一种野外输电线路冬季覆冰厚度分布绘制方法
专利汇可以提供一种野外输电线路冬季覆冰厚度分布绘制方法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本 发明 公开了一种野外输电线路冬季覆 冰 厚度分布绘制方法，它包括：步骤1、航空摄影测量；步骤2、历史气象数据和野外覆冰 数据采集 处理及汇总；步骤3、空间地理回归分析；步骤4、 导线 覆冰分布计算模型建立及订正；步骤5、山地冰区输电线路覆冰厚度分布图绘制，解决了 现有技术 中对野外输电线路冬季覆冰厚度分布绘制由于未考虑覆冰特征及未对覆冰地区 地貌 进行划分，用于山地地区的覆冰分布图绘制中，难以有效的反应山地微地形变化对输电线路导线覆冰的影响，导致最终的覆冰厚度图准确性差等问题。，下面是一种野外输电线路冬季覆冰厚度分布绘制方法专利的具体信息内容。
1.一种野外输电线路冬季覆冰厚度分布绘制方法，它包括：
步骤1、航空摄影测量：根据飞行方案，选取带有IMU/GNSS定位定向设备的航空摄影系统，按照规划路径进行测飞，对目标山地地区进行数据采集，实现空中三角测量计算，求得测区象元点的大地坐标，并将成果生成出正射影像图和数字高程模型；
步骤2、历史气象数据和野外覆冰数据采集处理及汇总，在测区范围内开展历史气象数据和野外覆冰数据采集，根据《电力工程气象勘测技术规程》（DL/T5158-2012）的要求，换算至实际的输电线路导线覆冰厚度上，并将换算好的覆冰厚度采用Pearson-III型概率分布进行重现期划分，根据历史气象材料反算补充序列，对积冰的气象要素包括云雾含水量、滴谱、温度，风向、风速和DEM数据进行分析和处理，得出导线覆冰的特征与分布分区；
步骤3、空间地理回归分析，将步骤2所述要素按照实际采样坐标，以WGS84坐标系为准进行矢量化处理，并将每个采样点记录的数据分类录入，完成后，以覆冰厚度为结果，根据各样本之间的空间、特征因素与冰厚之间的关系，建立原始的回归模型；
步骤4、导线覆冰分布计算模型建立及订正，采用历年输电线路野外覆冰结果与回归模型计算结果进行对比，得到覆冰厚度差异在一个量级以上的调查点，并根据输电线路设计，调整覆冰厚度订正系数，形成最终的覆冰趋势计算模型；
步骤5、山地冰区分布图绘制，将DEM按照覆冰相似特性分块，根据切分好的DEM块数据，通过最终的覆冰趋势计算模型计算冰厚分布结果，计算结果进行合成，合成结果进行重分类采样，采样结果转换为标准的矢量面文件，将矢量面文件按照覆冰厚度划分覆冰等级，并按照配色进行绘制出图，最终完成野外输电线路导线覆冰厚度分布图的绘制。
2.根据权利要求1所述的一种野外输电线路冬季覆冰厚度分布绘制方法，其特征在于：步骤1所述航空摄影测量包括下述步骤：
制订飞行方案，根据输电线路走向或设计走向，制定以输电线路为中心，半径宽度为
2km的飞行线路走廊，航摄带宽不小于2km，地面分辨率小于等于0.2m，飞机的飞行高度高于测区最高山峰的安全高度，在此基础上制定相应的航线及测量方案；
数据采集，用152mm~210mm的长焦距镜头，控制地面分辨率低于0.4m，基高比大于0.3，镜头综合分解力每毫米内不少于40线对，单相机综合畸变差改正后残差小于0.3个像素，对目标山地地区进行数据采集；
数据处理，对采集的原始数据进行辐射校正、补偿温度、光圈调试和几何校正数据预处理，对IMU/GNSS原始观测数据进行预处理，包括分离GNSS观测数据、IMU记录数据和曝光时标数据、解算外方位元素转换坐标系、差分GNSS定位、空中三角测量、计算偏心角以及线元素偏移值外控与纠正技术；
数字高程模型DEM制作，采用数字测量法制作1:5000比例尺的输电线路数字高程模型数据，采用影像相关生成数字地面模型数据，在进行影像相关前检查空中三角测量成果并量测特征点线，建立三角网，插入属性值后，形成格式为.tiff的标准化DEM，DEM生成成果格网间距控制在5m以内，高程取值为0.1m，山地地区误差范围控制在1.2m以下。
