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基于多源空间数据的输电线路通道优选系统及方法

阅读：929发布：2020-05-24

专利汇可以提供基于多源空间数据的输电线路通道优选系统及方法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且一种基于多源空间数据的输电线路通道优选系统，包括依次连接的多源数据转换规程库(1)、多源数据处理模块 (3)、分层数据生成模块(5)、规划数据库 (4)和输出最终结果的智能通道规划模块(7)，其中多源数据处理模块(3)还另有通道直接连接规划数据库(4)；另有海量数据存储平台(6)分别连接多源数据转换规程库(1)、专家资料库(2)和规划数据库(4)，专家资料库(2)则输出至规划数据库(4)和智能通道规划模块(7)，还有高性能运算平台(8)，分别与多源数据处理模块(3)、分层数据生成模块(5)和智能通道规划模块(7)相连。本发明可工作效率、缩短设计周期、降低劳动强度、节约设计成本，合理利用通道资源。，下面是基于多源空间数据的输电线路通道优选系统及方法专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种基于多源空间数据的输电线路通道优选系统，其特征是：包括依次连接的多源数据转换规程库(1)、多源数据处理模块(3)、分层数据生成模块(5)、规划数据库(4)和输出最终结果的智能通道规划模块(7)，其中多源数据处理模块(3)还另有通道直接连接规划数据库(4)；另有海量数据存储平台(6)分别连接多源数据转换规程库(1)、专家资料库(2)和规划数据库(4)，专家资料库(2)则输出至规划数据库(4)和智能通道规划模块(7)，还有高性能运算平台(8)，分别与多源数据处理模块(3)、分层数据生成模块(5)和智能通道规划模块(7)相连；
多源数据转换规程库(1)，用以存储输电线路通道优选所需的各类数据转换标准和规范，辅助用户将数据预处理为多源数据处理模块可读的格式；
专家资料库(2)，用以存储输电线路通道内影响路径选择的地形地质、地貌、社会经济和技术因素以及上述因素的约束权重；
多源数据处理模块(3)，用以接收并处理多源多尺度的遥感数据、GIS数据以及输电线路通道内的行政、经济数据，将上述数据转化为可用的规划源数据；
规划数据库(4)，由多源空间源数据库和分层数据库构成，分别用以存储经过多源数据处理模块(3)处理过的多源空间源数据和分层数据生成模块(5)处理后形成的分层数据；
分层数据生成模块(5)，用以接收处理多源数据，并转化为智能通道规划模块(7)可用的分层数据；
海量数据存储平台(6)，用以提供海量规划数据的分布式快速存取；
智能通道规划模块(7)，用以调用规划数据库中的分层数据，依据专家资料库中的资料赋予各层数据相应的权重，进而依据线路规划算法生成输电线路设计方案并输出；
高性能运算平台(8)，用以对多源数据处理模块(3)、分层数据生成模块(5)和智能通道规划模块(7)提供高性能计算支持，提高计算处理速度。
2.根据权利要求1所述的基于多源空间数据的输电线路通道优选系统，其特征是：所述的地形地质包括高程、坡度、坡向、地震、风、雪和雷电；地貌包括军事区域、森林、自然风景区、矿区、水资源、河流跨越和野生物；社会经济包括农业区和居民区，技术因素包括路、铁路、管线和电线跨越信息；所述的线路规划算法为现有技术的A*算法。
3.基于多源空间数据的输电线路通道优选系统，其特征是包括：所述的规划数据库含源数据库和分层数据库，多源空间数据依照数据的类型、范围、优先考虑因素分成多个数据层：自然保护区核心区域、军事保护区、大型居民区、城市大范围地物划分在第一层，陡坡、山峰、河流、密集植被区域自然地理要素划分在第二层，零散房屋、道路、铁路小型地物和人文地理要素划分到第三层；每层数据都被均分为N*N的格网，依据所在层的级别，N的数量从第一层开始逐级递增。
4.一种采用如权利要求1-3任意一项所述的系统进行基于多源空间数据的输电线路通道优选方法，其特征是包括以下步骤：
S1，确定通道的起点、终点以及必须通过的中间点；
S2，智能通道规划模块从专家资料库中取出各类约束因素的权重，对分层数据的每个网格进行权重计算和赋值；
S3，依据现有的通道规划算法由第一层开始进行规划，在第一层得出15公里宽度的输电线路通道；
S4，在第一层得出的输电线路通道对应的第二层数据中进行再次规划，得到10公里宽度的输电线路通道；
S5，在第二层得出的输电线路通道对应的第三层数据中，进行第三次规划，得到5公里的输电线路通道方案；
S6，输出通道方案。

