輸電線路歷史山火分布圖繪制方法
【專利摘要】本發(fā)明介紹了一種輸電線路歷史山火分布圖繪制方法，包括下述步驟：(1)、確定區(qū)域坐標；(2)、收集火點數(shù)據(jù)；(3)、收集圖層信息；(4)、劃分方方形網(wǎng)格；(5)、原始數(shù)據(jù)篩選；(6)、網(wǎng)格數(shù)據(jù)處理：(7)、山火分級；(8)、插值計算；(9)、提取分布圖；(10)、疊加輸電線路地理走向圖層。該方法：1)、條理清晰，可操作性和實用性強；2)、可對任意省份或區(qū)域繪制歷史上任意時段的山火分布圖；3)、覆蓋范圍廣、定位精確；4)、統(tǒng)計更方便，不僅提高了計算速度，更是提高了精準度；5)、可直觀展示任意時段輸電線路山火火點的分布規(guī)律，合理布置防治資源，提高電網(wǎng)應對突發(fā)山火災害的能力。
【專利說明】輸電線路歷史山火分布圖繪制方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明屬于電力工程【技術領域】，具體涉及一種基于區(qū)域網(wǎng)格劃分的輸電線路歷史山火分布圖繪制方法，適用于電力系統(tǒng)的輸電線路防災減災工程。
【背景技術】
[0002]南方地區(qū)多有丘陵，森林覆蓋率高，但山火頻發(fā)，讓穿林而行的輸電線路飽受其害。山火燃燒時產(chǎn)生的氣流、雜質(zhì)極易損壞導線的外絕緣從而引發(fā)短路跳閘。2013年僅湖南省的故障跳閘事故就多達30余起，其中就有29起源于山火。而其火焰、煙塵持續(xù)時間很長，因此合閘很難。為提高電網(wǎng)應對突發(fā)山火的能力，亟需研發(fā)出一種符合輸電線路山火發(fā)生規(guī)律，且能合理布置資源，提高山火防治效率的方法。眾所周知，與大面積森林火災不同的是，輸電線路附近小范圍山火的發(fā)生與工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、生活用火習俗有很大的關系，其分布亦具有顯著的地域性與時間性。因此，根據(jù)某時段歷史上大量山火發(fā)生的空間規(guī)律繪制輸電線路歷史山火分布圖，應可找出山火的發(fā)生規(guī)律，為未來輸電線路山火防治提供借鑒，以優(yōu)化資源配置，提高防治效率，保障電網(wǎng)安全運行。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明要解決的技術問題是，針對現(xiàn)有技術的缺陷，提供一種輸電線路歷史山火分布圖繪制方法，該方法應具備精準的計算能力從而產(chǎn)生極強的實用價值。
[0004]本發(fā)明的技術方案是，所提供的輸電線路歷史山火分布圖繪制方法，系基于區(qū)域網(wǎng)格劃分方式，以歷史海量衛(wèi)星遙感監(jiān)測山火數(shù)據(jù)為根據(jù)計算出歷史上任意時段、任意降水條件下不同地區(qū)單位面積內(nèi)山火發(fā)生的次數(shù)，使用地理信息繪圖軟件進行插值計算，得到歷史上某省指定時段、指定降水條件下的山火分布圖，為未來該時段的山火防治提供借鑒與指導。具體來說，該方法執(zhí)行時包括下述步驟:
[0005](I)、確定區(qū)域坐標。依據(jù)委托省份指定區(qū)域所在最小矩形網(wǎng)格，設該矩形網(wǎng)格為矩形網(wǎng)格A，的邊的經(jīng)度和緯度，使用常規(guī)方法，確定該矩形網(wǎng)格A所包含的該區(qū)域的坐標；
[0006](2)、收集火點數(shù)據(jù)。依據(jù)步驟(I)所確定的坐標，在線搜索出過去10年極軌氣象衛(wèi)星遙感監(jiān)測到的所述委托省份指定區(qū)域的山火信息。從所搜索出的信息中收集輸電線路歷史山火火點包括監(jiān)測日期與火點坐標的火點數(shù)據(jù)；
[0007](3)、收集圖層信息。依據(jù)步驟(2)所收集的數(shù)據(jù)，在線搜索出委托省份的地理邊界與各電壓等級輸電線路圖層信息；
[0008](4)、劃分方形網(wǎng)格。將步驟⑴所述矩形網(wǎng)格A的邊長劃分為m個0.5°緯度或
