一种基于GIS的三维输电线路路径选择方法技术

本发明专利技术涉及一种基于GIS的三维输电线路路径选择方法，所述方法包括(1)建立与每个栅格单元对应的矢量网格单元；(2)提取影响栅格单元的因素；(3)将影响栅格单元的因素并入矢量网格模型中；(4)通过矢量网格选择最优路径。本发明专利技术方法进行的优化选线工程实践中，为设计人员提供的线路走廊三维场景直观、清晰。同时，为设计人员提供的辅助工具精细，使得内业作业效率大幅提高，有利于提高设计质量，保证工程技术指标的落实。在设计阶段使用的选线平台中的线路走廊基础地理数据，可以用于线路投运以后的运维管理，为建设线路运维管理三维平台奠定了良好的基础。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术涉及一种基于GIS的三维输电线路路径选择方法，所述方法包括(1)建立与每个栅格单元对应的矢量网格单元；(2)提取影响栅格单元的因素；(3)将影响栅格单元的因素并入矢量网格模型中；(4)通过矢量网格选择最优路径。本专利技术方法进行的优化选线工程实践中，为设计人员提供的线路走廊三维场景直观、清晰。同时，为设计人员提供的辅助工具精细，使得内业作业效率大幅提高，有利于提高设计质量，保证工程技术指标的落实。在设计阶段使用的选线平台中的线路走廊基础地理数据，可以用于线路投运以后的运维管理，为建设线路运维管理三维平台奠定了良好的基础。【专利说明】一种基于GIS的三维输电线路路径选择方法
本专利技术涉及一种输电线路路径选择方法，具体讲涉及一种基于GIS的三维输电线路路径选择方法。
技术介绍
输电线路的选线是输电线路设计的主要内容之一，选线需要综合考虑地貌、地物、地形和地质等诸多因素。专家经验和人工主观判断的电力选线方法需要花费大量的人力和时间，选择的线路的好坏与选线人员的经验和主观判读能力有密切的关系，难以确保选线的合理性。因此，计算机自动选线的需求日益增加。 GIS作为空间数据的主要获取和管理手段，可以将影响选线的因素进行计算机量化和空间表达，并通过空间分析和最优路径算法实现电力的自动选线。要实现计算机自动选线，设计合理、针对电力选线特点的空间数据模型是需要考虑的关键问题。 当前，诸多学者利用栅格数据模型将选线区域划分为网格单元，Monteiro利用栅格数据模型对各种影响因素进行计算，将各种影响因素转化为通过网格时的花费代价，然后利用动态规划算法进行电力线路通道选择。Ahmadi和Schmidt等在栅格模型的基础上利用ArcGIS的工具和空间分析功能设计电力线路；Beazerl和Beazer等针对栅格数据模型设计了软件工具用于计算选线影响因素代价。这些研究都在一定程度上提高了选线的智能性，然而，这些方法使用栅格数据模型主要是基于栅格数据格式，模型中使用的网格大小相同，模型的设计没有考虑具体空间区域的地形、地物的复杂情况，并且选线的各个影响因素对选线影响方式的不同，使得选择的线路难以达到较高的精确性。
技术实现思路
针对现有技术的不足，本专利技术涉及一种基于GIS的三维输电线路路径选择方法，面向电力选线的数据模型的设计是实现电力自动选线的关键问题。在分析当前研究较多的栅格数据模型的基础上，综合利用栅格和矢量空间数据模型的优势，提出了一种面向电力选线的多级网格空间数据模型，该模型可以根据选线区域地形和各种影响因素复杂程度的不同，自适应的选择不同等级的网格参与影响因素代价值的统计，并参与最优路径计算。并通过A*算法进行实际线路设计，结果表明该数据模型能够提高选线策略的合理性。 本专利技术的目的是采用下述技术方案实现的: 一种基于GIS的三维输电线路路径选择方法，其改进之处在于，所述方法包括 (I)建立与每个栅格单元对应的矢量网格单元； (2)提取影响栅格单元的因素； (3)将影响栅格单元的因素并入矢量网格模型中； (4)通过矢量网格选择最优路径。 优选的，所述步骤(I)包括在栅格单元模型相对应的空间现象特征的位置和取值的基础上,建立与每个栅格单元对应的矢量网格单元。 优选的，所述步骤(I)包括确定选线区域范围，定义和获取各个影响因素的数据，根据所述选线区域范围生成不同层次的矢量网格，并对矢量网格编码和提取中心坐标。 