一种电网防冰减灾的微地形微气象数据库建立方法及系统技术方案

本发明专利技术属于电网覆冰监测与控制技术领域，公开了一种电网防冰减灾的微地形微气象数据库建立方法包括，采集电网数据，获取的

【技术实现步骤摘要】
一种电网防冰减灾的微地形微气象数据库建立方法及系统


[0001]本专利技术属于电网覆冰监测与控制
，尤其涉及一种适用于电网防冰减灾的微地形微气象数据库建立方法
。

技术介绍

[0002]覆冰作为一种常见的自然现象，对电力系统的完全稳定运行有着极大威胁，电网覆冰是指输电线路发生结冰的一类物理现象，输电线路覆冰可能引起电气和机械事故，从而导致大范围停电，给社会造成巨大的经济损失，给人们生活用电造成极大困扰；目前研究发现易覆冰微地形对高原山区覆冰影响较大，并试图从气象
、
地形等方面着手进行分析，由于微地形对局部气候影响的存在，使得部分地区，即使在同一山体的同一高度位置，不同地理形态都会出现较大的覆冰差异，尤其是高原山区复杂的地理气候特征，使得对微地形的准确识别更是难上加难
。
[0003]在覆冰运维和监测方面积累了丰富的覆冰观测数据，包括有人工巡检报送和在线覆冰监测终端数据，但由于观测技术手段不同等原因，历史覆冰监测数据存在汇总杂乱
、
格式不统一
、
参数缺失等问题，导致覆冰观测数据的可利用率不高
。
在微气象数据方面，人工观测覆冰数据和覆冰在线监测数据均存在气象参数缺失，人工观测覆冰数据由于工作人员缺失气象知识和气象观测仪器，在进行覆冰观测时只观测了温度，其他气象参数无法观测取值，需要进行补全
。
覆冰在线监测记录由于气象参数观测仪器缺失
、
仪器故障导致气象参数异常，这部分样本的气象参数均需以第三方气象观测记录进行空间插值补全
。
自然邻域法对于数据完整
、
均匀分布的具有极强的平滑插值拟合效果，而对于数据相对不完整
、
均匀相对不分布的情况下，反距离权重插值法和克里金算法具有较好的普适性
。
反距离权重法的优点是原理简单，适用范围比较广，对原始数据变化范围较大的数据集进行插值时，不会出现难以理解或不能解释的插值结果
。
但其权重系数的选取对插值精度的影响很大，且插值结果中易出现孤立点数据，在插值曲面中明显高于或低于周围数据点
。
克里金插值通过对周围测量值加权来预测未测量位置的值，其半变异函数模型决定输出结果，所选择的模型不同，预测点的值也会不同，对于气象要素场插值来说球形模型更为适合，但其对于局部细节要素具有较强的描述能力
。