0.5°經(jīng)度的等長線段，同樣，將步驟(I)所述矩形網(wǎng)格A的邊寬劃分為η個0.5°緯度或
0.5°經(jīng)度的等長線段。連接所有上述線段兩端端點的緯度線或經(jīng)度線，將所述矩形網(wǎng)格A劃分為mXn個邊長等經(jīng)緯度的方形網(wǎng)格，計算出每個方形網(wǎng)格中心點的坐標；
[0009](5)、原始數(shù)據(jù)篩選。依據(jù)步驟(I)所述委托省份指定區(qū)域包含的最小矩形網(wǎng)格A所要求繪制的時間段或降水條件，使用常規(guī)方法，從步驟(2)收集的火點數(shù)據(jù)中選擇所述最小矩形網(wǎng)格A所要求繪制的時間段條件需要的火點或降水條件需要的火點；
[0010](6)、網(wǎng)格數(shù)據(jù)處理。在線搜索出SQL Server數(shù)據(jù)庫計算軟件，利用該軟件，以步驟(4)所繪每個網(wǎng)格的坐標，計算出步驟(5)所選擇的火點落在矩形網(wǎng)格A各個方形網(wǎng)格內(nèi)的數(shù)目即網(wǎng)格內(nèi)火點數(shù)NiQ代表第i個網(wǎng)格，i = 1，2，…，mXn)。依據(jù)委托省份所在經(jīng)緯度范圍，按下列公式⑴~(6)計算出單個網(wǎng)格內(nèi)的山火發(fā)生密度Pi(次/km2)。具體計算程序如下:
[0011]已知地球平均半徑Rtl = 6371km。在不考慮地面起伏度影響的前提下，從地球表面任一經(jīng)度線跨越1°緯度所經(jīng)過的距離Cl1為:
[0012]Cl1 = 2 31 R0/360 ^ Illkm(I)
[0013]式⑴中π為圓周率；Rtl為地球平均半徑。
[0014]從地球表面緯度為α的緯度線跨越1°經(jīng)度所經(jīng)過的距離d2為:
[0015]d2 = (2 τι R0Cos a )/360 = ( π R0cos a )/180(2)
[0016]式⑵中Ji為圓周率；Rtl為地球平均半徑；cos α為緯度α的余弦。
[0017]由上述式⑴可知，每個方形網(wǎng)格的邊長a為:
[0018]a = di/2 ^ 55.5km
[0019]忽略單個方形網(wǎng)格中上邊長與下邊長的長度差別，則每個方形網(wǎng)格的邊寬b為:
[0020]b = d2/2 = (Ji R0Cos a )/360(3)
[0021]式(3)中d2為從地球表面緯度為α的緯度線跨越1°經(jīng)度所經(jīng)過的距離；η為圓周率；Rtl為地球平均半徑；COS α為緯度α的余弦。
[0022]考慮到計算的方便且在誤差允許范圍內(nèi)，b取最大值Id1和最小值b2的算術平均值'h.則:
[0023]
【權利要求】
1.一種輸電線路歷史山火分布圖繪制方法，該方法包括下述步驟: (1)、確定區(qū)域坐標，依據(jù)委托省份指定區(qū)域所在最小矩形網(wǎng)格，設該矩形網(wǎng)格為矩形網(wǎng)格A，的邊的經(jīng)度和緯度，使用常規(guī)方法，確定該矩形網(wǎng)格A所包含的該區(qū)域的坐標； (2)、收集火點數(shù)據(jù)，依據(jù)步驟(1)所確定的坐標，在線搜索出過去10年極軌氣象衛(wèi)星遙感監(jiān)測到的所述委托省份指定區(qū)域的山火信息，從所搜索出的信息中收集輸電線路歷史山火火點包括監(jiān)測日期與火點坐標的火點數(shù)據(jù)； (3)、收集圖層信息，依據(jù)步驟(2)所收集的數(shù)據(jù)，在線搜索出委托省份的地理邊界與各電壓等級輸電線路圖層信息； (4)、劃分方形網(wǎng)格，將步驟(1)所述矩形網(wǎng)格A的邊長劃分為m個0.5°緯度或0.5°經(jīng)度的等長線段，同樣，將步驟(1)所述矩形網(wǎng)格A的邊寬劃分為η個0.5°緯度或0.5°經(jīng)度的等長線段，連接所有上述線段兩端端點的緯度線或經(jīng)度線，將所述矩形網(wǎng)格A劃分為mXn個邊長等經(jīng)緯度的方形網(wǎng)格，計算出每個方形網(wǎng)格中心點的坐標； (5)、原始數(shù)據(jù)篩選，依據(jù)步驟(1)所述委托省份指定區(qū)域包含的最小矩形網(wǎng)格A所要求繪制的時間段或降水條件，使用常規(guī)方法，從步驟(2)收集的火點數(shù)據(jù)中選擇所述最小矩形網(wǎng)格A所要求繪制的時間段條件需要的火點或降水條件需要的火點； (6)、網(wǎng)格數(shù)據(jù)處理，在 