一种基于最小二乘法建模的电力地下管网匹配方法组成比例

技术编号:19342965 阅读:22 留言:0更新日期:2018-11-07 14:11
本发明专利技术公开一种基于最小二乘法建模的电力地下管网匹配方法,步骤是:输入原始管线以及普查管线,采用插值点方法对于两条管线进行插值处理;通过加入插值方法,用以增加管线的特征向量,缓解特征向量稀疏问题;基于最小二乘法建模,对经插值处理后的原始管线以及普查管线进行特征提取;对提取的特征向量分别进行过滤,去除拐角特征向量;分别对原始管线和普查管线的特征进行归一化处理,然后将二者进行比较,如果差值在阈值范围内,则保留原有原始管线的拓扑属性数据,使用普查管线的坐标代替原始数据的坐标;如果不在阈值范围内,则为存疑管线,不处理。此种方法可高效准确地解决新旧电力管线的匹配问题。

A matching method of electric power underground pipe network based on least square method

The invention discloses a matching method for electric power underground pipeline network based on least squares modeling. The steps are as follows: input original pipeline and census pipeline, interpolate two pipelines by interpolation point method, add interpolation method to increase pipeline eigenvector, alleviate the problem of sparse eigenvector; The least square method is used to model and extract the features of the original pipeline and the census pipeline after interpolation. The extracted feature vectors are filtered separately to remove the corner feature vectors. The features of the original pipeline and the census pipeline are normalized separately, and then the two are compared if the difference is in the threshold range. Internally, the original pipeline's topological attribute data are retained, and the coordinates of the census pipeline are used to replace the coordinates of the original data; if not within the threshold range, the suspected pipeline is not processed. This method can solve the matching problem of new and old power lines efficiently and accurately.