说明书全文

基于多源空间数据的输电线路通道优选系统及方法

技术领域

[0001] 本发明涉及一种基于多源空间数据的输电线路通道优选系统。本发明还涉及采用所述系统进行基于多源空间数据的输电线路通道优选方法。

背景技术

[0002] 输电线路通道是制定电网整体规划和发展战略的基础，而由于电网的快速发展和城市规划的制约，输电线路走廊通道越来越紧张。因此，如何合理利用有限通道资源，缓解电力建设与城市规划间的矛盾，辅助电网建设的决策与分析，推进社会经济高速发展，是迫切需要研究的问题。

[0003] 传统的输变电线路工程通道优化工作以1：50000地形图为主要依据，需要进行大量的实地踏勘，确定通道方案。其主要存在以下问题：

[0004] ·传统通道优化方式以地形图为主要依据，但地形图尤为陈旧，无法反映现状。而随着国民经济的快速发展，走廊通道内出现的不确定因素日益增多，依靠经验的传统方式难以适应日益复杂的通道变化。

[0005] ·实地踏勘工作效率低，劳动强度大。设计人员通过野外实地踏勘了解通道情况，并在地形图上标注各种信息。随着电网的快速发展，在一些大型、环境复杂的工程设计中，存在劳动效率低、劳动强度大、工程统计困难等问题，无法满足工程实际需要。

[0006] ·实地踏勘视野狭窄，难以把握全局。实地踏勘着手于若干孤立的点，无法对通道内情况进行宏观、全方位掌握，因此难以实现通道资源的优化。

[0007] ·传统工程通道优化过程中缺乏基础数据，且技术手段的单一，很难使输电线路走廊的利用率达到相应高度的合理值。尤其是目前随着城市化进程加快和城市工业迅猛发展，土地资源越来越紧张、土地利用率要求越来越高，导致输电线路通道的选择受到很大制约，通道资源利用不合理。

发明内容

[0008] 本发明所要解决的第一个技术问题，就是提供一种基于多源空间数据的输电线路通道优选系统。

[0009] 本发明所要解决的第二个技术问题，就是提供一种采用所述系统进行基于多源空间数据的输电线路通道优选方法。

[0010] 采用本发明的基于卫星遥感技术、GIS技术、三维可视化技术于一体，构建集多源输电线路规划数据整合、通道快速设计、方案优化于一身的输电线路通道优选系统和方法，可全面、实时地确定走廊通道内出现的因素，优化提高输电线路设计的工作效率、缩短设计周期、降低工人劳动强度、节约设计成本，合理利用通道资源。

[0011] 解决上述第一个技术问题，本发明采用下述技术方案：

[0012] 一种基于多源空间数据的输电线路通道优选系统，其特征是：包括依次连接的多源数据转换规程库1、多源数据处理模块3、分层数据生成模块5、规划数据库4和输出最终结果的智能通道规划模块7，其中多源数据处理模块3还另有通道直接连接规划数据库4；另有海量数据存储平台6分别连接多源数据转换规程库1、专家资料库2和规划数据库4，专家资料库2则输出至规划数据库4和智能通道规划模块7，还有高性能运算平台8，分别与多源数据处理模块3、分层数据生成模块5和智能通道规划模块7相连。

