基于环境敏感目标自动识别的输变电工程电磁环境预测方法技术

本发明专利技术公开了一种基于环境敏感目标自动识别的输变电工程电磁环境预测方法，读取输变电工程对应的地理信息，根据给定的空间实体，确定生成的缓冲区形状，利用利用矢量算法和叠加方法，确定环境敏感区；利用镜像法计算送电线上的等效电荷，继而计算由等效电荷产生的电场，利用等效电荷法计算高压送电线空间工频电场强度，对确定的环境敏感区的工频电场预测；根据工频情况下电磁性能的准静态特性，应用安培定律，将计算结果按矢量叠加，计算得出导线周围的磁场强度，得到定的环境敏感区的工频磁场的预测值。本发明专利技术可以对输变电工程环境敏感区的改造或拆迁等现象发生时，对输变电工程环境敏感区即将面临的电磁环境参数进行预测，以进行相应的整改，避免纠纷。

【技术实现步骤摘要】
基于环境敏感目标自动识别的输变电工程电磁环境预测方法
本专利技术涉及一种基于环境敏感目标自动识别的输变电工程电磁环境预测方法。
技术介绍
随着社会的发展，线路走廊日益紧张，输变电工程的环境影响也成为工程规划、可研、设计、建设和运行过程中必须考虑的重要因素。而随着城乡建设的快速发展，城市规模的不断扩大，如何协调输变电工程与附近民居、各类环境敏感区的关系也成为输变电工程在规划、设计时必须优先考虑的问题。在目前输变电工程设计中，采用的1:50000地图往往还是上世纪80年代以前的信息陈旧的图件，由于城乡经济的快速发展，许多地区自然、社会面貌发生了很大改变，地图无法真实的反映当地现状，对各类环境敏感区也并未予以标注。输变电工程设计中需要工作人员现场搜资来对各类环境敏感区进行识别。传统的测绘作业程序速度慢、工期长，而且也受到视野局限性的影响，工作量很大；由于各类环境敏感区的资料分属政府各个行政主管部门管辖，敏感区的资料还没有实现共享，搜集资料时，需到各个政府主管部门搜集相应类型的环境敏感区资料，手续繁琐、搜资周期长。由于项目的进度限制，往往并不能完全搜集到工程沿线所有环境敏感区的详细资料。资料搜集“单兵作战、一事一议”现象突出，每次工作所收集的信息也未能很好的整合。在项目评审时，专家缺乏足够信息，可能无法对项目涉及的环境敏感区做出准确判断，给工程的后续建设及竣工环保验收带来隐患，也对项目审批文件的权威性带来影响。在输变电工程选址选线和建设阶段，这类问题导致部分工程在环境敏感区域避让方面采取的措施不足；同样的，管理部门也缺乏有效的支撑手段对途经环境敏感区域的输变电工程进行有效的管理。此外，由于输变电工程环境影响预测的自动化、信息化程度不高，在选址选线阶段不能及时的体现工程对敏感点的环境影响预测结果，导致预测结果对选址选线的指导作用有限，一定程度上影响了选址选线工作的质量和效率，也可能对项目环评、水保方案、环保验收、水保验收的工作造成不利影响。近年来，由于输变电工程违法跨越法律严禁的环境敏感区以及由于公众担心工程电磁环境影响引发的环保投诉、纠纷屡见不鲜，这是国家电网公司电网环保管理需要面对和解决的一个重要课题。
技术实现思路
本专利技术为了解决上述问题，提出了一种基于环境敏感目标自动识别的输变电工程电磁环境预测方法，本专利技术能够实现输电线路附近环境敏感区电磁环境的有效预测，有助于输变电工程的规划。为了实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：一种基于环境敏感目标自动识别的输变电工程电磁环境预测方法，包括以下步骤：(1)读取输变电工程对应的地理信息，根据给定的空间实体，确定生成的缓冲区形状，利用利用矢量算法和叠加方法，确定环境敏感区；(2)利用镜像法计算送电线上的等效电荷，继而计算由等效电荷产生的电场，利用等效电荷法计算高压送电线空间工频电场强度，对确定的环境敏感区的工频电场预测；(3)根据工频情况下电磁性能的准静态特性，应用安培定律，将计算结果按矢量叠加，计算得出导线周围的磁场强度，得到定的环境敏感区的工频磁场的预测值。