3.根据权利要求1所述的一种野外输电线路冬季覆冰厚度分布绘制方法，其特征在于：步骤2历史气象数据和野外覆冰数据采集处理及汇总包括下述步骤：
采集数据，采集数据包括本地区30年以上，历年实测年最大覆冰观测资料、已建输电线路设计与运行数据、冬季覆冰逐日主要气象要素数据和数字高程模型及地形图底图资料；
数据处理，气象资料处理按照国家地面气候资料统计规范对收集数据进行统计处理，在日统计资料的基础上，计算出各年冬季的逐月要素，在此基础上统计逐年冬季对应要素值，最后统计出各要素年平均值；野外实测的覆冰厚度，通过规范要求进行换算，转化为标准冰厚后进行使用；已建输电线路设计与运行数据包括运行110kV及以上电压等级的输电线路走廊的设计冰厚、验算冰厚、经纬度和覆冰区域地形地貌信息，以及输电线路实测覆冰处的经纬度、覆冰类型、覆冰厚度、覆冰冰重、覆冰长短径和地形地貌信息；
数据统计分析、根据历史气象材料反算冬季覆冰序列，根据计算公式：
其中，为降水率，N为冻雨时数，为风速，为水密度，E为捕获系数，
在此基础上将另
其中 为液态水量系数， 为雾中的液态水量， 为地面饱和湿空气的水
汽含量， 为水汽的比气体常数（461.51J/kg.K），E为某高度实际水汽压;
采用以上公式将各气象站点的逐年冬季覆冰序列补全。
4.根据权利要求3所述的一种野外输电线路冬季覆冰厚度分布绘制方法，其特征在于：所述覆冰类型的判定方法为：有实测的覆冰资料选取覆冰长、短径或覆冰周长或覆冰横截面积数据进行覆冰密度转化；无实测覆冰资料时，覆冰密度用邻近相似地区实测覆冰密度资料确定。
5.根据权利要求3所述的一种野外输电线路冬季覆冰厚度分布绘制方法，其特征在于：所述覆冰区域地形地貌信息的确定方法为：通过分析测区地形图底图资料数据及已建输电线路的地貌信息，划分覆冰区域地貌类型；结合航空摄影测量采集的多种地物信息，判定覆冰区域的微地形及分布；采用相似归类的方式，将覆冰情况相似的临近区域进行面归类，代替原有的按行政区划分的方式，建立独立的覆冰特征区域，并重新对各区域中的积冰过程地面要素特征进行对比统计，结果预留作为计算模型重新拟合准备。
6.根据权利要求1所述的一种野外输电线路冬季覆冰厚度分布绘制方法，其特征在于：所述覆冰厚度重现期划分方法为：通过微地形分析，结合所在区域覆冰厚度与覆冰时期气象要素的相关关系，建立多元线性回归模型，并将该模型推广至地面气象观测站，利用记录的覆冰时期气象要素，计算地面气象观测站相应的历史覆冰冰厚，再采用极值I型或者皮尔逊III型统计模型计算地面气象观测站所在位置不同重现期的设计冰厚。
7.根据权利要求1所述的一种野外输电线路冬季覆冰厚度分布绘制方法，其特征在于：步骤3所述矢量化处理数据分类录入方法为：将气象站点数据、野外覆冰数据、输电线路运维数据和事故灾害点数据采用WGS84坐标进行矢量化处理，并将所在位置的发生最大覆冰时的冻雨日数、风速、风向、湿度、坡向、高程等数据采用栅格提取的方式录入到各图层中。
8.根据权利要求1所述的一种野外输电线路冬季覆冰厚度分布绘制方法，其特征在于：步骤3所述回归模型表达式为：
式中：Bh为覆冰标准冰厚，a为覆冰厚度系数改正值， b为高程权重系数， h为覆冰点高程。
9.根据权利要求1所述的一种野外输电线路冬季覆冰厚度分布绘制方法，其特征在于：步骤5所述的计算结果进行合成，合成结果进行重分类采样，其合成方法为：采样镶嵌为新栅格的方式进行合成，合成结果按照覆冰划分等级划分表进行充分采样。
一种野外输电线路冬季覆冰厚度分布绘制方法
技术领域
背景技术
步骤1、航空摄影测量：根据飞行方案，选取带有IMU/GNSS定位定向设备的航空摄影系统，按照规划路径进行测飞，对目标山地地区进行数据采集，实现空中三角测量计算，求得测区象元点的大地坐标，并将成果生成出正射影像图和数字高程模型；
