CN103729692A - 基于gis的水电站流域区划及面雨量监测方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于GIS的水电站流域区划及面雨量监测方法，利用GIS对水电站流域进行精细化分区，确定监测区域，用自动气象站点实时降雨量信息，对分流域面雨量进行实时监测和在线网络发布，为厂网开展短期梯级区间流量预报、梯级水电优化调度、增发水电电量提供重要决策参考依据；利用各级水电站流量与水电出力信息，实现水电站区间入出库流量差、直调水电出力与区间面雨量对比分析功能，结合各地级供电局属地自动气象站实时气象与用电负荷信息，实现逐小时降雨量和气温资料与各网区用电负荷综合对比分析功能，为水电发电变化趋势分析、网区负荷预测、电网运行防灾减灾等工作提供了有利的分析手段，具有良好的应用前景。

Description

基于GIS的水电站流域区划及面雨量监测方法
技术领域
本发明涉及水电站流域面雨量监测技术领域，具体涉及一种基于GIS的水电站流域区划及面雨量监测方法。
背景技术
电力生产的可靠供应是社会经济发展的首要支撑，多年来电力生产，尤其是水电生产受气象及环境影响越来越突出，利用好雨水资源增加水电发电电量是水电经济调度的重要工作。
传统的气象预报在水电调度及电网生产运行中的实际应用严重不足，缺乏预测及计划性，水电生产常常陷入被动应对局面，部分水电站自建的库区流域雨量自动遥测站点疏散，以点代面监测范围过大，代表性严重不足，监测范围难以满足流量预报要求，大部分区域气象真实情况无法监测；此外，统一调度水电站及其所属地县级供电企业没有统一的气象实时监测手段，水电站来水及发电缺乏计划预测，导致网区负荷预测水平较低。
发明内容
为了克服现有技术中传统的气象预报在水电调度及电网生产运行中的实际应用严重不足，缺乏预测及计划性，水电生产常常陷入被动应对局面的问题，本发明的基于GIS的水电站流域区划及面雨量监测方法，利用GIS对水电站流域进行分区，确定面雨量监测范围, 对分流域面雨量进行实时监测和在线网络发布，为厂网开展短期梯级水电优化调度、增发水电电量、网区负荷预测及水电站发电变化趋势分析、电网运行防灾减灾等工作提供有利的分析手段，具有良好的应用前景。
为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案是：
一种基于GIS的水电站流域区划及面雨量监测方法，其特征在于：
步骤（1），根据统一调度的水电站和上游流域的水电站分布情况，确定研究区域；
步骤（2），收集地理信息及水电站资料；
步骤（3），根据GIS的数字地形分析，对水电站流域进行分区，形成多个电网面雨量监测小流域；
步骤（4），收集自动气象站点的信息数据，分别建立各电网面雨量监测小流域的气象属性信息；
步骤（5），根据各电网面雨量监测小流域的气象属性信息，对各电网面雨量监测小流域的降雨量实况，每间隔一小时进行自动提取、计算、质量控制、实时监控和数据录入，进行传输、网站发布，用于浏览；
步骤（6），对水电站流域内各地区供电局属地的自动气象站的气象实况，包括降雨量、气温实况，每间隔一小时进行自动提取、实时监控和数据录入，进行传输、网站发布，用于浏览；
步骤（7），采集水电站流域内各梯级水电站的流量、各地区直调水电出力数据，与每小时的面雨量实况监测进行综合对比分析，并在网站发布，用于浏览；
步骤（8），采集水电站流域内各网区用电负荷数据，与各地区逐小时降雨量和气温资料进行综合对比分析，并在网站发布，用于浏览。
前述的基于GIS的水电站流域区划及面雨量监测方法，其特征在于：步骤（2）地理信息包括矢量图层、栅格图层和地理信息数据。
前述的基于GIS的水电站流域区划及面雨量监测方法，其特征在于：步骤（3）根据GIS的数字地形分析，对水电站流域进行分区的方法为，
（1）在GIS系统下，将水电站流域的水系分布、等高线、DEM图层进行叠加分析，追踪回流水系源头的分水岭；
（2）根据三级水系沿分水岭的山脊划分小流域；