【技术实现步骤摘要】
一种基于最小二乘法建模的电力地下管网匹配方法
本专利技术涉及一种基于最小二乘法建模的电力地下管网匹配方法。
技术介绍
随着城市建设的高速发展,城市地下管道尤其是电力管道的逐年增加,造成了系统掌握的数据和实际电力管线的数据不符合,为此需要及时更新城市的电力管线以应对快速发展的城市建设和管理的需要。电力地下管线更新按照数据类型可分为拓扑数据更新以及坐标数据更新,本文的数据更新是在不改变拓扑关系情况下更新管线坐标数据,能够帮助电力巡检人员对目标电力管线进行快速定位。另一方面,管线坐标数据更新包括管线增加、管线删除以及管线段内调整,本文处理的主要针对管线段内调整,然而由于原始管线以及普查管线可能存在数据错误的情况,导致原始管线和普查管线之间相差很大,不足以保证普查管线可以直接更新原始管线,因此需要人工对于普查管线进行一一审核,但采用人工核查更新管线的方式,效率低且误判率高。
技术实现思路
本专利技术的目的,在于提供一种基于最小二乘法建模的电力地下管网匹配方法,其可自动高效准确地解决新旧电力管线的匹配更新问题。为了达成上述目的,本专利技术的解决方案是:一种基于最小二乘法建模的电力地下管网匹配方法,包括如下步骤:步骤1,采用插值点方法,对原始管线和普查管线分别进行插值处理;步骤2,基于最小二乘法建模,对经插值处理后的原始管线以及普查管线进行特征向量提取;步骤3,对提取的特征集合分别进行过滤,去除拐角特征向量;步骤4,分别对原始管线和普查管线的特征值进行归一化处理,然后将归一化处理后的原始管线特征值和普查管线特征值作差,如果特征值差在阈值范围内,则保留原始管线的拓扑属性数据,使用普查管线的坐标代替原始坐标数据;如果不在阈值范围内,则为存疑管线,不处理。上述步骤2中,基于最小二乘法建模的具体过程是:步骤a,针对原始管线C和普查管线T,设定拟合点数NF,统一C和T的计算方向;步骤b,分别判断管线坐标点是否大于拟合点数NF,如果大于则通过最小二乘法获取NF个点对应的特征向量值;如果不大于则使用最小二乘法计算相邻点之间的特征向量值。上述步骤3的具体内容是:步骤3a,设定电力管线的特征向量集合F,阈值上限夹角βupper及阈值下限夹角βlower;步骤3b,从特征向量集合F中依次取出三个相邻的特征向量FA、FB、FC,计算FA、FB、FC两两之间的角度差值,将这些角度差值与阈值上、下限夹角进行比较,从而判断特性向量集合F中,是否有容易误判的拐角特征向量。上述步骤3b中,判断特征向量集合F中是否有容易误判的拐角特征向量的方法是:若两端特征向量FA、FC的夹角大于阈值上限夹角,而中间特征向量FB与两个特征向量FA、FC的夹角都大于阈值下限夹角,则判定中间特征向量FB属于大拐角的过渡特征向量,将其剔除,否则不予处理。采用上述方案后,本专利技术首先对匹配管线进行插值处理,接着基于管线间的距离差和角度差提取特征向量,然后对于插值后提取的特征向量进行过滤,从而得到各个管线的主要特征,最后对管线进行特征比较从而得到管线的相似程度,根据相似程度决定是否更新管线。最终实验结果表明,本专利技术较之以前的方法能够更加高效准确地解决新旧电力管线的匹配问题。附图说明图1是投影方法原理图;图2是电力管线典型例子;其中,横轴表示坐标的经度,纵轴表示坐标的纬度;图3是管线特征提取过程图;其中,(b)表示为(a)方框内C2管线全部特征;图4是最小二乘法提取模型特征;图5是地理线段斜率夹角到相对横轴选择角的转换图;图6是管线坐标点稀疏性产生误判分析图;图7是插值过程示意图;其中,横轴表示经度,纵轴表示纬度;图8是电力管线拐角匹配分析;图9是管线匹配拐角特征向量过滤方法;其中,(a)为某条管线在拐角位置计算出来的A、B、C三个连续的特征坐标点,(b)为A、B、C三个坐标点对应的特征向量FA、FB、FC位移之后的夹角展示图;图10是本专利技术的流程图。具体实施方式1、相关工作地理管线匹配方法其实也是地图匹配方法,其主要应用在汽车导航领域,是指将行车轨迹的经纬度采样序列与数字地图路网匹配的过程,其本质上是平面线段序列的模式匹配问题[1]。按照匹配时定位的样本点范围的不同,地图匹配方法可以分为增量匹配方法和全局匹配方法两种。增量匹配方法最简单的计算是待匹配点到点的最短距离[2],如果是点线匹配则是取最短的点线距离。后来为了提高点线匹配判断的准确率,Greenfeld提出了一种基于距离和方向角的地图匹配策略[7],使用该方法不用引入其他的先验知识就能达到很好的匹配效果。此外也有根据已有的历史匹配点为先验知识的匹配方法,比如[3]提出的方法就是根据前点匹配到某路段基础上进行增量匹配,然而这种方法会积累误差,随着匹配进行,匹配精度会下降,此外增量匹配方法受地理轨迹的影响较大,尤其对于突出点容易导致匹配结果不稳定。另一种是全局匹配方法,它是将整个车辆轨迹匹配到路网上,也就是说在路网上找到一条与车辆轨迹最接近的路径。全局匹配一般采用Frechet距离来衡量轨迹与路径之间的相似程度[1]。但是由于全局匹配是对于整个车辆地理轨迹的匹配,导致了计算复杂度高、计算代价大。文章中提出的管线匹配方法考虑了以上两种匹配的优缺点,该匹配方法用以判断两条管线之间的相似程度,匹配方法采用了Greenfeld的基于距离和方向角的匹配策略,克服了全局匹配方法计算代价大的缺点。对比增量匹配方法,与[2]不同的是我们的匹配策略的方向角采用了最小二乘法来计算相邻多个点的方向角,因此引入了隐式的先验知识。对于增量匹配对于突出点敏感的特点,我们的方法通过对于电力管线的几何特征进行过滤,以剔除突出点的特征信息。与[3]不同的是本文提出的方法是以点到点判断为单元,因此不存在增量误差的情况,使得匹配方法能够拥有很好的匹配精度。然而同样因为该匹配方法属于点到点判断的情况,由于匹配管线的地理点较少,不足以提供完整的特征信息,因此本文的匹配方法使用了插值点的方法,增加匹配管线的特征信息,提高匹配的精度。2、方法介绍2.1投影匹配的特征提取方法对于地下管线的几何特征提取方法有很多,包括基于投影匹配方法、基于概率统计的匹配方法、基于模糊逻辑的匹配方法[4],基于D-S证据推理的匹配方法等。其中基于投影的匹配方法逻辑简单,计算量小,实时性好。综合计算复杂度以及匹配准确率等因素影响,本文方法采用投影匹配方法,其基本思路是:基于最小距离和方向角的策略,查找距离地理点位置最近的地理线段,从而确定该地理点归属的实际地理线段。如图1所示。由于本文提出的管线匹配方法实质就是地图匹配中的一种,因此文章在图1投影方法原理示意图中使用车辆地图匹配抽象模型来展示投影方法的原理。其中P点表示某个待匹配的车辆地理点,PQ方向表示该车辆行驶方向,L1和L2是P点附近的两条地理路段,投影匹配目的就是将待匹配的车辆点投影到最可能的路段上去。在上图中,角度α表示PQ与各路段的方向夹角,d表示P点到各路段的距离。根据公式计算可以得到地理点P在所有道路的相似度量值[5]:ρi=wd*di+wα*αi(1)s.t.wd+wα=1(2)其中,wd和wα为距离和方向夹角的权重值,在所有候选路段中,最佳的匹配路段就是相似度量值最小的匹配路段,也就是说这条路段是待匹配车辆点实际的行驶路段本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于最小二乘法建模的电力地下管网匹配方法,其特征在于包括如下步骤:步骤1,采用插值点方法,对原始管线和普查管线分别进行插值处理;步骤2,基于最小二乘法建模,对经插值处理后的原始管线以及普查管线进行特征向量提取;步骤3,对提取的特征集合分别进行过滤,去除拐角特征向量;步骤4,分别对原始管线和普查管线的特征值进行归一化处理,然后将归一化处理后的原始管线特征值和普查管线特征值作差,如果特征值差在阈值范围内,则保留原始管线的拓扑属性数据,使用普查管线的坐标代替原始坐标数据;如果不在阈值范围内,则为存疑管线,不处理。