所述步骤(1)中，具体包括：(1-1)利用矢量算法，进行直线性判断、折点凹凸性判断，并嵌入圆弧，生成缓冲区，划分缓冲区边界的自相交边界；(1-2)生成的缓冲区进行多边形裁剪，对空间数据的区域重新划分，将区域内的不同的数据模型进行空间叠加，根据叠加结果，确定环境敏感区。在给定空间实体周围建立缓冲半径距离的缓冲区多边形，以确定这些物体对周围环境的影响范围或服务范围即邻近度。所述步骤(1)中，对不同类型的目标实体，所产生的缓冲区也不同，点的缓冲区为以点为圆心，一定距离为半径的圆；线的缓冲区是以线为中心轴线，距中心轴线一定距离的平行条带多边形；面缓冲区是由面的边界多边形向外或向内扩展一定距离所生成的新的多边形。所述步骤(1-1)中，生成缓冲区的方法可以替换为栅格法，将点、线和面矢量数据转化为栅格数据，进行像元加粗，然后作边缘提取，以生成缓冲区。所述步骤(1-1)中，利用角平分线算法生成缓冲区，以线目标为轴线，并分别在其两侧作距轴线一定距离，即设定的缓冲半径的平行线来生成缓冲区边界，在轴线首末点处，作轴线的垂线并按缓冲区半径截出左右边界的起迄点，在轴线的其它各个拐点上，用与该点所关联的前后两邻边距轴线的偏移量为缓冲区半径的两平行线的交点来生成两平行边界的对应顶点。所述步骤(1-1)中，利用凸角圆弧算法生成缓冲区，在轴线首末点处，作轴线的垂线并按缓冲区半径截出左右边界的起迄点；在轴线的其它各个拐点上，首先判断该点的凹凸特性，在凸侧用圆弧弥合，而在凹侧用与该点所关联的前后两邻边距轴线的偏移量为缓冲区半径的两平行线的交点来生成对应顶点。所述步骤(1-1)中，将轴线顶点处的凹凸特性的判断转化为两个矢量的叉积，即把相邻两个线段看成两个矢量，中间点为所需判定凹凸的顶点，其方向取为坐标点顺序方向，若前一个矢量以最小的角度扫向第二个矢量时呈逆时针，则为凸顶点，反之，为凹顶点。所述步骤(1-1)中，利用圆弧弥合时，圆弧上布点的多少，取取决于计算步长，而步长由表示缓冲区的正N边形的边数决定。所述步骤(1-1)中，取缓冲区的曲线坐标串的方向为曲线前进方向，当缓冲区边界的生成轴线被取定方向后，其两侧的平行曲线根据轴线获得其左右属性，根据边界与轴线的关系，为各条边界的两侧赋以内侧与外侧属性，朝向轴线的一侧取为内侧，背向轴线的一侧取为外侧。所述步骤(1-1)中，当轴线的弯曲空间不能容许缓冲区边界通过时，产生边界的自相交问题，形成若干个自相交多边形，自相交多边形分为岛屿多边形与重叠区多边形两种类型，当轴线方向为顺时针方向时，对于左边界，岛屿多边形呈逆时针方向，重叠多边形呈顺时针方向；对于右边界，岛屿多边形呈顺时针方向，重叠区多边形呈逆时针方向；岛屿多边形是缓冲区边界的有效组成部分，而重叠多边形不是缓冲区边界的有效组成部分，不参与缓冲区有效边界的最终重构。所述步骤(1-2)中，叠加分析是将同一地区、同一比例尺的两组或更多的专题图层进行叠加，建立具有多重地理属性的空间分布区域，进行叠加产生一个新的数据层的操作，其结果综合原来两层或多层地图要素所具有的属性。所述步骤(2)中，利用高压送电线上的等效电荷是线电荷，将送电导线的几何中心确认为等效电荷的位置，设送电线路为无限长并且平行于地面，地面可视为良导体，利用镜像法计算送电线上的等效电荷，根据叠加原理计算得出空间任意一点的电场强度。所述步骤(3)中，由于工频情况下电磁性能具有准静态特性，线路的磁场仅由电流产生。应用安培定律，将计算结果按矢量叠加，得出导线周围的磁场强度；对于三相线路，由相位不同形成的磁场强度水平和垂直分量都必须分别考虑电流间的相角，按相位矢量来合成。