基于冬候鳥遷徙路徑及生境的電網(wǎng)鳥害圖繪制方法及系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及電力系統(tǒng)環(huán)境災(zāi)害分布圖繪制技術(shù)領(lǐng)域；尤其是涉及一種電網(wǎng)鳥害圖 繪制方法及其系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002] 我國(guó)南方部分省份地區(qū)冬季氣溫相對(duì)比較高，比較適合冬候鳥棲息，每年冬季，會(huì) 有大批的冬候鳥沿著其迀徙路徑飛往南方越冬。鳥類在迀徙過程中，需要休息和覓食，而電 力系統(tǒng)的架空線路及桿塔和附近的生境（注：生活環(huán)境，下同）往往是他們的停留和覓食 的合適場(chǎng)所，冬候鳥在輸電線路桿塔上停留和覓食所產(chǎn)生的鳥糞容易導(dǎo)致絕緣子附近電場(chǎng) 畸變，從而引起線路發(fā)生閃絡(luò)跳閘事故，據(jù)南方電力系統(tǒng)相關(guān)部門統(tǒng)計(jì)，近幾年來由這些冬 候鳥所造成的電網(wǎng)跳閘事故呈現(xiàn)逐年上升的趨勢(shì)，并占電網(wǎng)鳥害事故的70%以上，而現(xiàn)有 技術(shù)中主要依靠相關(guān)工作人員的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)來開展電網(wǎng)防鳥害工作，缺乏科學(xué)有效的管理方 法，容易造成防鳥害工作不及時(shí)、不到位的情況，因此需要一種基于鳥類迀徙路徑及生境的 鳥害圖來指導(dǎo)電網(wǎng)哪些線路和桿塔需要安放防鳥刺、放鳥檔板等防鳥害裝置。
[0003] 總之，目前依靠人工運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)來劃分鳥害區(qū)域風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)及繪制電網(wǎng)鳥害圖的做法 是缺乏科學(xué)依據(jù)的，需要更科學(xué)更符合電網(wǎng)實(shí)際運(yùn)行情況的電網(wǎng)鳥害圖繪制方法及其系 統(tǒng)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 為解決上述問題，本發(fā)明提供一種基于鳥類迀徙路徑及生境的電網(wǎng)鳥害圖的繪制 方法及其系統(tǒng)，能夠根據(jù)電網(wǎng)實(shí)際運(yùn)行情況和量化數(shù)據(jù)繪制出科學(xué)有效的電網(wǎng)鳥害圖。
[0005] 本發(fā)明的技術(shù)方案如下：
[0006] 基于冬候鳥迀徙路徑及生境的電網(wǎng)鳥害圖繪制方法，繪制步驟包括：
[0007] (1)根據(jù)用戶指令，設(shè)定電網(wǎng)鳥害圖繪制區(qū)域范圍；
[0008] (2)獲取所述繪制區(qū)域范圍內(nèi)的冬候鳥迀徙路徑矢量圖層數(shù)據(jù)、冬候鳥生境如水 域濕地、農(nóng)田村鎮(zhèn)的矢量圖層數(shù)據(jù)、冬候鳥生境周邊線路桿塔坐標(biāo)、在冬候鳥迀徙及滯留期 間曾發(fā)生鳥害故障頻次的桿塔數(shù)據(jù)及在此期間發(fā)現(xiàn)過鳥糞的桿塔數(shù)據(jù)；
[0009] (3)根據(jù)獲取的冬候鳥迀徙路徑及生境矢量圖層數(shù)據(jù)進(jìn)行GIS緩沖分析和對(duì)鳥害 歷史故障數(shù)據(jù)進(jìn)行GIS插值分析分別得到相應(yīng)專題圖；
[0010] (4)將步驟⑶得到的專題圖進(jìn)行融合，并參照鳥害風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)從低到高排列，采用 GIS緩沖算法繪制基于冬候鳥迀徙路徑及生境的鳥害專題圖，采用GIS插值算法-反距離 加權(quán)法繪制基于線路桿塔涉鳥故障頻次的鳥害專題圖；最終生成并輸出電網(wǎng)輸電線路鳥害 圖；