技术实现思路

[0004]本部分的目的在于概述本专利技术的实施例的一些方面以及简要介绍一些较佳实施例
。
在本部分以及本申请的说明书摘要和专利技术名称中可能会做些简化或省略以避免使本部分
、
说明书摘要和专利技术名称的目的模糊，而这种简化或省略不能用于限制本专利技术的范围
。
[0005]鉴于上述现有存在的问题，提出了本专利技术
。
[0006]因此，提供一种电网防冰减灾的微地形微气象数据库建立方法，引入卫星遥感影像识别
DEM
中的真实洼地和伪洼地，提出气象数据完整率的气象参数分类插值方法，实现水汽区地形划分和微地形的精准分类，提升分类地形识别的进度，提升气象插值精度
。
[0007]为解决上述技术问题，本专利技术提供如下技术方案，一种电网防冰减灾的微地形微气象数据库建立方法，包括：
[0008]采集电网数据，获取的
DEM
划分区域微地形类型以及
DEM
数据提取地形因子；处理人工观测覆冰数据以及在线监测数据，利用多算法对气象参数进行插值处理，提取覆冰过程的覆冰参数和观冰期的气象要素；将覆冰样本气象和地形因子进行时空特征匹配，建立适用于电网防冰减灾的微地形微气象数据库
。
[0009]作为本专利技术所述的电网防冰减灾的微地形微气象数据库建立方法的一种优选方案，其中：所述微地形类型包括抽取分类区域的典型场景并采集特征信息集，采用混淆矩阵计算对易覆冰微地形分类进行精准率
、
召回率和
F1S
地形分类：
[0010]所述精准率
、
召回率以及
F1S
表达为：
[0011][0012][0013][0014]其中，
TPA
为易覆冰地形实际为微地形类型
A
并被判断为
A
微地形类型，
FNA
为易覆冰地形实际为微地形类型
A
并被判断为非
A
微地形类型，
FPA
为易覆冰地形实际为非
A
微地形类型并被判断为微地形类型
A
，
TNA
为易覆冰地形实际为非
A
微地形类型并被判断为非
A
微地形类型，
A
为山脊
、
山谷
、
垭口
、
迎风坡
、
背风坡和水汽上行区的一种，
Precision
为精准率，
Recall
为召回率，
F1S
是为精准率和召回率的调和平均值
。
[0015]作为本专利技术所述的电网防冰减灾的微地形微气象数据库建立方法的一种优选方案，其中：所述提取地形因子包括设定易覆冰微地形
A
的分类精度阈值为
ψ
A
，判断是否满足易覆冰微地形
A
的分类精度阈值
ψ
A
的要求：
[0016]当满足阈值
ψ
A
的要求时，则判断为地形分类完成，进行基于获取的
DEM
数据提取区域高程地形因子
、
坡度地形因子和坡向地形因子；
[0017]当不满足要求阈值
ψ
A
的要求时，则调整高原山区数字高程模型
DEM
的分辨率，将需要识别的区域分为
F
个不同大小的分区，选择自定义
H
×
Z
大小的领域窗口，采用领域分析对地形进行
DEM
正
、
负地形的提取，对地形提取并进行矢量化处理，采集高原山区易覆冰区域的微地形
A
的特征信息集进行重新识别和判断，直至满足易覆冰微地形
A
的分类精度阈值
ψ
A
的要求并进行基于获取的
DEM
数据提取区域高程地形因子
、
坡度地形因子和坡向地形因子；
[0018]其中，微地形的特征信息集处理包括坡度计算采用拟合曲面法表示为：
[0019][0020][0021]其中，
Cellsize
为格网
DEM
的间隔长度，
Slope
we
为
X
方向的坡度，...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种电网防冰减灾的微地形微气象数据库建立方法，其特征在于：包括，采集电网数据，获取的
DEM
划分区域微地形类型以及
DEM
数据提取地形因子；处理人工观测覆冰数据以及在线监测数据，利用多算法对气象参数进行插值处理，提取覆冰过程的覆冰参数和观冰期的气象要素；将覆冰样本气象和地形因子进行时空特征匹配，建立适用于电网防冰减灾的微地形微气象数据库
。2.
如权利要求1所述的一种电网防冰减灾的微地形微气象数据库建立方法，其特征在于：所述微地形类型包括抽取分类区域的典型场景并采集特征信息集，采用混淆矩阵计算对易覆冰微地形分类进行精准率
、
召回率和
F1S
地形分类：所述精准率
、
召回率以及
F1S
表达为：表达为：表达为：其中，
TPA
为易覆冰地形实际为微地形类型
A
并被判断为
A
微地形类型，
FNA
为易覆冰地形实际为微地形类型
A
并被判断为非
A
微地形类型，
FPA
为易覆冰地形实际为非
A
微地形类型并被判断为微地形类型
A
，
TNA
为易覆冰地形实际为非
A
微地形类型并被判断为非
A
微地形类型，
A
为山脊
、
山谷
、
垭口
、
迎风坡
、
背风坡和水汽上行区的一种，
Precision
为精准率，
Recall
为召回率，
F1S
是为精准率和召回率的调和平均值
。3.
如权利要求2所述的一种电网防冰减灾的微地形微气象数据库建立方法，其特征在于：所述提取地形因子包括设定易覆冰微地形
A
的分类精度阈值为
ψ
A
，判断是否满足易覆冰微地形
A
的分类精度阈值
ψ
A
的要求：当满足阈值
ψ
A
的要求时，则判断为地形分类完成，进行基于获取的
DEM
数据提取区域高程地形因子
、
坡度地形因子和坡向地形因子；当不满足要求阈值
ψ
A
的要求时，则调整高原山区数字高程模型
DEM
的分辨率，将需要识别的区域分为
F
个不同大小的分区，选择自定义
H
×
Z
大小的领域窗口，采用领域分析对地形进行
DEM
正
、
负地形的提取，对地形提取并进行矢量化处理，采集高原山区易覆冰区域的微地形
A
的特征信息集进行重新识别和判断，直至满足易覆冰微地形
A
的分类精度阈值
ψ
A
的要求并进行基于获取的
DEM
数据提取区域高程地形因子
、
坡度地形因子和坡向地形因子，其中，微地形的特征信息集处理包括坡度计算采用拟合曲面法表示为：中，微地形的特征信息集处理包括坡度计算采用拟合曲面法表示为：其中，
Cellsize
为格网
DEM
的间隔长度，
Slope
we
为
X
方向的坡度，
Slope
sn
为
Y
方向的坡度，
3
×3每个像元素的高程值，第1列记作
(e5,e2,e6)
，第2列记作
(e1,e,e3)
，第3列记作
(e8,e4,e7)。4.
如权利要求3所述的一种电网防冰减灾的微地形微气象数据库建立方法，其特征在于：所述处理人工观测覆冰数据以及在线监测数据包括剔除以下所规定的数据和检测记录：考虑到中重冰区易覆冰样本对数据库建立的影响：剔除设计覆冰厚度小于
10mm
的人工观冰数据，剔除最大覆冰厚度小于
5mm
以及大于
80mm
的覆冰监测记录，剔除中重冰区覆冰比值大于4的覆冰监测记录；考虑到寒潮持续周期，剔除每个自然月有
25
天以上的覆冰厚度记录数据，并且对覆冰终端存在多个相位覆冰厚度观测记录的取平均值；剔除覆冰观测记录中的异常气象参数：当
T<
‑
25℃∨T>40℃
时，气温
T
判据异常，当
H<0RH
％
∧H>100RH
％时，湿度
H
判据异常，当
S>40m/s
时，风速
S
参数判据异常，对同一覆冰样本的气温
、
湿度和风速参数均为异常参数时，则剔除样本
。5.
如权利要求4所述的一种电网防冰减灾的微地形微气象数据库建...

【专利技术属性】
技术研发人员：范强，陈园园，吴建蓉，毛先胤，肖书舟，张啟黎，代吉玉蕾，罗鑫，颜康，刘卓娅，邹雕，黄欢，牛唯，曾华荣，杨旗，文贤馗，张历，陈沛龙，古庭赟，李博文，祝健杨，李鑫卓，张俊杰，黄军凯，赵超，陈佳胜，杨涛，李长兴，丁江桥，曾蓉，陈晨，袁娴枚，赵圆圆，张洋，李欣，朱石剑，吕乾勇，张露松，杨柳青，余思伍，冯起辉，张后谊，毛钧毅，文屹，吕黔苏，张迅，梁源晨，万金金，涂心译，郭莉萨，陈亚飞，赵雪娇，曹雷，郑小强，方阳，
申请(专利权)人：贵州电网有限责任公司，
类型：发明
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