一种用于冰区图绘制的气候分区方法技术

本发明专利技术提供一种用于冰区图绘制的气候分区方法，包括：步骤1，根据确定的冰区图绘制区域，搜集区域内长期气象站相关信息及其与覆冰密切相关的冬季气象要素；步骤2，根据气象站资料，采用聚类分析法进行初步气候分区；步骤3，基于地理信息系统划分网格格点，计算各格点满足覆冰形成基本条件的年平均日数；步骤4，开展不同程度覆冰区域的等级划分，细化初步气候分区成果；步骤5，构建微地形识别方法，识别各细化区域的微气候及一般气候区域，形成最终的气候分区成果。本方法借助区域气象站观测资料及地理信息系统确定的气候分区效果显著，有利于提高冰区图绘制中分区域覆冰模型的模拟能力，提高冰区图成果的可靠性。提高冰区图成果的可靠性。提高冰区图成果的可靠性。

【技术实现步骤摘要】
一种用于冰区图绘制的气候分区方法


[0001]本专利技术涉及架空输电线路冰区图绘制
，具体涉及一种用于冰区图绘制的气候分区方法。

技术介绍

[0002]随着电网的发展和全球极端气候频发，电网覆冰灾害不断加剧，造成的危害越来越严重，轻则引起闪络跳闸，重则导致金具损坏、断线倒杆(塔)等事故。因此，冰区划分是覆冰地区架空输电线路设计中最重要的气象条件，其意在将属于同一气候区、海拔相当的地段概化为同一设计冰厚，形成冰区划分成果。而科学合理地绘制输电线路设计冰区分布图对增强电网抵御覆冰灾害的能力，提高电网的安全稳定运行水平具有巨大的经济和社会价值。
[0003]覆冰受气候影响显著，不同气候区覆冰起始海拔相差显著，而在微气候区覆冰量级主要受微地形引起气温、风速、湿度等气象要素变化程度控制，与海拔关系不大。虽然目前覆冰比较严重的省份均绘制了各自的输电线路冰区分布图，但多数已有的冰区图因制作部门未能准确地进行气候分区，全区域依靠海拔、经度、纬度建立覆冰模型，其划分成果与实际冰区空间分布存在较大偏差，尤其是在资料缺乏地区和微地形微气候区域偏差更为显著。
[0004]在冰区划分前，应首先根据区域内地形地势及覆冰分布特性，进行气候分区。选择一种好的气候分区方法，分区建立覆冰计算模型，可有效提高冰区图的绘制质量。因此，良好的气候分区成果是绘制高质量冰区图的基础。