[0011] (5)將基于冬候鳥迀徙路徑及生境的鳥害專題圖與基于線路桿塔涉鳥故障頻次的 鳥害專題圖進(jìn)行融合，并參照鳥害風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)從低到高排列用不同顏色區(qū)分鳥害區(qū)域等級(jí)， 用顏色深淺代表鳥害區(qū)域危險(xiǎn)程度的高低；
[0012] 采用本發(fā)明方法的基于冬候鳥迀徙路徑及生境的電網(wǎng)鳥害圖繪制系統(tǒng)由區(qū)域設(shè) 定模塊、矢量數(shù)據(jù)獲取模塊、緩沖與插值分析模塊、融合與分類成圖模塊、分析與輸出模塊 依序連接構(gòu)成；其中，
[0013] (1)區(qū)域設(shè)定模塊，用于根據(jù)用戶指令，設(shè)置設(shè)定電網(wǎng)鳥害圖繪制區(qū)域范圍；
[0014] (2)矢量數(shù)據(jù)獲取模塊，用于獲取所述繪制區(qū)域范圍內(nèi)的冬候鳥迀徙路徑矢量圖 層數(shù)據(jù)、冬候鳥生境如水域濕地、農(nóng)田村鎮(zhèn)的矢量圖層數(shù)據(jù)、冬候鳥生境周邊線路桿塔坐標(biāo) 及發(fā)生鳥害故障頻次數(shù)據(jù)；
[0015] (3)緩沖與插值分析模塊，用于對(duì)獲取的冬候鳥迀徙路徑及生境矢量圖層數(shù)據(jù)進(jìn) 行GIS緩沖分析和對(duì)鳥害歷史故障數(shù)據(jù)進(jìn)行GIS插值分析分別得到相應(yīng)專題圖；
[0016] (4)融合與分類成圖模塊，用于將緩沖和插值分析模塊得到的專題圖進(jìn)行融合處 理，并參照鳥害風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)從低到高排列，最終生成電網(wǎng)輸電線路鳥害圖；
[0017] (5)分析與輸出模塊，用于將步驟⑷所生成的鳥害圖與電網(wǎng)線路桿塔圖層進(jìn)行 疊加分析，從而找出需要重點(diǎn)防范的線路桿塔，并將結(jié)果輸出為電網(wǎng)能實(shí)際使用的JPG圖 片或者矢量格式的地圖圖層。
[0018] 本發(fā)明所述緩沖與插值分析模塊采用GIS緩沖算法繪制基于冬候鳥迀徙路徑及 生境的鳥害專題圖，采用GIS插值算法-反距離加權(quán)法繪制基于線路桿塔涉鳥故障頻次的 鳥害專題圖。
[0019] 本發(fā)明所述融合與分類成圖模塊用不同顏色區(qū)分鳥害區(qū)域等級(jí)，用顏色深淺代表 鳥害區(qū)域危險(xiǎn)程度的高低。
[0020] 本發(fā)明在分析與輸出模塊后還連接有行政區(qū)域裁剪模塊：根據(jù)行政區(qū)域范圍對(duì)所 述電網(wǎng)鳥害圖進(jìn)行裁剪，得到設(shè)定區(qū)域下的鳥害圖。
[0021] 本發(fā)明根據(jù)輸電線路走廊設(shè)定查詢半徑，得到設(shè)定輸電線路走廊的鳥害等級(jí)分布 圖。
[0022] 地理信息系統(tǒng)（GeographicInformationSystem，簡(jiǎn)稱GIS)，是由硬件、軟件和空 間數(shù)據(jù)組成的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，能支持地理空間數(shù)據(jù)的獲取、管理、操作、分析、模型化和顯示， 以解決復(fù)雜的規(guī)劃和管理等問題。GIS的應(yīng)用領(lǐng)域很廣，如：自然資源的清查與管理、區(qū)域 和城市規(guī)劃與管理、環(huán)境監(jiān)測(cè)、車輛運(yùn)行與道路選擇以及電力系統(tǒng)等。
[0023] 本發(fā)明具有下列優(yōu)點(diǎn)和積極效果：
[0024] 1、基于冬候鳥迀徙路徑及生境的電網(wǎng)鳥害圖繪制方法及其系統(tǒng)，能準(zhǔn)確地根據(jù)冬 候鳥迀徙路徑及生境來繪制電網(wǎng)鳥害圖，符合電網(wǎng)運(yùn)行實(shí)際情況，杜絕了電網(wǎng)防鳥害工作 的盲目性；
