基于GIS多目标动态规划技术的输电线路智能选线方法技术

本发明专利技术涉及基于GIS多目标动态规划技术的输电线路智能选线方法，与现有技术相比解决了人工选线效率低、分析主观性强的缺陷。本发明专利技术包括以下步骤：输电线路选线栅格地图生成；输电线路选线成本的建模；输电线路进行智能选线。本发明专利技术基于地理信息系统，采用动态规划模型进行路径优化，利用地理信息系统的计算能力和可视化表示能力，实现了新的架空电力线路自动优化布线方法。

【技术实现步骤摘要】
基于GIS多目标动态规划技术的输电线路智能选线方法
本专利技术涉及输电线路
，具体来说是基于GIS多目标动态规划技术的输电线路智能选线方法。
技术介绍
随着我国电力工业体制改革的深入，电力工程项目管理的体制与方法也在不断探索与改进，但是，由于电力体制改革时间较短，电力工程项目的建设管理模式、方法在很多方面依然很落后。尤其其中的电力输变电工程项目，其科学项目管理思想应用目前还处在探索阶段，因此将优化管理的思想引入到科学管理电力输变电工程中来，将成为电力系统研究所关注的方向。在现有的输电线路的选线技术中，每条线路的规划很大程度上依赖设计人员的经验，其存在设计周期长、劳动强度大、主观性较强、智能化程度低等缺点。但随着计算机技术和GIS地理信息系统在电力系统中的广泛应用，如何设计一种智能化的输电线路选线方法已经成为急需解决的技术问题。
技术实现思路
本专利技术的目的是为了解决现有技术中人工选线效率低、分析主观性强的缺陷，提供一种基于GIS多目标动态规划技术的输电线路智能选线方法来解决上述问题。为了实现上述目的，本专利技术的技术方案如下：一种基于GIS多目标动态规划技术的输电线路智能选线方法，包括以下步骤：11)输电线路选线栅格地图的生成：基于GIS栅格地图将输电线路所规划的地理空间分成一个正方形单元的规则矩阵，每个单元表示一个基本区域和位置；基于GIS栅格地图定义二维坐标系，定义其对应的选线路径位置信息；12)输电线路选线成本的建模：基于最优选线依据进行选线成本的建模，生成选线成本模型；13)输电线路进行智能选线：根据选线路径和选线成本模型，利用最优选线方法进行输电线路的智能选线。所述输电线路选线栅格地图的生成包括以下步骤：21)对于输电线路所规划的地理空间对应其GIS栅格地图，定义二维坐标系用来定位每个栅格区域，即一个离散的二维空间，M、N分别为GIS栅格地图的长、宽，Ω代表GIS覆盖的地图范围，(i,j)表示选线路径中顶点的基本单元；22)在二维空间Ω中，假设一条线路经过k+1个基本单元格，则用下面集合来表示：其中，rk表示坐标(ik,jk)的单元格；23)定义线段lk是顶点rk-1和rk之间连线，则对于前面的集合R所构成的路径用下面集合表示：L＝{l1,..,lk,...,lK}；24)进行选线路径的选择：对于每个单元格顶点rk，下一个单元格的选择都有8种可选择的方向，即{(1,2,3,4,5,6,7,8)≡(W,NW,N,NE,E,SE,S,SW)}；用集合来表示，亦即有8个坐标顶点供选择。所述输电线路选线成本的建模步骤为对于最优选线算法实现，选线考虑依据地理环境因素和线路建设成本因素；其包括以下步骤：31)针对地理环境因素，通过层次分析法建立输电线路路径优化设计的环境因素层次模型，量化各环境因素对线路路径建设的影响程度；32)针对线路建设成本因素包括以下步骤：321)建立以建设成本为目标的影响因素的层次结构；322)根据常用的1～9标度法形成判断矩阵；323)校验判断矩阵的一致性即校验判断矩阵中权值系数的合理性；324)求解判断矩阵的权重向量，判断矩阵满足一致性要求后，即利用几何平均法、算术平均法或特征向量法求判断矩阵的权重向量；325)计算综合权重，在层次结构中计算得到各个相邻层级之间的权重向量后，即按照由底层向顶层的顺序逐层向上计算，直至求解出底层因素对目标层即建设成本的综合权重向量。所述输电线路进行智能选线包括以下步骤：41)设定最小成本模型：基于地理环境因素和线路建设成本因素，建立动态规划算法最小成本函数为：式中，f(rk-1,rk)相邻单元格有向路径的权重，单元格环境因素权重，c1,c2为相应的惩罚系数，l有向路径长度，n为有向路径转角数目；42)初始化累积代价矩阵g0(r0)；43)针对每个单元格rk，结合动态规划顺序法模型gt(rk)＝gt,t-1(rk-1)+f(lk)，计算到达其每个相邻单元格rk的累积成本，选择最小成本路径，在第t次迭代的最优结果，用*gt(rk)表示：其中：t表示相应迭代次数，rk-1是围绕路径顶点rk的八个相邻单元之一；gt,t-1(rk-1)表示前一个迭代次数t-1时到达顶点rk-1中的最小累计成本；f(lk)表示的是从顶点rk到rk-1之间线路成本；44)根据上述公式记录作为最小值的后连接单元格，其表达式如下：即得到对应最优路径程度和单元格位置信息lk*(t)；45)找出最小成本的状态点，并输出，此为输电线路的智能选线结果。有益效果本专利技术的基于GIS多目标动态规划技术的输电线路智能选线方法，与现有技术相比基于地理信息系统，采用动态规划模型进行路径优化，利用地理信息系统的计算能力和可视化表示能力，实现了新的架空电力线路自动优化布线方法，有助于自动选择最经济的路线以建立新的输电线路。附图说明图1为本专利技术的方法顺序图；图2为本专利技术中GIS栅格地图中心单元与八个相邻单元的连接示意图。具体实施方式为使对本专利技术的结构特征及所达成的功效有更进一步的了解与认识，用以较佳的实施例及附图配合详细的说明，说明如下：如图1所示，本专利技术所述的基于GIS多目标动态规划技术的输电线路智能选线方法，其中重点是处理了大量相关环境因素，实现了基于GIS地理信息系统的各个地理环境信息的自动获取，技术难点是将GIS地图划分网格，并且量化每个单元格的环境因素的综合权重，建立动态规划算法最小成本搜索模型。其包括以下步骤：第一步，输电线路选线路径的生成：基于GIS栅格地图将输电线路所规划的地理空间分成一个正方形单元的规则矩阵，每个单元表示一个基本区域和位置；基于GIS栅格地图定义二维坐标系，定义其对应的选线路径。其具体步骤如下：(1)基于GIS栅格地图将地理空间分成一个正方形单元的规则矩阵,每个单元表示一个基本区域和位置。如图2所示，对于输电线路所规划的地理空间对应其GIS栅格地图，定义二维坐标系用来定位每个栅格区域，即一个离散的二维空间，M、N分别为GIS栅格地图的长、宽，Ω代表GIS覆盖的地图范围，(i,j)表示选线路径中顶点的基本单元(地理位置位置)。(2)在二维空间Ω中，假设一条线路经过k+1个基本单元格，则用下面集合来表示：其中，rk表示坐标(ik,jk)的单元格。(3)定义线段lk是顶点rk-1和rk之间连线，则对于前面的集合R所构成的路径用下面集合表示：L＝{l1,..,lk,...,lK}。(4)进行选线路径的选择：对于每个单元格顶点rk，下一个单元格的选择都有8种可选择的方向，即{(1,2,3,4,5,6,7,8)≡(W,NW,N,NE,E,SE,S,SW)}；用集合来表示，亦本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于GIS多目标动态规划技术的输电线路智能选线方法，其特征在于，包括以下步骤：/n11)输电线路选线栅格地图的生成：基于GIS栅格地图将输电线路所规划的地理空间分成一个正方形单元的规则矩阵，每个单元表示一个基本区域和位置；基于GIS栅格地图定义二维坐标系，定义其对应的选线路径位置信息；/n12)输电线路选线成本的建模：基于最优选线依据进行选线成本的建模，生成选线成本模型；/n13)输电线路进行智能选线：根据选线路径和选线成本模型，利用最优选线方法进行输电线路的智能选线。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于GIS多目标动态规划技术的输电线路智能选线方法，其特征在于，包括以下步骤：
11)输电线路选线栅格地图的生成：基于GIS栅格地图将输电线路所规划的地理空间分成一个正方形单元的规则矩阵，每个单元表示一个基本区域和位置；基于GIS栅格地图定义二维坐标系，定义其对应的选线路径位置信息；
12)输电线路选线成本的建模：基于最优选线依据进行选线成本的建模，生成选线成本模型；
13)输电线路进行智能选线：根据选线路径和选线成本模型，利用最优选线方法进行输电线路的智能选线。