步骤2、历史气象数据和野外覆冰数据采集处理及汇总，在测区范围内开展历史气象数据和野外覆冰数据采集，根据《电力工程气象勘测技术规程》（DL/T5158-2012）的要求，换算至实际的输电线路导线覆冰厚度上，并将换算好的覆冰厚度采用Pearson-III型概率分布进行重现期划分，根据历史气象材料反算补充序列，对积冰的气象要素包括云雾含水量、滴谱、温度，风向、风速和DEM数据进行分析和处理，得出导线覆冰的特征与分布分区；
步骤3、空间地理回归分析，将步骤2所述要素按照实际采样坐标，以WGS84坐标系为准进行矢量化处理，并将每个采样点记录的数据分类录入，完成后，以覆冰厚度为结果，根据各样本之间的空间、特征因素与冰厚之间的关系，建立原始的回归模型；
步骤4、导线覆冰分布计算模型建立及订正，采用历年输电线路野外覆冰结果与回归模型计算结果进行对比，得到覆冰厚度差异在一个量级以上的调查点，并根据输电线路设计，调整覆冰厚度订正系数，形成最终的覆冰趋势计算模型；
步骤5、山地冰区分布图绘制，将DEM按照覆冰相似特性分块，根据切分好的DEM块数据，通过最终的覆冰趋势计算模型计算冰厚分布结果，计算结果进行合成，合成结果进行重分类采样，采样结果转换为标准的矢量面文件，将矢量面文件按照覆冰厚度划分覆冰等级，并按照配色进行绘制出图，最终完成野外输电线路导线覆冰厚度分布图的绘制。
2km的飞行线路走廊，航摄带宽不小于2km，地面分辨率小于等于0.2m，飞机的飞行高度高于测区最高山峰的安全高度，在此基础上制定相应的航线及测量方案；
数据采集，用152mm~210mm的长焦距镜头，控制地面分辨率低于0.4m，基高比大于0.3，镜头综合分解力每毫米内不少于40线对，单相机综合畸变差改正后残差小于0.3个像素，对目标山地地区进行数据采集；
数据处理，对采集的原始数据进行辐射校正、补偿温度、光圈调试和几何校正数据预处理，对IMU/GNSS原始观测数据进行预处理，包括分离GNSS观测数据、IMU记录数据和曝光时标数据、解算外方位元素转换坐标系、差分GNSS定位、空中三角测量、计算偏心角以及线元素偏移值外控与纠正技术；
数字高程模型DEM制作，采用数字测量法制作1:5000比例尺的输电线路数字高程模型数据，采用影像相关生成数字地面模型数据，在进行影像相关前检查空中三角测量成果并量测特征点线，建立三角网，插入属性值后，形成格式为.tiff的标准化DEM，DEM生成成果格网间距控制在5m以内，高程取值为0.1m，山地地区误差范围控制在1.2m以下。
数据处理，气象资料处理按照国家地面气候资料统计规范对收集数据进行统计处理，在日统计资料的基础上，计算出各年冬季的逐月要素，在此基础上统计逐年冬季对应要素值，最后统计出各要素年平均值；野外实测的覆冰厚度，通过规范要求进行换算，转化为标准冰厚后进行使用；已建输电线路设计与运行数据包括运行110kV及以上电压等级的输电线路走廊的设计冰厚、验算冰厚、经纬度和覆冰区域地形地貌信息，以及输电线路实测覆冰处的经纬度、覆冰类型、覆冰厚度、覆冰冰重、覆冰长短径和地形地貌信息；
数据统计分析、根据历史气象材料反算冬季覆冰序列，根据计算公式：
其中， 为降水率，N为冻雨时数， 为风速， 为水密度，E为捕获系数，
在此基础上将另
其中 为液态水量系数， 为雾中的液态水量， 为地面饱和湿空气的水汽含量，为水汽的比气体常数（461.51J/kg.K），E为某高度实际水汽压。采用以上公式将各气象站点的逐年冬季覆冰序列补全。
具体实施方式
步骤2、历史气象数据和野外覆冰数据采集处理及汇总，在测区范围内开展历史气象数据和野外覆冰数据采集，根据《电力工程气象勘测技术规程》（DL/T5158-2012）的要求，换算至实际的输电线路导线覆冰厚度上，并将换算好的覆冰厚度采用Pearson-III型概率分布进行重现期划分，根据历史气象材料反算补充序列，对积冰的气象要素包括云雾含水量、滴谱、温度，风向、风速和DEM数据进行分析和处理，得出导线覆冰的特征与分布分区；