[0025] 2、采用冬候鳥迀徙路徑矢量圖層數(shù)據(jù)、冬候鳥生境如水域濕地、農(nóng)田村鎮(zhèn)的矢量 圖層數(shù)據(jù)、冬候鳥生境周邊線路桿塔坐標(biāo)及發(fā)生鳥害故障頻次數(shù)據(jù)以及電子地圖作為輸入 數(shù)據(jù)，方法本身也固化為本發(fā)明所配套系統(tǒng)的程序算法模塊，準(zhǔn)確度高，使用方便；
[0026] 3、適用于指導(dǎo)電網(wǎng)公司區(qū)分哪些線路和桿塔需要安放防鳥刺、防鳥檔板等防鳥害 的設(shè)備，能有效降低輸電線路鳥害跳閘事故的發(fā)生，具有廣泛的適用性和很高的經(jīng)濟(jì)效益。
[0027] 下面結(jié)合附圖及實(shí)例進(jìn)一步說明本
【發(fā)明內(nèi)容】
。
【附圖說明】
[0028] 圖1為本發(fā)明一種基于冬候鳥迀徙路徑及生境的電網(wǎng)鳥害圖繪制方法流程圖；
[0029] 圖2為本發(fā)明一種基于冬候鳥迀徙路徑及生境的電網(wǎng)鳥害圖繪制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意 圖；
[0030] 圖3為本發(fā)明一種基于冬候鳥迀徙路徑及生境的電網(wǎng)鳥害圖繪制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意 圖連接了行政區(qū)域裁剪模塊的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0031] 本發(fā)明提供了一種基于冬候鳥迀徙路徑及生境的電網(wǎng)鳥害圖繪制方法及其系統(tǒng)， 從冬候鳥的迀徙路徑和生境入手，結(jié)合電網(wǎng)運(yùn)行實(shí)際，繪制科學(xué)準(zhǔn)確的電網(wǎng)鳥害圖。
[0032] 如圖1所示，一種基于冬候鳥迀徙路徑及生境的電網(wǎng)鳥害圖繪制方法，包括如下 步驟：
[0033] 步驟S01，根據(jù)用戶指令，設(shè)定電網(wǎng)鳥害圖繪制區(qū)域范圍；用戶選定的繪制區(qū)域范 圍可以是省、市或者特定區(qū)域，由于設(shè)定的區(qū)域不同，則冬候鳥迀徙路徑及生境數(shù)據(jù)也不相 同；
[0034] 步驟S02,獲取所述繪制區(qū)域范圍內(nèi)的冬候鳥迀徙路徑矢量圖層數(shù)據(jù)、冬候鳥生境 如水域濕地、農(nóng)田村鎮(zhèn)的矢量圖層數(shù)據(jù)、冬候鳥生境周邊線路桿塔坐標(biāo)及發(fā)生鳥害故障頻 次數(shù)據(jù)；冬候鳥迀徙路徑是一種線或者面類型的矢量格式文件，一般從當(dāng)?shù)氐镍B類研究機(jī) 構(gòu)或者氣象局等單位獲取，而生境如水域濕地、農(nóng)田村鎮(zhèn)則是面或點(diǎn)類型的矢量格式文件， 可以從當(dāng)?shù)販y(cè)繪部門獲取，冬候鳥生境周邊線路桿塔坐標(biāo)及發(fā)生鳥害故障次數(shù)數(shù)據(jù)則需要 從當(dāng)?shù)仉娋W(wǎng)公司獲取，另外需要根據(jù)冬候鳥生境周邊線路桿塔坐標(biāo)及發(fā)生鳥害故障次數(shù)數(shù) 據(jù)計(jì)算線路鳥害頻次數(shù)據(jù)，計(jì)算方法是：最近5-10年該桿塔的故障發(fā)生總次數(shù)/年份，即為 桿塔鳥害故障頻次；
[0035] 步驟S03,根據(jù)獲取的冬候鳥迀徙路徑及生境矢量圖層數(shù)據(jù)進(jìn)行GIS緩沖分析和 對(duì)桿塔鳥害歷史故障數(shù)據(jù)進(jìn)行GIS插值分析分別得到相應(yīng)專題圖；
