【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及流场分析风速测量，特别涉及一种丘陵地区输电线路区域10m高处基准风速估计方法，即一种基于地形相似度估算基准风速方法。
技术介绍
1、丘陵地区地表沟壑纵横、结构复杂，其宏观风速、风向等气象资料数据受地表丘陵沟壑影响而不断发生演化，容易在局部演化形成各类湍流、高速气旋等强对流型微气象。气象台、气象站在当地空旷平坦地面上10m高处观测到的10min平均风速资料，通过极值分析得出相应于规定平均重现期(30年、50年或100年)的年平均最大风速，作为这一地区的基准风速，亦或根据现场实测风速资料推算基准风速。
2、目前基准风速的测量方法通常是采用实测的方法，如专利申请cn201520163158.0公布的一种标准风速检测系统；也有一些采用计算机算法，如专利申请cn202110142012.8公布的“一种基于bp算法的风速预测方法”。这些方法只能得到丘陵地区在长时间段内的平均风速，是一个常数值，忽略了特定地形，如峡谷、迎风坡，对风速的细微影响；又或者只包含部分地形信息，可信度不高。而且气象站测量的风速的高度不一定符合要求，需要通过指数律平均风速计算方法折算到10m处风速，这一表达式以地表粗糙度系数为幂指数，地表粗糙度系数根据区域类型直接选择，可能存在判断不准确的情况。另外，单个气象台、气象站对风速的有效观测范围有限，可能存在观测盲区，这些区域的基准风速没有可信的数据支撑。
技术实现思路
1、为了克服上述现有技术的缺陷，本专利技术的目的在于提供一种基于地形相似度估算基准风
2、为实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案
3、一种基于地形相似度估算基准风速方法，包括以下步骤：
4、(1)获取目标地形和标准地形的dem数据；
5、(2)生成特征向量描述的地形分布情况；
6、(3)度量目标地形和标准地形相似性；
7、(4)得到目标地形的基准风速；
8、(5)计算该点的风速分布。
9、所述的步骤(1)具体包括以下几个步骤
10、(1.1)、确定输电塔所在目标地形的边界范围；
11、(1.2)、寻找输电塔所在目标地形的点阵型数字高程数据；
12、(1.3)、获得可用的理想地形点阵型数字高程数据，建立一个理想高山地形的模型，获得理想地形点阵型数字高程数据。
13、所述的步骤(2)具体包括以下步骤：
14、(2.1)、数据缺失值的插值，错误数据的筛选；
15、利用反距离加权插值(idw)、克里金插值方式进行插值处理来填补这些空缺，根据周围已知数据点的高程值，推测缺失位置的高程值；
16、基于统计方法来检测异常值，对错误数据的筛选和剔除；
17、(2.2)、将步骤(2.1)处理后的高程数据转化为0-255的颜色代码，生成颜色统计直方图；统计直方图由一系列高度不等的纵向条纹或线段表示数据分布的情况，横轴表示高程值分类的范围，纵轴表示处在该范围内的高程值出现的次数；将高程值除以高程值的最大值，并乘255，得到当前位置的颜色代码；
18、(2.3)、由统计直方图计算描述地形模型斜率分布的特征向量；
19、统计直方图的横轴组距为特征向量的长度，特征向量中每个位置的值是对应位置的纵轴值；提取特征向量前将理想地形和目标地形的统计直方图的纵轴统一为同一长度。
20、所述的步骤(3)具体包括以下步骤：
21、(3.1)、对特征向量进行归一化处理；
22、(3.2)、计算理想地形和目标地形的特征向量的余弦相似度以度量二者相似性；余弦相似度通过计算两个向量的夹角余弦值来评估相似度，计算公式如下：
23、
24、其中，a为理想地形特征向量，b为目标地形征向量；两个向量越相似，余弦相似度的值越接近1；反之，余弦相似度的值越接近-1。
25、所述的步骤(4)具体包括以下步骤：
26、(4.1)、获得理想地形各位置的基准风速；
27、理想地形基准风速通过实地测量，或者对气象站风速观测资料进行统计分析得到，或者通过风场模拟来推算；
28、(4.2)、确定修正系数；
29、对每种理想地形的余弦相似度的值除以其中的最大值，作为风速的修正系数；
30、(4.3)、得到目标地形各位置基准风速估计值；
31、使用修正系数和地图中气象站定点的风速数据对每一个点的风速相乘，作为此处基准风速的估算，修正原有的基准风速分布。
32、所述的步骤(5)具体包括以下步骤：以指数律公式计算距地面高度z处的平均风速：标准高度处的平均风速为即步骤(4)获取的基准风速估计值，则在距离地面高度为z处的平均风速用指数律公式求得：
33、
34、其中，z为距离地面的高度；zb为基准高度；为距离地面高度为z处的平均风速；为基准高度处风速估计值；a为地表粗糙度系数。
35、相较于现有技术，本专利技术存在以下优点：
36、1、本专利技术步骤(1)将风速预测与数字地形相结合，在不监测额外数据的情况下，可以帮助从业人员预估丘陵区的基本风速大小，使其更具有合理性。
37、2、本专利技术步骤(3)基于相似度的预估方法，可以对目前影响抗风设计较严重的微地形情况进行良好的预估，对包括垭口型，地势抬升型，高山分水岭地形的周围地形基准风速的预估更加符合地形特点。
38、3、本专利技术将抗风设计与相似度评估方法结合，利用数字地图数据进一步解决了丘陵区基准风速的估值问题。相较于现有方法，避免了现场收集额外数据，可以在短时间内有效估计符合特殊地形下的基准风速分布情况。
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1.一种基于地形相似度估算基准风速方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种基于地形相似度估算基准风速方法，其特征在于，所述的步骤(1)具体包括以下几个步骤：
3.根据权利要求1所述的一种基于地形相似度估算基准风速方法，其特征在于，所述的步骤(2)具体包括以下步骤：
4.根据权利要求1所述的一种基于地形相似度估算基准风速方法，其特征在于，所述的步骤(3)具体包括以下步骤：
5.根据权利要求1所述的一种基于地形相似度估算基准风速方法，其特征在于，所述的步骤(4)具体包括以下步骤：
6.根据权利要求5所述的一种基于地形相似度估算基准风速方法，其特征在于，所述的步骤(5)具体包括以下步骤：
【技术特征摘要】
1.一种基于地形相似度估算基准风速方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种基于地形相似度估算基准风速方法，其特征在于，所述的步骤(1)具体包括以下几个步骤：
3.根据权利要求1所述的一种基于地形相似度估算基准风速方法，其特征在于，所述的步骤(2)具体包括以下步骤：
4.根据权利...
【专利技术属性】
技术研发人员：刘永鑫，徐健鑫，白洋，石道飞，杨虹，芦竹茂，俞华，关少平，吕启辉，李嘉龙，贺博，
申请(专利权)人：国网山西省电力公司电力科学研究院，
类型：发明
国别省市：
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