据中的地理网格数据里获取输电线路分布网格数据；步骤三：获取每一个网格单元内的运维难度评估数据值，包括地形数据、坡度数据、数字化高程模型数据(DEM)、降雨量数据、气温数据、覆冰厚度数据、地闪密度数据、风速数据以及输电线路杆塔运维数量数据值；步骤四：根据熵权法得出运维难度评估数据的权重；步骤五：根据计算出的运维难度评估数据的权重获取每一个网格单元的最终运维难度值；步骤六：使用头尾间隔分割法对难度评估系数进行分级。采用熵权法得出基于运维难度评估数据的权重，其计算方法为：首先,对数据进行标准化处理,把指标的绝对值转化为相对值。为避免0值和1值，在计算数据后统一对数据进行规范化处理，即Xij*0.9+1。非负化处理后的数据为Xij。评估因子的权重越大时，则采用正向计算方法式中X'ij为：评估因子，Xij为：非负化处理后数据，X1j,X2j,…,Xnj为：该评估因子下的全部非负化数据，max()为求该组数据的最大值；min()为求该组数据的最小值。若评估因子的权重越小时，则采用负向计算方法再根据上面计算出的评估因子的权重计算第j项评估因子下第i个样本占该指标的比重Pij：式中：Pij为第i个样本占该指标的比重，为：对所有评估因子权重值求和。根据已经计算出的指标的比重计算第j项评估因子的熵值ej。其中，k＞0，k＝1/ln(n)，ej≥0式中：ej为第j项评估因子的熵值，K为：常数，通过对评估因子下非负数数据的数量n求对数获得，k＝1/ln(n)，为：对所有样本占指标比重进行求和。再根据已经计算出的熵值ej计算第j项评估因子的差异系数：式中0≤gi≤1，式中：gj为定义差异系数，Ee为ej求和的值，为：对计算出的所有熵值e求和，为：差异系数的总和。根据已经计算得出的差异系数gj求权值Wj：式中：Wj为权值根据已经计算出的权值Wj计算各评估因子的权重Si：式中：Si为第i项权重以获取每一个网格单元的最终运维难度值Q，其计算方法为：式中：Q为最终运维难度值，以头尾间隔分割法对难度评估系数分级，其方法为：对最终运维难度值Q进行平均值计算，将该过程中所计算的平均值依次作为分级的阀值。试验时，先从从辖区内各电力部门对输电线路分布数据进行收集，输电线路分布数据是指由各地区供电局、电力规划单位、电力运检、电力巡检部门提供的输电线路地理位置数据，该数据应包括输电线路的矢量图分布信息或输电线路经纬度分布信息。对收集到输电线路分布数据进行矢量化处理，以保障能够对数据进行GIS空间分析操作。矢量化处理是指采用GIS软件，如ArcGIS，对收集到的输电线路数据进行数字化描述，通过点、线、面等方式的人工勾画，将纸质或电子版格式的输电线路信息转化为可以进行空间分析的计算机矢量化图形。如若无法获取输电线路分布的纸质或电子版数据，则需通过获取输电线路当中每一级杆塔的详细经纬度坐标文本数据，使用输入经纬度坐标的GIS矢量化方式，获取输电线路的杆塔分布矢量化数据，再以输电线路杆塔的运行塔号作为依据，使用GIS软件的点转线操作生成输电线路分布矢量化数据。再从行政部门获取行政区划图数据，以行政区划图边界为参照，输电线路分布网格数据的获取主要分为2个关键步骤：①首先获取目标区域内的地理网格数据，地理网格数据的区域选择是以目标区域的行政区划图为边界，例如，想获取某地区的地理网格数据则需首先获取该地区的行政区划图数据。其次，以①中的行政区划图边界为参照，以1千米×1千米的方网格为单位，通过ArcGIS软件的网格创建功能制作出目标区域内的地理网格数据。②以步骤1中已经获取的输电线路分布矢量化数据作为依据，使用GIS空间提取操作，从创建的①中的地理网格数据中获取出输电线路分布网格数据。在提取出输电线路分布网格数据后，需要对每一个网格单元内的数据进行提取，本专利建议使用的运维难度评估数据可分为：1)地理地貌地质类：地形数据、坡度数据、数字化高程模型数据(DEM)；2)自然气象类：降雨量数据、气温数据、覆冰厚度数据、地闪密度数据、风速数据；3)设备类：输电线路杆塔运维数量数据。需注意，所有数据的运维难度值必须是数值，不可为文本数据，且必须以网格作为单元进行提取。例如，面积为10㎡的数据取数值10进行计算，如记录数据为“十平方米”则无法计算。