[0036] (-）GIS緩沖區(qū)分析是鄰近度分析的一種，緩沖區(qū)是為了識(shí)別某一地理實(shí)體或空 間物體對(duì)其周圍地物的影響度而在其周圍建立具有一定寬度的帶狀區(qū)域，針對(duì)點(diǎn)、線、面不 同的幾何類型，建立緩沖區(qū)的方式相互有所不同。建立點(diǎn)緩沖區(qū)比較簡(jiǎn)單，即以某點(diǎn)要素為 圓心，以緩沖半徑R作圓，得到點(diǎn)要素的緩沖區(qū)；線要素的緩沖區(qū)是以線為軸，以R為距離 作兩側(cè)的平行線，在線的兩端構(gòu)建兩個(gè)半圓弧段，和平行線一起組成緩沖區(qū)；面緩沖區(qū)的建 立，是以面要素的邊界為基線向內(nèi)外側(cè)作平行線，平行線和基線里的區(qū)域就是面緩沖區(qū)。 除此之外，還可以對(duì)柵格數(shù)據(jù)建立緩沖區(qū)，根據(jù)不同的模型方程建立動(dòng)態(tài)緩沖區(qū)，不論對(duì)什 么樣的數(shù)據(jù)建立緩沖區(qū)，其基本方法都是相似的。緩沖區(qū)實(shí)現(xiàn)算法有矢量方法和柵格方法 兩種。其中矢量方法數(shù)據(jù)量小，方法相對(duì)成熟，柵格圖像需要進(jìn)行柵格像元之間進(jìn)行布爾運(yùn) 算，當(dāng)緩沖區(qū)較大時(shí)會(huì)帶來較重的運(yùn)算負(fù)荷，實(shí)際運(yùn)用中存在一定的局限性。
[0037] 本發(fā)明采用矢量方法對(duì)冬候鳥迀徙路徑及生境矢量圖層數(shù)據(jù)進(jìn)行GIS緩沖分析， 算法步驟為：
[0038] 1)對(duì)點(diǎn)圖層（如村鎮(zhèn)）：確定中心點(diǎn)-以中心點(diǎn)為圓心、R為半徑生成一個(gè)圓，得 到緩沖區(qū)邊界；其中R值見表一：鳥害風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)劃分原則；
[0039] 2)對(duì)線、面（如迀徙路徑、水域濕地、農(nóng)田）圖層：確定軸線，以距離R生成中心軸 線的平行曲線，處理轉(zhuǎn)角弧段，對(duì)生成的弧段進(jìn)行求交、合并運(yùn)算，生成緩沖區(qū)邊界。其中R值見附圖表一：鳥害風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)劃分原則。
[0040] 在緩沖區(qū)的具體實(shí)現(xiàn)上，本發(fā)明采用如下算法來實(shí)現(xiàn)矢量數(shù)據(jù)中心線擴(kuò)張：即是 在轉(zhuǎn)角外側(cè)用圓弧來代替尖角，內(nèi)側(cè)仍然使用尖角的方法，生成緩沖區(qū)，實(shí)施步驟：
[0041] (1)直線性判斷，判斷相鄰三點(diǎn)是否在同一直線上；
[0042] (2)折點(diǎn)凸凹性判斷，確定轉(zhuǎn)角的地方哪側(cè)使用直線求交，哪側(cè)使用圓弧連接；
[0043] (3)凸點(diǎn)圓弧的嵌入，即將轉(zhuǎn)角外側(cè)形成的圓弧和兩邊的線段相連；
[0044] (4)邊線關(guān)系的判別與處理，島嶼多邊形參與緩沖區(qū)邊界的構(gòu)成，重疊多邊形不參 與緩沖區(qū)邊界的構(gòu)成；
[0045] (5)緩沖區(qū)邊界的形成，具體是將重疊區(qū)域進(jìn)行合并，繪制外圍的邊線，包括島嶼 多邊形的輪廓，形成最終的緩沖區(qū)邊界。
[0046] 表一為鳥害風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)劃分原則表。本發(fā)明生成的緩沖圖層按照表一所描述的原則 進(jìn)行鳥害風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)劃分，在具體生成的時(shí)候，按照鳥害風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)，分別生成I，II，III等級(jí) 的圖層，然后合并生成基于冬候鳥迀徙路徑及生境鳥害專題圖。
[0047](二）GIS空間數(shù)據(jù)的插值即對(duì)一組已知空間數(shù)據(jù)，可以是離散點(diǎn)的形式，也可以 是分區(qū)數(shù)據(jù)的形式，