線搜索出SQLServer數(shù)據(jù)庫計算軟件，利用該軟件，以步驟(4)所繪每個網(wǎng)格的坐標，計算出步驟(5)所選擇的火點落在矩形網(wǎng)格A各個方形網(wǎng)格內(nèi)的數(shù)目即網(wǎng)格內(nèi)火點數(shù)NiQ代表第i個網(wǎng)格，i = 1，2，...，mXn)，依據(jù)委托省份所在經(jīng)緯度范圍，按下列公式(I)~(6)計算出單個網(wǎng)格內(nèi)的山火發(fā)生密度Pi(次/km2)，具體計算程序如下: 已知地球平均半徑Rtl = 6371km，在不考慮地面起伏度影響的前提下，從地球表面任一經(jīng)度線跨越1°緯度所經(jīng)過的距離Cl1為: Cl1 = 2 31 R0/360 ^ Illkm(I) 式(I)中η為圓周率；Rtl為地球平均半徑， 從地球表面緯度為α的緯度線跨越1°經(jīng)度所經(jīng)過的距離(12為: d2 = (2 τι R0Cos α ) /360 = (Ji R0cos a )/180(2) 式(2)中為圓周率；Rtl為地球平均半徑；cos α為緯度α的余弦， 由上述式(I)可知，每個方形網(wǎng)格的邊長a為: a = di/2 ^ 55.5km 忽略單個方形網(wǎng)格中上邊長與下邊長的長度差別，則每個方形網(wǎng)格的邊寬b為: b = d2/2 = (R0Cos α ) /360(3) 式(3)中(12為從地球表面緯度為α的緯度線跨越1°經(jīng)度所經(jīng)過的距離；η為圓周率；RtI為地球平均半徑；COS α為緯度α的余弦， 考慮到計算的方便且在誤差允許范圍內(nèi)，b取最大值匕和最小值132的算術平均值方。則: /?=(6i+/)2)/2=KR()(cosai+cosa2)/720(4) 式(4)中a i為矩形網(wǎng)格A的最小緯度；α 2為矩形A的最人紳度，則每個方形網(wǎng)格的面積S為:S=axb=55.5b,(5) 式(5)中a為方形網(wǎng)格的邊長$為平均邊寬， 再由方形網(wǎng)格內(nèi)火點數(shù)Ni和方形網(wǎng)格面積S計算出每個方形網(wǎng)格內(nèi)單位面積的火點數(shù)，作為該方形網(wǎng)格內(nèi)的山火發(fā)生密度P1: P i =隊/S(6) (7)、山火分級，以等差方式設置三個數(shù)據(jù)截斷點，將步驟(6)所得山火發(fā)生密度PiW高到低劃分為紅、橙、黃、藍四個等級； (8)、插值計算，以步驟(7)所劃分的山火發(fā)生密度分級、上述方形網(wǎng)格中心點坐標和山火發(fā)生密度為依據(jù)，使用常規(guī)方法進行插值計算，形成矩形網(wǎng)格A所在委托省份指定區(qū)域的山火分布圖； (9)、提取分布圖，利用步驟(2)所收集的委托省份的地理邊界與各電壓等級輸電線路圖層信息對矩形網(wǎng)格A所在委托省份指定區(qū)域的山火分布圖進行提取計算，形成覆蓋委托省份全省范圍的山火分布圖； (10)、疊加輸電線路地理走向圖層，將步驟(9)所獲覆蓋委托省份全省范圍的山火分布圖疊加該委托省份的電網(wǎng)輸電線路桿塔圖層，由重疊結果形成包含該委托省份的電網(wǎng)輸電線路坐標信息在內(nèi)的輸電線路歷史山火分布圖。
【文檔編號】G06Q50/06GK103942737SQ201410196163
【公開日】2014年7月23日 申請日期:2014年5月9日 優(yōu)先權日:2014年5月9日
【發(fā)明者】陸佳政, 劉毓, 張紅先, 李波, 方針 申請人:國家電網(wǎng)公司, 國網(wǎng)湖南省電力公司, 國網(wǎng)湖南省電力公司電力科學研究院