步骤3、空间地理回归分析，将步骤2所述要素按照实际采样坐标，以WGS84坐标系为准进行矢量化处理，并将每个采样点记录的数据分类录入，完成后，以覆冰厚度为结果，分析各样本之间的空间、特征因素与冰厚之间的关系，建立原始的回归模型；
步骤4、导线覆冰分布计算模型建立及订正，采用历年输电线路野外覆冰结果与回归模型计算结果进行对比，得到覆冰厚度差异在一个量级以上的调查点，并根据输电线路设计，调整覆冰厚度订正系数，形成最终的覆冰计算模型；
步骤5、山地冰区分布图绘制，将DEM按照覆冰相似特性分块，根据切分好的DEM块数据，通过最终的覆冰趋势计算模型计算冰厚分布结果，计算结果进行合成，合成结果进行重分类采样，采样结果转换为标准的矢量面文件，将矢量面文件按照覆冰厚度划分覆冰等级，并按照配色进行绘制出图，最终完成野外输电线路导线覆冰厚度分布图的绘制。
2km的飞行线路走廊，航摄带宽不小于2Km，地面分辨率小于等于0.2m，飞机的飞行高度高于测区最高山峰的安全高度，在高度基础上制定相应的航线及测量方案；选取带有高精度IMU/GNSS定位定向设备的航空摄影系统，对目标山地地区进行数据采集。航摄带宽不小于
2km，地面分辨率小于等于0.2m。应对山地地区输电线路由窄而长的线状走势，飞机的飞行高度制定需要高于测区最高山峰的安全高度，且确保1:5000比例尺地图测图的高成图精度，并在此基础上制定相应的航线及测量方案。
步骤2、数据处理，数据处理可分为两类处理方式。一种是针对规范中气象资料的计算分类处理，另一种是针对野外调查数据的计算处理。气象资料处理是按照国家地面气候资料统计规范对收集数据进行统计处理，在日统计资料的基础上，计算出各年冬季的逐月要素，在此基础上统计逐年冬季对应要素值，最后统计出各要素多年平均值。包括：冬季平均气温，冬季平均最高气温，冬季平均最低气温，冬季极端最高气温，冬季极端最低气温，冬季降水量，冬季平均风速，冬季平均最大风速，冬季极大风速，冬季平均相对湿度。
其中， 为降水率，N为冻雨时数， 为风速， 为水密度，E为捕获系数（实验室系数，贵州地区实验室系数为0.7~0.9）。
注：小覆冰的形态系数应靠下限使用，大覆冰的形状系数应靠上限使用。
64，128这8个数字特征表示，分别对应的是东、东南、南、西南、西、西北、正北和东北。如图
1所示。
气象参数的栅格化：
将各气象数据采用反距离加权插值（Inverse Distance Weighting， IDW）方法进行插值，设置幂值为4，搜索周边最近点数个数为12的结果对气象数据进行插值计算，并将结果转化为栅格文件格式。
式中：a为常数，b、c、d为系数，xφ为经度、xδ为纬度、xh为海拔。
其中Bh为覆冰标准冰厚，a为覆冰厚度系数改正值，该值选取与覆冰类型和覆冰重现期定值相关，b为高程权重系数，该值与覆冰划分区域相关；h为覆冰点高程。由于气象站采集数据主要来源于距地高度为2米的导线覆冰，因此需要根据《电力工程气象勘测技术规程》（DL/T 5158-2012）高度换算公式：
式中： 为设计导线离地高度（10m）； 为实测覆冰资料附着物高度（2m）；为指数，由实测覆冰资料计算分析确认，无资料地区采用0.22.
根据野外调查数据的资料与模型计算结果进行对比调整和确定系数：
模型建成后，需要根据野外覆冰调查结果、输电线路运行检查结果、覆冰灾害调查结果，对模型系数进行调整和改进，不断的修正选取到接近取样点冰厚的最优的值。
将矢量面文件，按照覆冰等级配色表的分类进行融合处理，并按照配色表上的RGB配比给相应的分类进行渲染。并按照《基础地理信息要素数据字典第2部分：1:5000 1:10000基础地理信息要素数据字典》（GB/T 20258.2-2006）对1:5000比例出图要求，配以图例、指北针、比例尺等要素，采用100-120dpi进行出图，得到野外输电线路覆冰厚度分布图。
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