[发明专利]基于网格GIS和Floyd算法的输电线路设计方法

说明书

技术领域

本发明属于涉及地理信息系统及空间信息动态规划研究领域，尤其涉及一种基于网格GIS和Floyd最短路径算法的电网输电线路设计方法。

背景技术

在电网设计过程中，传统的线路路径的选择多是由设计人员在室内研究，设计初选方案，再经过现场勘测后，对现有设计进行调整并形成最终方案。由于人工操作的局限性，和外业踏勘及修改的反复性，在前期线路初选的时候往往不能对地理信息进行全面的考虑，尤其是对于地形地貌、高程信息等内容，人工处理有比较大的困难，有时会造成选址结果的不准确，甚至产生巨大的偏差。同时由于在方案初选时就没有对地理信息进行全面的考虑，反复的外业考察也造成规划周期长，设计投入大等系列的问题，导致结果不够理想，不能满足电网发展的需要。

发明内容

本发明的目的是：为了克服目前线路选址主要依靠人工所存在的不足，提供一种基于网格GIS和Floyd算法的输电线路设计方法，将GIS理论引入电网线路规划的过程中，利用动态规划的数学方法，采用计算机对空间数据进行实时的分析，对海量的地理空间数据进行处理、分析和建模，将以往需要人工进行现场踏勘的工作内容引入内业处理，提高了线路规划的准确性和处理效率，减少工作量，缩短了设计周期。

本发明的技术解决方案是该基于网格GIS和Floyd算法的输电线路设计方法包括以下步骤：

(1)对线路预计通过区域的环境影响数据进行处理，根据确定的线路电压等级和设计规范，划分相应的不可建设区域，将研究区域网格化，每个网格的大小为a*a，a为两个线路杆塔拐点的间距；

(2)根据线路设计地区的条件，读取每个方格的GIS属性，利用网格GIS技术，对各个网格进行适宜性指标评价，在设计区域建立网格评价模型；

(3)在网格中连接起始点v₀与终点v_i，分析连线与格网中的相交的网格，找出连线所经过的不适宜建设线路的网格，标记为O₁、O₂；在O₁、O₂上，以v₀v_i的连线(简称为m)，做垂线r，垂线r与m的交点为I_i，垂线r与网格边沿的交点为U_i；分别选择r两边U_iI_i距离最大的点v，纳入节点集合S中；

(4)使用Floyd算法，使用步骤(3)中的垂线法得到的节点集合S，根据其中的节点v₀、v₁……v_i所在的位置计算出节点间的权值大小，构建权值矩阵；

(5)计算不经过中间节点，即最大中间节点编号k＝0的情况下的权值矩阵，获得初始状态的权值矩阵；然后调整最大中间节点编号k(k>0)，根据步骤(4)，在v₀到v₁间增加中间节点，计算v₀到v_i间最多经过k个中间节点的情况下，对经过的节点数目r(k>r>0)进行取值，计算v₀经过r个中间节点后到达终点v_i的权值矩阵；获取形成v₀v_i之间最短距离时所经过的中间节点，将获得的节点相连，产生的线路就是线路设计所需要的距离最短并且符合设计要求的线路路径。

其中，所述步骤(1)中包括：根据线路设计要求，将所线路规划待选区域进行格网化，以现有的发电站或变电站之间的连线为对角线，确定格网区域，以平均杆塔间隔作为单位将区域划分为若干方格。

其中，所述步骤(2)中包括：

(3.1)确定对于线路设计具有重要影响的因素，选出显著性差异指标参与各模型的计算，构建线路设计可行性指标体系。对于不同指标，具有不同正负指向，即适宜性与不适宜性；不同指标的性质不同，各自具有不同的计算公式，数据表达多样，为了便于评价，将评价指标进行规范化，标准化处理；采用极差标准化方法将评价指标进行归一化处理；

正指标公式：

负指标公式：

通过标准化(归一化)处理后，Xi介于0和1之间；

(3.2)通过综合指标评价法，求解每个指标值和权重值之积的和，每个格网中的网格都具有相应的区域适宜性指数值，

式中n为指标总数，X_i为第i个指标的值，ω_i为第i个指标的权重值；