[发明专利]一种基于GIS的三维输电线路路径选择方法

说明书

技术领域

本发明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。

背景技术

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；Beazer1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。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明涉及一种基于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。

本发明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

(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。

优选的，所述步骤(1)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(1)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4km×4km、2km×2km、500m×500m、250m×250m和125m×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，本发明的有益效果为：

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。