2.根据权利要求1所述的基于GIS多目标动态规划技术的输电线路智能选线方法，其特征在于，所述输电线路选线栅格地图的生成包括以下步骤：
21)对于输电线路所规划的地理空间对应其GIS栅格地图，定义二维坐标系用来定位每个栅格区域，即一个离散的二维空间，M、N分别为GIS栅格地图的长、宽，Ω代表GIS覆盖的地图范围，(i,j)表示选线路径中顶点的基本单元；
22)在二维空间Ω中，假设一条线路经过k+1个基本单元格，则用下面集合来表示：



其中，rk表示坐标(ik,jk)的单元格；
23)定义线段lk是顶点rk-1和rk之间连线，则对于前面的集合R所构成的路径用下面集合表示：
L＝{l1,..,lk,...,lK}；
24)进行选线路径的选择：
对于每个单元格顶点rk，下一个单元格的选择都有8种可选择的方向，即{(1,2,3,4,5,6,7,8)≡(W,NW,N,NE,E,SE,S,SW)}；
用集合来表示，亦即有8个坐标顶点供选择。


3.根据权利要求1所述的基于GIS多目标动态规划技术的输电线路智能选线方法，其特征在于，所述输电线路选线成本的建模步骤为对于最优选线算法实现，选线考虑依据地理环境因素和线路建设成本因素；其包括以下步骤：
31)针对地理环境因素，通过层次分析法建立输电线路路径优化设计的...

【专利技术属性】
技术研发人员：张天忠，姜克儒，刘军，盛金马，张金锋，葛成，张家倩，谢枫，吴睿，刘大平，何辉，常江，蔡冰冰，周贺，刘耀中，朱晓峰，金文，包华，
申请(专利权)人：国网安徽省电力有限公司经济技术研究院，国网安徽省电力有限公司，中国能源建设集团安徽省电力设计院有限公司，
类型：发明
国别省市：安徽;34