【技术特征摘要】
1.一种基于最小二乘法建模的电力地下管网匹配方法,其特征在于包括如下步骤:步骤1,采用插值点方法,对原始管线和普查管线分别进行插值处理;步骤2,基于最小二乘法建模,对经插值处理后的原始管线以及普查管线进行特征向量提取;步骤3,对提取的特征集合分别进行过滤,去除拐角特征向量;步骤4,分别对原始管线和普查管线的特征值进行归一化处理,然后将归一化处理后的原始管线特征值和普查管线特征值作差,如果特征值差在阈值范围内,则保留原始管线的拓扑属性数据,使用普查管线的坐标代替原始坐标数据;如果不在阈值范围内,则为存疑管线,不处理。2.如权利要求1所述的一种基于最小二乘法建模的电力地下管线匹配方法,其特征在于:所述步骤2中,基于最小二乘法建模的具体过程是:步骤a,针对原始管线C和普查管线T,设定拟合点数NF,统一C和T的计算方向;步骤b,分别判断管线坐标点是否大于拟合点数NF,如果大于则通过最小二乘法获取NF个点对应的...

【专利技术属性】
技术研发人员:黄智财翁伟朱顺痣钟瑛马樱
申请(专利权)人:厦门理工学院
类型:发明
国别省市:福建,35

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