[0013] 多源数据转换规程库1，用以存储输电线路通道优选所需的各类数据转换标准和规范，辅助用户将数据预处理为多源数据处理模块可读的格式；

[0014] 专家资料库2，用以存储输电线路通道内影响路径选择的地形地质、地貌、社会经济和技术因素以及上述因素的约束权重；

[0015] 多源数据处理模块3，用以接收并处理多源多尺度的遥感数据、GIS数据以及输电线路通道内的行政、经济数据，将上述数据转化为可用的规划源数据；

[0016] 规划数据库4，由多源空间源数据库和分层数据库构成，分别用以存储经过多源数据处理模块3处理过的多源空间源数据和分层数据生成模块5处理后形成的分层数据；

[0017] 分层数据生成模块5，用以接收处理多源数据，并转化为智能通道规划模块7可用的分层数据；

[0018] 海量数据存储平台6，与所述多源数据转换规程库1、专家资料库2和规划数据库4分别相连，用以提供海量规划数据的分布式快速存取；

[0019] 智能通道规划模块7，与规划数据库4、专家资料库2分别相连，用以调用规划数据库中的分层数据，依据专家资料库中的资料赋予各层数据相应的权重，进而依据线路规划算法生成输电线路设计方案并输出；

[0020] 高性能运算平台8，与所述多源数据处理模块3、分层数据生成模块5和智能通道规划模块7分别相连，用以对上述模块提供高性能计算支持，提高计算处理速度；

[0021] 所述的多源数据转换规程库1、多源数据处理模块3、分层数据生成模块5、规划数据库4和智能通道规划模块7依次连接，其中规划数据库4还外接专家资料库2。

[0022] 所述的地形地质包括高程、坡度、坡向、地震、风、雪和雷电，地貌包括军事区域、森林、自然风景区、矿区、水资源、河流跨越和野生物，社会经济包括农业区和居民区，技术因素包括路、铁路、管线和电线跨越信息。

[0023] 所述的线路规划算法为现有技术的A*算法。

[0024] 所述的规划数据库含源数据库和分层数据库，多源空间数据依照数据的类型、范围、优先考虑因素分成多个数据层：自然保护区核心区域、军事保护区、大型居民区、城市大范围地物划分在第一层，陡坡、山峰、河流、密集植被区域自然地理要素划分在第二层，零散房屋、道路、铁路小型地物和人文地理要素划分到第三层；每层数据都被均分为N*N的格网，依据所在层的级别，N的数量从第一层开始逐级递增。

[0025] 解决上述第二个技术问题，本发明采用下述技术方案：

[0026] 一种采用所述系统进行基于多源空间数据的输电线路通道优选方法，其特征是包括以下步骤：

[0027] S1，确定通道的起点、终点以及必须通过的中间点；

[0028] S2，智能通道规划模块从专家资料库中取出各类约束因素的权重，对分层数据的每个网格进行权重计算和赋值；

[0029] S3，依据现有的通道规划算法由第一层开始进行规划，在第一层得出15公里宽度的输电线路通道；

[0030] S4，在第一层得出的输电线路通道对应的第二层数据中进行再次规划，得到10公里宽度的输电线路通道；

[0031] S5，在第二层得出的输电线路通道对应的第三层数据中，进行第三次规划，得到5公里的输电线路通道方案；

[0032] S6，输出通道方案。

[0033] 本发明的有益效果是：本发明的输电线路通道优选系统应用于工程建设的规划可研阶段，大大提高了输电线路通道设计的工作效率，缩短设计周期，节约设计成本，保证设计的客观性，实现通道资源的有效、合理利用。附图说明