为避免混淆，以下每一个网格单元内的数据将统称为运维难度评估数据，该数据是网格内所有数据总和的总称，每一个网格单元内的具体运维难度评估数据被称为评估因子，每一个评估因子的值被称为该评估因子下的样本。样本的个数与输电线路网格单元的数量相等，也就是说，若网格单元的数量为1000，则每一个评估因子的样本数量为1000。使用熵权法计算运维难度数据的各自的权重，假设有m个评价方案，n项评价指标，形成原始指标数据矩阵x＝(xij)m×n，对于某项指标xj，指标值xij的差距越大，则该指标在综合评价中的相对重要程度也越大，有效信息多，权重也大。反之，当指标值相差较小，熵值较大，则说明指标提供的有效信息较小，权重也相应较小。本发明将以MicrosoftExcel作为处理平台,通过将以下计算公式与提取的样本数据依照以下算法进行处理，计算出评估因子各自的权重。具体处理方式为：首先标准化处理，由于各项指评估因子的样本数据的计量单位并不统一,因此在用它们计算综合指标前,需对数据进行标准化处理,即把指标的绝对值转化为相对值,并令xij＝|xij|，从而解决各项不同质指标值的同质化问题。为了避免0值和1值，在计算数据后统一对数据进行规范化处理，即xij*0.9+1。此外为了方便起见，仍记非负化处理后的数据为xij。评估因子的权重越大时，则采用正向计算方法式中X'ij为：评估因子，Xij为：非负化处理后数据，X1j,X2j,…,Xnj为：该评估因子下的全部非负化数据，max()为求该组数据的最大值；min()为求该组数据的最小值。若评估因子的权重越小时，则采用负向计算方法再根据上面计算出的评估因子的权重计算第j项评估因子下第i个样本占该指标的比重Pij：式中：Pij为第i个样本占该指标的比重，为：对所有评估因子权重值求和。根据已经计算出的指标的比重计算第j项评估因子的熵值ej。其中，k＞0，k＝1/ln(n)，ej≥0式中：ej为第j项评估因子的熵值，K为：常数，通过对评估因子下非负数数据的数量n求对数获得，k＝1/ln(n)，为：对所有样本占指标比重进行求和。再根据已经计算出的熵值ej计算第j项评估因子的差异系数：式中0≤gi≤1，式中：gj为定义差异系数，Ee为ej求和的值，为：对计算出的所有熵值e求和，为：差异系数的总和。根据已经计算得出的差异系数gj求权值Wj：式中：Wj为权值根据已经计算出的权值Wj计算各评估因子的权重Si：式中：Si为第i项权重计算出单元网格内各评估因子的权重之后，依次与该评估因子的样本数据进行整合并将各评估因子的样本数据进行叠加，获取所有评估因子样本总和的最终运维难度值(Q)。其中Sj＝每一个评估因子的权重，xij是每一个评估因子样本的值。具体算法如下：使用头尾间隔分割法(Head/Tailbreaksdivisionrule)对获取的最终运维难度值进行分级。该方法首先需对最终运维难度值Q进行平均值计算，并依据平均值m1将数据分为头部H1(数据数量少但数值大的部分)和尾部T1(数据数量多单数值小的部分)，通过计算尾部所占整体的百分之％T1来判断尾部比例是否大于百分之50，如大于百分之50,则将尾部数据T1再次求均值m2，并依据m2划分出新的头部H2和尾部T2。重复这一过程直到数据求出的平均值mn没有出现重尾分布现象，即头部数据所占百分之％Hn基本等于尾部数据所占百分比％Tn。将该过程中所计算的平均值记录下来，并依次作为分级的阀值，例如，若计算出的平均值为m1、m2、m3、m4、m5，则分级的划分为为表1所示。表1.使用头尾间隔分割法进行分级划分(运维难度a>b>c>d>e>f)序号运维难度分级运维难度1Q≥m5A2m5>Q≥m4B3m4>Q≥m3C4m3>Q≥m2D5m2>Q≥m1E6Q≤m1F由上述实验可以看出，该方法可对最终运维难度值的分级进行客观划分，避免人为划分带来的主观性，制定出不同运维难度区间，依据此分级区间，运维人员也可查询到具体每一个样本所在的运维难度范围。再通过GIS提供的地理信息可视化服务，为电网运维巡检部门提供基于地理位置的输电线路运维难度量化评估参考，为电网运维部门在运维管理、人员调配以及资源优化上提供指导性意见，避免过大的人力物力投资，节约成本。当前第1页1 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