（3）编辑划分后的小流域，形成线图层，经拓扑够建面图层，形成多个电网面雨量监测小流域。
前述的基于GIS的水电站流域区划及面雨量监测方法，其特征在于：步骤（4）分别建立各电网面雨量监测小流域的面雨量信息的方法为，
（1）对收集信息数据的自动气象站点的位置经纬度信息进行编辑，在GIS系统下，根据基础地理信息提取各电网面雨量监测小流域的投影方式进行投影变换，形成与各电网面雨量监测小流域一致的点图层；
（2）将自动气象站点的属性与各电网面雨量监测小流域属性挂接，建立自动气象站点与各电网面雨量监测小流域的空间属性关系，生成空间信息单元数据库表；
（3）形成各电网面雨量监测小流域的面雨量信息。
前述的基于GIS的水电站流域区划及面雨量监测方法，其特征在于：各电网面雨量监测小流域的气象属性信息包括区划代码、名称和降雨量实况。
   前述的基于GIS的水电站流域区划及面雨量监测方法，其特征在于：步骤（5）对各电网面雨量监测小流域的实时降雨量实况，计算得到面雨量。   
本发明的有益效果是：本发明的基于GIS的水电站流域区划及面雨量监测方法，具有以下特点，
（1）利用GIS的数字地形对水电站流域进行分区，确定面雨量监测范围；
（2）根据自动气象站资料，对分流域面雨量进行实时监测和在线网络发布，为厂网开展短期梯级水电优化调度、增发水电电量的提供重要决策参考；
（3）利用水电站流域区间的自动站气象信息，实现面雨量实况与水电站区间入出库流量差、直调水电出力综合对比分析功能，利用各地级供电局属地自动气象站气象信息，实现逐小时降雨量和气温实况与各网区用电负荷综合对比分析功能，为网区负荷预测及水电站发电变化趋势分析、电网运行防灾减灾等工作提供有利的分析手段，具有良好的应用前景。
附图说明
图1是本发明的基于GIS的水电站流域区划及面雨量监测方法的流程图。
具体实施方式
下面将结合说明书附图，对本发明作进一步的说明。
如图1所示，基于GIS的水电站流域区划及面雨量监测方法，
步骤（1），根据统一调度的水电站和上游流域的水电站分布情况，确定研究区域；
步骤（2），收集地理信息及水电站资料，地理信息包括矢量图层、栅格图层和地理信息数据； 
步骤（3），根据GIS的数字地形分析，对水电站流域进行分区，形成多个电网面雨量监测小流域，具体方法为，
（1）在GIS系统下，将水电站流域的水系分布、等高线、DEM图层进行叠加分析，追踪回流水系源头的分水岭；
（2）根据三级水系沿分水岭的山脊划分小流域；
（3）编辑划分后的小流域，形成线图层，经拓扑够建面图层，形成多个电网面雨量监测小流域；
步骤（4），收集自动气象站点的信息数据，分别建立各电网面雨量监测小流域的气象属性信息，包括以下步骤，
（1）对收集信息数据的自动气象站点的位置经纬度信息进行编辑，在GIS系统下，根据基础地理信息提取各电网面雨量监测小流域的投影方式进行投影变换，形成与各电网面雨量监测小流域一致的点图层；
（2）将自动气象站点的属性与各电网面雨量监测小流域属性挂接，建立自动气象站点与各电网面雨量监测小流域的空间属性关系，生成空间信息单元数据库表；
（3）形成各电网面雨量监测小流域的气象属性信息，气象属性信息包括区划代码、名称和降降雨量实况；
步骤（5），根据各电网面雨量监测小流域的气象属性信息，对各电网面雨量监测小流域的降雨量，每间隔一小时的自动提取、计算、质量控制、实时监控和数据录入，数据录入SQL SERVER大型数据库管理数据，便于管理和查询，对实时气象要素计算得到面雨量，进行传输、网站发布，用于浏览；
步骤（6），对水电站流域内各地区供电局属地的自动气象站的气象实况，包括降雨量、气温实况，每间隔一小时进行自动提取、实时监控和数据录入，进行传输、网站发布，用于浏览；
步骤（7），采集水电站流域内各梯级水电站的流量、各地区直调水电出力数据，与每小时的面雨量实况监测进行综合对比分析，并在网站发布，用于浏览；
步骤（8），采集水电站流域内各网区用电负荷数据，与各地区逐小时降雨量和气温资料进行综合对比分析，并在网站发布，用于浏览。