技术实现思路

[0005]为了解决上述内容中提到的现有技术缺陷，本专利技术提供了一种用于冰区图绘制的气候分区方法，通过对将气候区进行科学合理的划分，提高冰区图的绘制准确性。
[0006]为了实现上述目的，本专利技术具体采用的技术方案是：
[0007]一种用于冰区图绘制的气候分区方法，包括如下步骤：
[0008]确定冰区图绘制区域，获取绘制区域内气象站的位置信息，并获取包括气温、相对湿度和日照时数在内的冬季气象要素；
[0009]根据获取到的气象站位置信息和气象要素，采用聚类分析法进行初步气候分区；
[0010]基于地理信息系统对绘制区域划分网格点，确定各个网格点满足覆冰形成基本条件(日最低气温为
‑
10℃～1℃、日平均相对湿度>80％、日累计日照时数≤2h的年平均日数)的年平均日数；
[0011]对不同覆冰程度区域进行等级划分以得到若干细化区域，按照细化区域对初步气候分区进行细化划分；
[0012]识别各个细化区域内的微地形特征，将山脊、山谷、垭口、迎风坡、背风坡、平坝等确定为微气候区域，并将微气候区域以外的其他区域确定为一般气候区域，形成气候分区。
[0013]上述公开的气候分区方法，能够将绘图区域划分成不同的气候区，结合不同气候区的不同特征将确定细化的气候区域，从而得到精细化划分的气候区，在此基础上进行冰区图的绘制更为精确。
[0014]进一步的，本专利技术中所采集的气象站的相关信息用于辅助气候分区，此处对采集的位置信息进行说明：所述的气象站的位置信息至少包括气象站的纬度、经度和海拔，同时，还可采集气象站的机构、人员、站址及观测任务、方法、仪器等历史沿革信息作为参考。
[0015]进一步的，在本专利技术中，微地形特征用于确定细化区域内的微气候区域，此处进行优化说明：所述的微地形特征至少包括山脊、山谷、垭口、迎风坡、背风坡和平坝。采用如此方案时，能够将细化区域内进行再次细分，从而确定不同的微气候区域。
[0016]进一步的，本专利技术在进行初步气候分区时采用如下方法：
[0017]获取气象站内逐年的包括冬季平均最低气温、相对湿度和日照时数在内的气象要素，计算各气象要素的均方差。将冬季平均最低气温、最低气温均方差、相对湿度、相对湿度均方差、日照时数和日照时数均方差作为气候分区的6个基本因子，从而得到原始矩阵X
k,j
，k＝1，2，3
…
n；j＝1，2，3
…
m；n和m分别为聚类分析的基本因子数与气象站数；
[0018]按照如下方法对原始矩阵X
k,j
进行处理得到标准化矩阵
[0019][0020]其中，
[0021]按照如下方法，通过标准化矩阵计算各个气象站之间的相关因数r
i,j
：
[0022][0023]其中，i＝1，2，3
…
m。
[0024]按照如下方法，将相关因数r
i,j
的值由区间[
‑
1，1]变换到区间[0，1]：由此形成以为元素的m阶模糊矩阵R1；
[0025]按照如下运算法则对模糊矩阵进行运算：若A和B分别为n
×
m，m
×
l的两个模糊矩阵，则他们的乘积C为n
×
l的模糊矩阵，其元素为：
[0026][0027]其中“∨”和“∧”为两个运算记号，定义为：
[0028]a∨b＝max(a，b)
[0029]a∧b＝min(a,b)
[0030]因此，模糊矩阵的乘积表示为A
·
B；利用该模糊矩阵运算法则将模糊矩阵R1进行连续自乘得到：R2＝R1·
R1，R4＝R2·
R2；
[0031]矩阵R自乘T次后，满足得到的为一个等价模
糊矩阵，具有传递性。对于任意的0≤λ≤1，得λ的集称为的λ截集。记为：
[0032][0033]其中X为全域。从大到小可以得到不同λ水平的截模糊矩阵，进行初步气候分区。
[0034]由此即可完成初步气候分区。
[0035]进一步的，本专利技术中，所述的基于地理信息系统对绘制区域划分网格点，确定各个网格点满足覆冰形成基本条件的年平均日数，具体按照如下方法进行：
[0036]获取冰区图绘制区域的DEM数字高程数据并进行栅格化处理，建立分辨率小于等于1km
×
1km的栅格化网格，同时提取各个网点的经度、纬度和海拔；
[0037]将气象站日最低气温在
‑
10℃～1℃、日平均相对湿度>80％、日累计日照时数≤2h作为覆冰形成的基本条件，统计各气象站冬季同时满足上述覆冰形成基本条件的年平均日数即为“年均可覆冰日数”；
[0038]根据初步气候分区结果，分别建立各气候区内气象站年均可覆冰日数与其经度、纬度、海拔的拟合关系，并将拟合关系应用于各网格点，计算各气候区各网格点年均可覆冰日数。
[0039]进一步的，所述的对不同覆冰程度区域进行等级划分以得到若干细化区域，按照细化区域对初步气候分区进行细化划分；具体包括：
[0040]按照如下方法确定不同覆冰程度区域的等级划分标准：将年均可覆冰日数TN≤15d记为轻度覆冰区域；年均可覆冰日数15d＜TN≤30d记为中度覆冰区域；年均可覆冰日数30d＜TN≤50d记为严重覆冰区域；年均可覆冰日数TN＞50d记为极严重覆冰区域；
[0041]在初步气候分区结果的基础上，将各网本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于冰区图绘制的气候分区方法，其特征在于，包括：确定冰区图绘制区域，获取绘制区域内气象站的位置信息，并获取包括气温、相对湿度和日照时数在内的冬季气象要素；根据获取到的气象站位置信息和气象要素，采用聚类分析法进行初步气候分区；基于地理信息系统对绘制区域划分网格点，确定各个网格点满足覆冰形成基本条件的年平均日数；对不同覆冰程度区域进行等级划分以得到若干细化区域，按照细化区域对初步气候分区进行细化划分；识别各个细化区域内的微地形特征，确定微气候区域，并将微气候区域以外的其他区域确定为一般气候区域，形成气候分区。2.根据权利要求1所述的用于冰区图绘制的气候分区方法，其特征在于：所述的气象站的位置信息至少包括气象站的纬度、经度和海拔。3.根据权利1所述的用于冰区图绘制的气候分区方法，其特征在于：所述的微地形特征至少包括山脊、山谷、垭口、迎风坡、背风坡和平坝。4.根据权利要求1所述的用于冰区图绘制的气候分区方法，其特征在于，在进行初步气候分区时采用如下方法：获取气象站内逐年的包括冬季平均最低气温、相对湿度和日照时数在内的气象要素，计算各气象要素的均方差并作为气候分区的基本因子，从而得到原始矩阵X
k，j
，k＝1，2，3
…
n；j＝1，2，3
…
m；n和m分别为聚类分析的基本因子数与气象站数；按照如下方法对原始矩阵X
k，j
进行处理得到标准化矩阵进行处理得到标准化矩阵其中，按照如下方法，通过标准化矩阵计算各个气象站之间的相关因数r
i，j
：其中，i＝1，2，3
…
m；按照如下方法，将相关因数r
i，j
的值由区间[
‑
1，1]变换到区间[0，1]：由此形成以为元素的m阶模糊矩阵R1；按照如下运算法则对模糊矩阵进行运算：若A和B分别为n
×
m，m
×
l的两个模糊矩阵，则他们的乘积C为n
×
l的模糊矩阵，其元素为：其中“∨”和“∧”为两个运算记号，定义为：a∨b＝max(a，b)a∧b＝min(a，b)
因此，模糊矩阵的乘积表示为A
·
B；利用该模糊矩阵运算法则将模糊矩阵R1进行连续自乘得到：R2＝R1·
R1，R4＝R2·
R2；矩阵R自乘T次后，满足得到的为一个等价模糊矩阵，具有传递性；对于任意的0...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄帅，郭新春，王国羽，许泳，吴国强，周舒，黄志洲，夏鼎铭，
申请(专利权)人：中国电力工程顾问集团西南电力设计院有限公司，
类型：发明
国别省市：