进一步地，所述矢量网格单元中包括多级网格数据模型，按粗细网格划分，其包括4kmX 4km、2kmX 2km、500mX 500m、250mX 250m 和 125mX 125m。 优选的，所述步骤(2)包括采用栅格数据与DEM数据计算坡度和等高线，提取每个栅格单元内的平均高程值和平均坡度值，和对栅格数据格式的影响因素进行叠加分析，统计分析得出影响因素的影响值。 优选的，所述步骤(3)包括利用栅格单元所对应的矢量网格与影响因素进行叠加和空间分析，提取各个影响因素在矢量网格中通过时的影响值。 优选的，所述步骤(4)包括在较粗层次上选择较粗的选线范围，并建立缓冲区，形成一个选线粗级通道；在粗级通道内选择较细的通道，在较细的通道上选择更细的通道，直到在最细的网格层次上选出线路为止； 其中，最粗层分辨率为大于等于1:10000比例尺，细层为1:1000比例尺与1:10000之间，最细层为小于等于1:1000比例尺。 进一步地，所述选出的线路为每个网格单元中的每个属性相应的属性等级。 与现有技术比，本专利技术的有益效果为: 输电线路的选线受到多种因素的影响，数据模型的设计和选择是实现高效和合理选线的关键问题，当前的研究和利用较多的是栅格数据模型。本文针对栅格数据模型存在的问题，提出了一种多级网格数据模型，该模型可以根据空间区域的地形、地物的复杂层度选择不同层次的网格参与电力选线的运算。实验结果表明，该模型具有较好的适应复杂地形和地物的能力。 使用本专利技术方法进行的优化选线工程实践中，为设计人员提供的线路走廊三维场景直观、清晰。同时，为设计人员提供的辅助工具精细，使得内业作业效率大幅提高，有利于提高设计质量，保证工程技术指标的落实。在设计阶段使用的选线平台中的线路走廊基础地理数据，可以用于线路投运以后的运维管理，为建设线路运维管理三维平台奠定了良好的基础。 【专利附图】【附图说明】 图1为本专利技术提供的一种基于GIS的三维输电线路路径选择方法流程图。 【具体实施方式】 下面结合附图对本专利技术的【具体实施方式】作进一步的详细说明。 栅格数据为用一个规则格网来描述与每一个格网单元位置相对应的空间现象特征的位置和取值。在概念上，空间现象的变化由格网单元值的变化来反映。地理信息系统中许多数据都用栅格格式来表示。栅格数据在许多方面是矢量数据的补充，将两种数据相结合是GIS项目的一个普遍特征。 栅格数据模型要素: 栅格数据模型在GIS中也被称为格网(Grid)、栅格地图、表面覆盖(SurfaceCover)或影像。格网由行、列、格网单元组成。行、列由格网左上角起始。在二维坐标系统中，行作为I坐标、列作为X坐标。在这点上与纬度作为I坐标、经度作为X坐标有点类似。 栅格数据用单个格网单元代表点、用一系列相邻格网单元代表线、邻接格网的集合代表面。格网中的每一个格网单元有一个值，整型或浮点型。整型格网单元值通常代表类别数据。比如，土地类型常用I代表城市用地、2代表林地等。浮点型格网单元值常表示连续数据，比如，降水量模型可能有20、15、12、23等降水量值。浮点型格网比整型格网需要更多的计算机存储资源，这是涉及大范围的GIS项目必须考虑的一个重要因素。而且，浮点型网格的数据查询与显示应该基于12.0?19.0这样的值域，而非单个值。 由于栅格数据模型的分辨率受其格网单元大小的影响，因此在表示空间要素的精确位置上存在缺点。在算法上，格网可视为行与列的矩阵，其单元值为二维数组，对数据进行操作、集合和分析较矢量数据容易。 栅格数据类型: 1.卫星影像:遥感卫星影像是用栅格格式记录的。卫星影像像元值代表从地球表面反射或 发射的光能。通过分析像元值，影像本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于GIS的三维输电线路路径选择方法，其特征在于，所述方法包括(1)建立与每个栅格单元对应的矢量网格单元；(2)提取影响栅格单元的因素；(3)将影响栅格单元的因素并入矢量网格模型中；(4)通过矢量网格选择最优路径。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：马潇，莫娟，刘蕊，黄彭，房正刚，金欢，
申请(专利权)人：国家电网公司，中国电力科学研究院，
类型：发明
国别省市：北京;11