下面根据本发明提供的基于GIS的水电站流域区划及面雨量监测方法，对西江流域进行研究，具体如下，
（1）根据统一调度的水电站和上游流域大中型水电站分布情况，确定研究区域，研究区域位于广西、贵州、云南省（区）的西江流域，北纬21.40°～26.95°,东经102.25°～112.06°，选取面积352820km2，(其中广西：223855.6 km2，贵州：61515.6 km2，云南：67448.9 km2)海拔0m～1956m，平均海拔950m，地势由西北向东南逐渐降低，区内地形破碎，属于典型黄土丘陵沟壑地貌类型区；
（2）收集地理信息及水电站资料
西江流域水系图包括主干流和若干支流，西江流域图，西江流域站点分布图，经地理配准、定位、编辑、拓扑后生成的广西、贵州、云南省（区）行政区域图等数字化矢量图，矢量图采用1:25万的基本地理信息数据为基础，包括:4个级别河流水系分布(一级流域有二个子流域，二级流域有7个子流域，三级流域有12个子流域，4级流域有32个子流域)、精确到县(市)级的行政区域分布、自动气象站点信息、周围省市行政区域、主要城市等；
栅格图层：广西、贵州、云南省（区）地形图、土地利用图、MSS遥感影像图、矿产分布图等。以地形图为基础生成的DEM(90m×90m)；
地理信息数据：海拔高度、经度、纬度、坡度、坡向、流域面积、流域长度等资料既可从定位后的栅格、矢量图层中读取出来的，也可在模型运算中，直接将拔海高度、经度、纬度、坡度、坡向等利用GIS技术生成图层直接调用。
水电站资料，以广西电网25个统一调度水电站为主要研究对象，并兼顾广西、贵州、云南省（区）在用的水电站相关数据；
（3）根据GIS的数字地形分析，对水电站流域进行分区，形成多个电网面雨量监测小流域，根据广西电网公司统一调度的水电站和上游流域省份（贵州、云南省）大中型水电站分布情况，并考虑业务应用的需求，确定电网面雨量监测小流域范围；利用基础地理信息，在GIS平台下采集广西电网水电站流域所处的西江流域水系小流域基础信息数据，应用1：25万广西、贵州、云南三省（区）的数字高程模型（DEM）来进行流域边界的提取；具体方法是：在GIS系统下，首先将水系分布、等高线以及DEM图层进行叠加分析，然后追踪回流水系源头的分水岭，按照三级水系沿分水岭的山脊划分小流域，最后进行编辑整理，形成线图层，经拓扑够建面图层，形成多个电网面雨量监测小流域，分为6大流域78个小流域；
（4）收集自动气象站点的信息数据，分别建立各电网面雨量监测小流域的气象属性信息，使用广西、贵州、云南省（区）自动气象站点信息及站点雨量数据，用于形成地理信息业务图层及面雨量计算的基础数据。收集整理广西电网面雨量监测流域内广西、云南、贵州省（区）自动气象站点信息数据，将广西电网面雨量监测流域内广西、云南、贵州省（区）自动气象站点信息数据，在GIS系统下进行气象站数据核对、编辑、属性挂接等，建立与电网面雨量监测小流域空间属性对应的关系，并进行点、面空间属性分析；具体方法是：首先将收集到自动气象站点的位置经纬度信息进行编辑；在GIS系统下，根据基础地理信息提取流域的投影方式进行投影变换，形成与多个电网面雨量监测小流域一致的点图层，将自动气象站点的相应属性挂接，在GIS的空间分析模块下进行分析处理，建立自动气象站点与流域的空间属性关系，生成空间信息单元数据库表，分别建各电网面雨量监测小流域的气象属性信息，气象属性信息包括区划代码、名称、降雨量实况等气象要素；
（5）根据各电网面雨量监测小流域的气象属性信息，对各电网面雨量监测小流域的降雨量实况，每间隔一小时的自动提取、计算、质量控制、实时监控和数据录入，数据录入SQL SERVER大型数据库管理数据，便于管理和查询，对实时气象要素计算得到面雨量，进行传输、网站发布，用于浏览，采用Dramware、VB、VC等工具，开发网页（网络）程序、后台数据采集传输和数据库程序；
（6）对广西电网水调中心内各地区供电局属地的自动气象站的气象实况，包括降雨量、气温实况，每间隔一小时进行自动提取、实时监控和数据录入，进行传输、网站发布，用于浏览；
