CN103942737A - 输电线路历史山火分布图绘制方法 - Google Patents

Abstract

本发明介绍了一种输电线路历史山火分布图绘制方法，包括下述步骤：(1)、确定区域坐标；(2)、收集火点数据；(3)、收集图层信息；(4)、划分方方形网格；(5)、原始数据筛选；(6)、网格数据处理：(7)、山火分级；(8)、插值计算；(9)、提取分布图；(10)、叠加输电线路地理走向图层。该方法：1)、条理清晰，可操作性和实用性强；2)、可对任意省份或区域绘制历史上任意时段的山火分布图；3)、覆盖范围广、定位精确；4)、统计更方便，不仅提高了计算速度，更是提高了精准度；5)、可直观展示任意时段输电线路山火火点的分布规律，合理布置防治资源，提高电网应对突发山火灾害的能力。

Description

输电线路历史山火分布图绘制方法

技术领域

本发明属于电力工程技术领域，具体涉及一种基于区域网格划分的输电线路历史山火分布图绘制方法，适用于电力系统的输电线路防灾减灾工程。

背景技术

南方地区多有丘陵，森林覆盖率高，但山火频发，让穿林而行的输电线路饱受其害。山火燃烧时产生的气流、杂质极易损坏导线的外绝缘从而引发短路跳闸。2013年仅湖南省的故障跳闸事故就多达30余起，其中就有29起源于山火。而其火焰、烟尘持续时间很长，因此合闸很难。为提高电网应对突发山火的能力，亟需研发出一种符合输电线路山火发生规律，且能合理布置资源，提高山火防治效率的方法。众所周知，与大面积森林火灾不同的是，输电线路附近小范围山火的发生与工农业生产、生活用火习俗有很大的关系，其分布亦具有显著的地域性与时间性。因此，根据某时段历史上大量山火发生的空间规律绘制输电线路历史山火分布图，应可找出山火的发生规律，为未来输电线路山火防治提供借鉴，以优化资源配置，提高防治效率，保障电网安全运行。

发明内容

本发明要解决的技术问题是，针对现有技术的缺陷，提供一种输电线路历史山火分布图绘制方法，该方法应具备精准的计算能力从而产生极强的实用价值。

本发明的技术方案是，所提供的输电线路历史山火分布图绘制方法，系基于区域网格划分方式，以历史海量卫星遥感监测山火数据为根据计算出历史上任意时段、任意降水条件下不同地区单位面积内山火发生的次数，使用地理信息绘图软件进行插值计算，得到历史上某省指定时段、指定降水条件下的山火分布图，为未来该时段的山火防治提供借鉴与指导。具体来说，该方法执行时包括下述步骤：

(1)、确定区域坐标。依据委托省份指定区域所在最小矩形网格，设该矩形网格为矩形网格A，的边的经度和纬度，使用常规方法，确定该矩形网格A所包含的该区域的坐标；

(2)、收集火点数据。依据步骤(1)所确定的坐标，在线搜索出过去10年极轨气象卫星遥感监测到的所述委托省份指定区域的山火信息。从所搜索出的信息中收集输电线路历史山火火点包括监测日期与火点坐标的火点数据；

(3)、收集图层信息。依据步骤(2)所收集的数据，在线搜索出委托省份的地理边界与各电压等级输电线路图层信息；

(4)、划分方形网格。将步骤(1)所述矩形网格A的边长划分为m个0.5°纬度或0.5°经度的等长线段，同样，将步骤(1)所述矩形网格A的边宽划分为n个0.5°纬度或0.5°经度的等长线段。连接所有上述线段两端端点的纬度线或经度线，将所述矩形网格A划分为m×n个边长等经纬度的方形网格，计算出每个方形网格中心点的坐标；

(5)、原始数据筛选。依据步骤(1)所述委托省份指定区域包含的最小矩形网格A所要求绘制的时间段或降水条件，使用常规方法，从步骤(2)收集的火点数据中选择所述最小矩形网格A所要求绘制的时间段条件需要的火点或降水条件需要的火点；

(6)、网格数据处理。在线搜索出SQL Server数据库计算软件，利用该软件，以步骤(4)所绘每个网格的坐标，计算出步骤(5)所选择的火点落在矩形网格A各个方形网格内的数目即网格内火点数N_i(i代表第i个网格，i＝1,2,…,m×n)。依据委托省份所在经纬度范围，按下列公式(1)～(6)计算出单个网格内的山火发生密度ρ_i(次/km²)。具体计算程序如下：

已知地球平均半径R₀＝6371km。在不考虑地面起伏度影响的前提下，从地球表面任一经度线跨越1°纬度所经过的距离d₁为：

d₁＝2πR₀/360≈111km                (1)

式(1)中π为圆周率；R₀为地球平均半径。

从地球表面纬度为α的纬度线跨越1°经度所经过的距离d₂为：

d₂＝(2πR₀cosα)/360＝(πR₀cosα)/180          (2)

