[发明专利]一种基于聚类分析的输电线路山火风险区域划分方法

摘要

本发明公开了一种基于聚类分析的输电线路山火风险区域划分方法，属于输配电技术领域。本发明基于卫星火点监测数据根据所提出的聚类距离指标，移动样本序列至另一个聚类，经过多次计算聚类距离指标并移动得到聚类结果，从而得到研究区域的输电线路山火风险分布区域划分，用以输电线路山火精细化预报和输电线路山火防治提供依据。本发明可用本方法指导输电线路山火高发地区部署灭火队伍和灭火物资工作，增强电网山火处置能力。

主权项

一种基于聚类分析的输电线路山火风险区域划分方法，其特征在于：所述的山火风险区域划分方法包括以下步骤：1.1、区域划分：以行政区域为单位作为初始划分区域；1.2、按照步骤1.1划分的区域统计每个初始划分区域的日火点次数；1.3、按照步骤1.1划分的区域统计每个初始划分区域的日降水量；1.4、建立表征输电线路山火风险分布区域划分指标体系，指标体系数量为n个；1.5、按照步骤1.4建立的指标体系数据组织成m个变量，得到m×n矩阵M₁$M_1=\left[\begin{array}{ccccc}{X}_{11}& X_{12}& ...& ...& X_{1n}\\ X_{21}& X_{22}& ...& ...& X_{2n}\\ ...& ...& ...& ...& ...\\ ...& ...& ...& ...& ...\\ X_{m1}& X_{m2}& ...& ...& X_{mn}\end{array}\right],$其中n表示为步骤1.4中的指标体系数量；1.6、将M₁的m个变量采用如下公式进行标准化处理，使每个变量平均值为0，均方差为l，得到消除量纲和数量级影响的标准化处理后的数据矩阵M₂，$X_{ij}^{\′}=\left\{\begin{array}{cc}(X_{ij}-{\stackrel{\‾}{X}}_j)/S_j,& S_j\≠0\\ 0,& S_j=0\end{array}\right.,$$M_2=\left[\begin{array}{ccccc}{X}_{11}^{\′}& X_{12}^{\′}& ...& ...& X_{1n}^{\′}\\ X_{21}^{\′}& X_{22}^{\′}& ...& ...& X_{2n}^{\′}\\ ...& ...& ...& ...& ...\\ ...& ...& ...& ...& ...\\ X_{m1}^{\′}& X_{m2}^{\′}& ...& ...& X_{mn}^{\′}\end{array}\right]$其中，指标X_j的均值${\stackrel{\‾}{X}}_j=\frac{1}{m}\underset{i=1}{\overset{m}{\Σ}}{X}_{ij},$标准差$S_j=\sqrt{\frac{1}{m-1}\underset{i=1}{\overset{m}{\Σ}}{(X_{ij}-{\stackrel{\‾}{X}}_j)}^2},j=1,2,...,n;$1.7、采用欧氏距离作为相似度指标，按照上述公式计算不同原始分类中样本聚类距离，得到反应各个分类之间输电线路山火风险分布强度差异的m×m阶对称矩阵D₁；$d_{i,j}=\sqrt{\underset{i}{\Σ}{(x_i-y_i)}^2}$$D_1=\left[\begin{array}{ccccc}{d}_{11}& d_{12}& ...& ...& d_{1n}\\ d_{21}& d_{22}& ...& ...& d_{2n}\\ ...& ...& ...& ...& ...\\ ...& ...& ...& ...& ...\\ d_{m1}& d_{m2}& ...& ...& d_{mn}\end{array}\right]$其中，d_i,j表示变量x_i＝(x₁,x₂,…,x_k)和变量y_i＝(y₁,y₂,…,y_k)之间的距离，k为表征输电线路山火风险分布区域的指标数，反映两个地区之间输电线路山火风险分布强度的差异；1.8、在步骤1.7得到的对称矩阵中D₁取出最小值d_p,q，取其中相似的第p和q类，将相似分类合并成新类z，即分类z＝{z_p，z_q}；1.9、按照如下公式得到新类z与其余类之间的距离；对于包含不止一个变量的类，得到反映原分类与新类之间输电线路山火风险分布强度差异的(m‑1)×(m‑1)阶对称矩阵，d_z,j＝min{d_p,j,d_q,j}，其中，j＝1,2,...,n,j≠p,q；1.10、在(m‑1)阶对称矩阵中查找出最小值d_p',q'，取其中相似的第p和q类，将相似分类合并成新类z；1.11、重复上述步骤的1.7和1.8，直至全部初始分类归并为一类并记录聚类过程，并根据聚类结果图，按需选择分类数；1.12、按照所选择的分类数划分输电线路山火风险分布区域。