（7）使用VC程序语言开发功能模块从广西电网水调中心采集广西各梯级电厂流量、各地区直调水电出力数据，与每小时面雨量行综合对比分析，利用WEB技术，实现电力气象信息的网站发布和浏览；
（8）采集广西电网水调中心内各网区用电负荷数据，与各地区逐小时降雨量和气温资料进行综合对比分析，并在网站发布，用于浏览。
综上所述，本发明基于GIS的数字地形对水电站流域进行精细化分区，确定监测区域，用自动气象站点信息，对分流域面雨量进行实时监测和在线网络发布，为厂网开展短期梯级水电优化调度、增发水电电量的提供重要决策参考。利用水电站流域区间的自动站气象信息，实现电站区间入出库流量差、直调水电出力与区间面雨量综合对比分析功能，为水电发电变化趋势分析、电网运行防灾减灾等工作提供了有利的分析手段，具有良好的应用前景。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征及优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (6)

1.基于GIS的水电站流域区划及面雨量监测方法，其特征在于：
步骤（1），根据统一调度的水电站和上游流域的水电站分布情况，确定研究区域；
步骤（2），收集地理信息及水电站资料；
步骤（3），根据GIS的数字地形分析，对水电站流域进行分区，形成多个电网面雨量监测小流域；
步骤（4），收集自动气象站点的信息数据，分别建立各电网面雨量监测小流域的气象属性信息；
步骤（5），根据各电网面雨量监测小流域的气象属性信息，对各电网面雨量监测小流域的降雨量实况，每间隔一小时的自动提取、计算、质量控制、实时监控和数据录入，进行传输、网站发布，用于浏览；
步骤（6），对水电站流域内各地区供电局属地的自动气象站的气象实况，包括降雨量、气温实况，每间隔一小时进行自动提取、实时监控和数据录入，进行传输、网站发布，用于浏览；
步骤（7），采集水电站流域内各梯级水电站的流量、各地区直调水电出力数据，与每小时的面雨量实况监测进行综合对比分析，并在网站发布，用于浏览；
步骤（8），采集水电站流域内各网区用电负荷数据，与各地区逐小时降雨量和气温资料进行综合对比分析，并在网站发布，用于浏览。
2.根据权利要求1所述的基于GIS的水电站流域区划及面雨量监测方法，其特征在于：步骤（2）地理信息包括矢量图层、栅格图层和地理信息数据。
3.根据权利要求1所述的基于GIS的水电站流域区划及面雨量监测方法，其特征在于：步骤（3）根据GIS的数字地形分析，对水电站流域进行分区的方法为，
（1）在GIS系统下，将水电站流域的水系分布、等高线、DEM图层进行叠加分析，追踪回流水系源头的分水岭；
（2）根据三级水系沿分水岭的山脊划分小流域；
（3）编辑划分后的小流域，形成线图层，经拓扑够建面图层，形成多个电网面雨量监测小流域。
4.根据权利要求1所述的基于GIS的水电站流域区划及面雨量监测方法，其特征在于：步骤（4）分别建立各电网面雨量监测小流域的气象属性信息的方法为，
（1）对收集信息数据的自动气象站点的位置经纬度信息进行编辑，在GIS系统下，根据基础地理信息提取各电网面雨量监测小流域的投影方式进行投影变换，形成与各电网面雨量监测小流域一致的点图层；
（2）将自动气象站点的属性与各电网面雨量监测小流域属性挂接，建立自动气象站点与各电网面雨量监测小流域的空间属性关系，生成空间信息单元数据库表；
（3）形成各电网面雨量监测小流域的气象属性信息。
5.根据权利要求1或4所述的基于GIS的水电站流域区划及面雨量监测方法，其特征在于：各电网面雨量监测小流域的气象属性信息包括区划代码、名称和降雨量实况。
6.根据权利要求1所述的基于GIS的水电站流域区划及面雨量监测方法，其特征在于：步骤（5）对各电网面雨量监测小流域的降雨量实况，计算得到面雨量。
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