式(2)中π为圆周率；R₀为地球平均半径；cosα为纬度α的余弦。

由上述式(1)可知，每个方形网格的边长a为：

a＝d₁/2≈55.5km

忽略单个方形网格中上边长与下边长的长度差别，则每个方形网格的边宽b为：

b＝d₂/2＝(πR₀cosα)/360                (3)

式(3)中d₂为从地球表面纬度为α的纬度线跨越1°经度所经过的距离；π为圆周率；R₀为地球平均半径；cosα为纬度α的余弦。

考虑到计算的方便且在误差允许范围内，b取最大值b₁和最小值b₂的算术平均值。则：

$\stackrel{\‾}{b}=(b_1+b_2)/2=\mathrm{\π}{R}_0({\cos \mathrm{\α}}_1+{\cos \mathrm{\α}}_2)/720---\left(4\right)$

式(4)中α₁为矩形网格A的最小纬度；α₂为矩形A的最大纬度，则每个方形网格的面积S为：

$S=a\×\stackrel{\‾}{b}=55.5\stackrel{\‾}{b}.---\left(5\right)$

式(5)中a为方形网格的边长；为平均边宽。

再由方形网格内火点数N_i和方形网格面积S计算出每个方形网格内单位面积的火点数，作为该方形网格内的山火发生密度ρ_i：

ρ_i＝N_i/S                   (6)

(7)、山火分级。以等差方式设置三个数据截断点，将步骤(6)所得山火发生密度ρ_i从高到低划分为红、橙、黄、蓝四个等级；

(8)、插值计算。以步骤(7)所划分的山火发生密度分级、上述方形网格中心点坐标和山火发生密度为依据，使用常规方法进行插值计算，形成矩形网格A所在委托省份指定区域的山火分布图；

(9)、提取分布图。利用步骤(2)所收集的委托省份的地理边界与各电压等级输电线路图层信息对矩形网格A所在委托省份指定区域的山火分布图进行提取计算，形成覆盖委托省份全省范围的山火分布图；

(10)、叠加输电线路地理走向图层。将步骤(9)所获覆盖委托省份全省范围的山火分布图叠加该委托省份的电网输电线路杆塔图层，由重叠结果形成包含该委托省份的电网输电线路坐标信息在内的输电线路历史山火分布图。

本发明的有益效果是：

1)、条理清晰，可操作性和实用性强；

2)、可对任意省份或任何指定区域绘制历史上任意时段的山火分布图；

3)、所用数据为卫星监测火点数据，覆盖范围广、定位精确，具有很强的规律性；

4)、与传统的依据城市面积计算密度的方法相比，避免了地理面积统计不规范造成的误差，且火点统计更加方便，不仅大大提高了计算速度，更是大大提高了计算的精准度；

5)、可直观展示任意时段输电线路山火火点的分布规律，基于此，可合理布置防治输电线路山火的资源，在防山火人员和防山火物资极度匮乏的条件下依然可以大幅提高电网应对突发山火和抵御山火灾害的能力。

具体实施方式

实施例1：

(1)、确定区域坐标。依据委托省份指定区域所在最小矩形网格，设该矩形网格为矩形网格A，的边的经度和纬度，使用常规方法，确定该矩形网格A所包含的该区域的坐标；

(2)、收集火点数据。依据步骤(1)所确定的坐标，在线搜索出过去10年极轨气象卫星遥感监测到的所述委托省份指定区域的山火信息。从所搜索出的信息中收集输电线路历史山火火点包括监测日期与火点坐标的火点数据；

(3)、收集图层信息。依据步骤(2)所收集的数据，在线搜索出委托省份的地理边界与各电压等级输电线路图层信息；

(4)、划分方形网格。将步骤(1)所述矩形网格A的边长划分为m个0.5°纬度或0.5°经度的等长线段，同样，将步骤(1)所述矩形网格A的边宽划分为n个0.5°纬度或0.5°经度的等长线段。连接所有上述线段两端端点的纬度线或经度线，将所述矩形网格A划分为m×n个边长等经纬度的方形网格，计算出每个方形网格中心点的坐标；

(5)、原始数据筛选。依据步骤(1)所述委托省份指定区域包含的最小矩形网格A所要求绘制的时间段或，使用常规方法，从步骤(2)收集的火点数据中选择所述最小矩形网格A所要求绘制的时间段条件需要的火点；

(6)、网格数据处理。在线搜索出SQL Server数据库计算软件，利用该软件，以步骤(4)所绘每个网格的坐标，计算出步骤(5)所选择的火点落在矩形网格A各个方形网格内的数目即网格内火点数N_i(i代表第i个网格，i＝1,2,…,m×n)。依据委托省份所在经纬度范围，按下列公式(1)～(6)计算出单个网格内的山火发生密度ρ_i(次/km²)。具体计算程序如下：