本专利技术的有益效果为：(1)本专利技术能够准确生成缓冲区，为输变电工程环境敏感区域识别提供最基础的图层方案；(2)本专利技术利用矢量方法生成缓冲区，能够保证精度，进行缓冲区生成时能最大限度地保证平行曲线的等宽性，排除了众多的异常情况；(3)本专利技术利用左、右侧缓冲区边界的生成与自相交问题处理，能够有效的消除以水源地保护区为代表的敏感区的识别和建立问题，为实现环境敏感区的识别提供了最重要的基础；(4)本专利技术可以对输变电工程环境敏感区的改造或拆迁等现象发生本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于环境敏感目标自动识别的输变电工程电磁环境预测方法，其特征是：包括以下步骤：(1)读取输变电工程对应的地理信息，根据给定的空间实体，确定生成的缓冲区形状，利用利用矢量算法和叠加方法，确定环境敏感区；(2)利用镜像法计算送电线上的等效电荷，继而计算由等效电荷产生的电场，利用等效电荷法计算高压送电线空间工频电场强度，对确定的环境敏感区的工频电场预测；(3)根据工频情况下电磁性能的准静态特性，应用安培定律，将计算结果按矢量叠加，计算得出导线周围的磁场强度，得到定的环境敏感区的工频磁场的预测值。

【技术特征摘要】
1.一种基于环境敏感目标自动识别的输变电工程电磁环境预测方法，其特征是：包括以下步骤：(1)读取输变电工程对应的地理信息，根据给定的空间实体，确定生成的缓冲区形状，利用利用矢量算法和叠加方法，确定环境敏感区；(2)利用镜像法计算送电线上的等效电荷，继而计算由等效电荷产生的电场，利用等效电荷法计算高压送电线空间工频电场强度，对确定的环境敏感区的工频电场预测；(3)根据工频情况下电磁性能的准静态特性，应用安培定律，将计算结果按矢量叠加，计算得出导线周围的磁场强度，得到定的环境敏感区的工频磁场的预测值。2.如权利要求1所述的一种基于环境敏感目标自动识别的输变电工程电磁环境预测方法，其特征是：所述步骤(1)中，具体包括：(1-1)利用矢量算法，进行直线性判断、折点凹凸性判断，并嵌入圆弧，生成缓冲区，划分缓冲区边界的自相交边界；(1-2)生成的缓冲区进行多边形裁剪，对空间数据的区域重新划分，将区域内的不同的数据模型进行空间叠加，根据叠加结果，确定环境敏感区。3.如权利要求2所述的一种基于环境敏感目标自动识别的输变电工程电磁环境预测方法，其特征是：所述步骤(1-1)中，生成缓冲区的方法可以替换为栅格法，将点、线和面矢量数据转化为栅格数据，进行像元加粗，然后作边缘提取，以生成缓冲区。4.如权利要求2所述的一种基于环境敏感目标自动识别的输变电工程电磁环境预测方法，其特征是：所述步骤(1-1)中，利用角平分线算法生成缓冲区，以线目标为轴线，并分别在其两侧作距轴线一定距离，即设定的缓冲半径的平行线来生成缓冲区边界，在轴线首末点处，作轴线的垂线并按缓冲区半径截出左右边界的起迄点，在轴线的其它各个拐点上，用与该点所关联的前后两邻边距轴线的偏移量为缓冲区半径的两平行线的交点来生成两平行边界的对应顶点。5.如权利要求2所述的一种基于环境敏感目标自动识别的输变电工程电磁环境预测方法，其特征是：所述步骤(1-1)中，利用凸角圆弧算法生成缓冲区，在轴线首末点处，作轴线的垂线并按缓冲区半径截出左右边界的起迄点；在轴线的其它各个拐点上，首先判断该点的凹凸特性，在凸侧用圆弧弥合，而在凹侧用与该点所关联的前后两邻边距轴线的偏移量为缓冲区半径的两平行线的交点来生成对应顶点。6.如权利要求2所述的一种基于环境敏感目标自动识别的输变电工程电磁环境预测方法，其特征是：所述步骤(1-1)中，将轴线顶点处的...

【专利技术属性】
技术研发人员：谢连科，赵岩，张永，臧玉魏，张国英，马新刚，刘辉，陈素红，王飞，李勇，尹建光，闫文晶，
申请(专利权)人：国网山东省电力公司电力科学研究院，国家电网公司，
类型：发明
国别省市：山东,37