[0034] 图1为输电线路通道优选系统的组成和连接关系示意图；

[0035] 图2为分层数据的结构示意图；

[0036] 图3为输电线路通道优选算法流程图。

具体实施方式

[0037] 下面结合附图和实施例对本发明作进一步描述。

[0038] 图1为输电线路通道优选系统的组成和连接关系示意图。该系统包括：包括依次连接的多源数据转换规程库1、多源数据处理模块3、分层数据生成模块5、规划数据库4和输出最终结果的智能通道规划模块7，其中多源数据处理模块3还另有通道直接连接规划数据库4；另有海量数据存储平台6分别连接多源数据转换规程库1、专家资料库2和规划数据库4，专家资料库2则输出至规划数据库4和智能通道规划模块7，还有高性能运算平台8，分别与多源数据处理模块3、分层数据生成模块5和智能通道规划模块7相连。

[0039] 所述多源数据转换规程库用以存储输电线路通道设计所需的各类数据转换标准和规范，主要包括卫星遥感数据、LiDAR数据、无人机数据、航拍数据、以及行政区域、经济区域、房屋、道路、河流、铁路等GIS矢量数据的转换规范，辅助数据采集人员将数据预处理为多源数据处理模块可读的格式。

[0040] 所述专家资料库用以存储输电线路通道内的各类地物以及限制条件的约束权重，具体需考虑的地物包括高度、坡度、跨度、覆冰区、污染区、矿产区、植被密度等。

[0041] 所述规划数据库，含源数据库和分层数据库，分别用以存储经过多源数据处理模块处理过的多源空间源数据和分层数据生成模块处理后形成的分层数据。

[0042] 图2是分层数据结构示意图。多源空间数据将被依照数据的类型、范围、优先考虑因素等分成多个数据层，例如自然保护区核心区域、军事保护区、大型居民区、城市等大范围地物将被划分在第一层，陡坡、山峰、河流、密集植被区域等自然地理要素将被划分在第二层、零散房屋、道路、铁路等小型地物和人文地理要素将被划分到第三层。每层数据都被均分为N*N的格网，依据所在层的级别，N的数量从第一层开始逐级递增。

[0043] 所述海量数据存储平台与所述多源数据转换规程库、专家资料库和规划数据库相连，用以提供海量规划数据的分布式快速存取。数据库存储在磁盘阵列上，型号EMCCX4-480，以适合用于繁重的事务处理，包括最大速度的大型块数据传输、备份到磁盘、复制、数据仓库以及计算高度密集型应用，支持分布式数据存储和数据库横向扩充。

[0044] 所述多源数据处理模块用以将多源多尺度的卫星遥感数据、LiDAR数据、无人机数据、航拍数据、以及行政区域、经济区域、房屋、道路、河流、铁路等GIS矢量数据转化为智能选线系统可用的规划源数据。

[0045] 所述分层数据生成模块用以将规划源数据转化为智能通道规划模块可用的分层数据，是该数据符合图2所示的多层数据格式。

[0046] 所述智能通道规划模块与规划数据库和专家资料库相连，用以生成输电线路设计方案。

[0047] 图3是智能通道规划模块的距离规划算法流程示意图。

[0048] 规划流程包括：

[0049] S1，确定通道的起点、终点以及必须通过的中间点；

[0050] S2，规划模块从专家资料库中取出各类约束因素的权重，对分层数据的每个网格进行权重计算和赋值；

[0051] S3，依据通道规划算法由第一层开始进行规划，在第一层得出15公里宽度的输电线路通道；

[0052] S4，在该通道对应的第二层数据中进行再次规划，得到10公里宽度的输电线路通道；

[0053] S5，在该通道对应的第三层数据中，进行第三次规划，得到5公里的输电线路通道方案；

[0054] S6，输出通道方案。

[0055] 所述高性能运算平台与所述多源数据处理模块、分层数据生成模块和智能通道规划模块相连，用以对上述模块提供高性能计算支持，提高计算处理速度。由于计算量非常巨大，我们采用IBM System x3850X5(7145N02)服务器作为高性能运算平台的运行设备，采取并行计算方法进行通道优选，规划算法在该平台支持下计算时间小于10分钟。

[0056] 上述输电线路通道优选系统是集资料整合、方案分析、设计优化于一身的智能设计系统。

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