[发明专利]电压等高曲面插值和图形生成的方法及装置

说明书

技术领域

本发明涉及计算机可视化技术领域，具体而言，本发明涉及一种电压等高曲面插值和图形生成的方法及装置。

背景技术

随着电网规模增大，电力调度运行人员往往要面对成百上千的节点数据，单纯依靠表格和文字的显示方式已经不能满足电力调度运行人员监控电网的要求。随着近几年计算机可视化技术的发展，基于地理信息的电压等高曲面图显示技术逐渐得到电力工作者的重视。电压等高曲面图一般将电力系统中节点电压的分布看成在整个系统覆盖区域是连续的，并采用色彩映射等方式来表达电压数值的大小。心理学实验显示：彩色的电压等高曲面图比起传统的数字显示方式更能引起人眼的注意，更能直观的表达电网的总体电压水平，能帮助调度员及时的发现电压越限的节点或区域。

电压等高曲面图的原理是通过一定的插值算法将地理分布的离散数据点扩展到整个绘制平面上。目前常见的电压等高曲面插值算法可分为两种：1、基于不规则三角网的方法；2、基于规则格网的方法。基于不规则三角网的方法的曲面生成过程大致要经过Delaunay三角网剖分、三角边等值点追踪、曲线拟合、填充色块等几个步骤。在构建三角形式，尽管对三角形进行了优化，难免还是出现棱角很尖锐的三角形，使曲线拟合会出现等高线折点处交角尖锐的现象，整体效果不如规则格网法美观，并且等高线之间很难做出平滑过渡的效果。基于规则格网的方法将绘图屏幕划分为M×N的均匀网格，每个网格的数值大小取决于周围邻近数据点的数值，一般距离越近的数据点影响权重越大。这种方法绘制的图像比较精细美观，本发明主要以该类方法为讨论对象。

最经典的电压插值算法是距离平方反比的插值算法，假设显示区域被均匀的划分为M×M个固定大小的网格，对于平面上任意一个网格点p，空间插值算法的任务就是根据p到实际节点的距离和实际节点的电压数值计算出p点的虚拟数值。距离平方反比的插值算法计算式为：

vp=Σi=1Nvid2piΣi=1N1d2pi---(1)]]>

(1)式中，N为实际节点个数；d_pi为实际节点i到p的距离。

为了进一步减小计算量，仅考虑离p距离小于d_inf的数据点的影响；同时，利用整数坐标正方形网格的对称性，将距离的计算次数减少到原来的1/8。此外，为了克服上述算法存在计算结果在影响区域边界处不连续，视觉效果不佳的问题，采用新的插值计算式：