已知地球平均半径R₀＝6371km。在不考虑地面起伏度影响的前提下，从地球表面任一经度线跨越1°纬度所经过的距离d₁为：

d₁＝2πR₀/360≈111km                 (1)

式(1)中π为圆周率；R₀为地球平均半径。

从地球表面纬度为α的纬度线跨越1°经度所经过的距离d₂为：

d₂＝(2πR₀cosα)/360＝(πR₀cosα)/180           (2)

式(2)中π为圆周率；R₀为地球平均半径；cosα为纬度α的余弦。

由上述式(1)可知，每个方形网格的边长a为：

a＝d₁/2≈55.5km

忽略单个方形网格中上边长与下边长的长度差别，则每个方形网格的边宽b为：

b＝d₂/2＝(πR₀cosα)/360              (3)

式(3)中d₂为从地球表面纬度为α的纬度线跨越1°经度所经过的距离；π为圆周率；R₀为地球平均半径；cosα为纬度α的余弦。

考虑到计算的方便且在误差允许范围内，b取最大值b₁和最小值b₂的算术平均值则：

$\stackrel{\‾}{b}=(b_1+b_2)/2=\mathrm{\π}{R}_0({\cos \mathrm{\α}}_1+{\cos \mathrm{\α}}_2)/720---\left(4\right)$

式(4)中α₁为矩形网格A的最小纬度；α₂为矩形A的最大纬度，则每个方形网格的面积S为：

$S=a\×\stackrel{\‾}{b}=55.5\stackrel{\‾}{b}.---\left(5\right)$

式(5)中a为方形网格的边长；为平均边宽。

再由方形网格内火点数N_i和方形网格面积S计算出每个方形网格内单位面积的火点数，作为该方形网格内的山火发生密度ρ_i：

ρ_i＝N_i/S                         (6)

(7)、山火分级。以等差方式设置三个数据截断点，将步骤(6)所得山火发生密度ρ_i从高到低划分为红、橙、黄、蓝四个等级；

(8)、插值计算。以步骤(7)所划分的山火发生密度分级、上述方形网格中心点坐标和山火发生密度为依据，使用常规方法进行插值计算，形成矩形网格A所在委托省份指定区域的山火分布图；

(9)、提取分布图。利用步骤(2)所收集的委托省份的地理边界与各电压等级输电线路图层信息对矩形网格A所在委托省份指定区域的山火分布图进行提取计算，形成覆盖委托省份全省范围的山火分布图；

(10)、叠加输电线路地理走向图层。将步骤(9)所获覆盖委托省份全省范围的山火分布图叠加该委托省份的电网输电线路杆塔图层，由重叠结果形成包含该委托省份的电网输电线路坐标信息在内的输电线路历史山火分布图。

实施例2：

步骤(1)～(4)同实施例1；

(5)、原始数据筛选。依据步骤(1)所述委托省份指定区域包含的最小矩形网格A所要求绘制的降水条件，使用常规方法，从步骤(2)收集的火点数据中选择所述最小矩形网格A所要求绘制的降水条件需要的火点；

步骤(6)～(9)同实施例1。

Claims (1)

1.一种输电线路历史山火分布图绘制方法，该方法包括下述步骤：

(1)、确定区域坐标，依据委托省份指定区域所在最小矩形网格，设该矩形网格为矩形网格A，的边的经度和纬度，使用常规方法，确定该矩形网格A所包含的该区域的坐标；

(2)、收集火点数据，依据步骤(1)所确定的坐标，在线搜索出过去10年极轨气象卫星遥感监测到的所述委托省份指定区域的山火信息，从所搜索出的信息中收集输电线路历史山火火点包括监测日期与火点坐标的火点数据；

(3)、收集图层信息，依据步骤(2)所收集的数据，在线搜索出委托省份的地理边界与各电压等级输电线路图层信息；

(4)、划分方形网格，将步骤(1)所述矩形网格A的边长划分为m个0.5°纬度或0.5°经度的等长线段，同样，将步骤(1)所述矩形网格A的边宽划分为n个0.5°纬度或0.5°经度的等长线段，连接所有上述线段两端端点的纬度线或经度线，将所述矩形网格A划分为m×n个边长等经纬度的方形网格，计算出每个方形网格中心点的坐标；

(5)、原始数据筛选，依据步骤(1)所述委托省份指定区域包含的最小矩形网格A所要求绘制的时间段或降水条件，使用常规方法，从步骤(2)收集的火点数据中选择所述最小矩形网格A所要求绘制的时间段条件需要的火点或降水条件需要的火点；

(6)、网格数据处理，在线搜索出SQL Server数据库计算软件，利用该软件，以步骤(4)所绘每个网格的坐标，计算出步骤(5)所选择的火点落在矩形网格A各个方形网格内的数目即网格内火点数N_i(i代表第i个网格，i＝1,2,…,m×n)，依据委托省份所在经纬度范围，按下列公式(1)～(6)计算出单个网格内的山火发生密度ρ_i(次/km²)，具体计算程序如下：

已知地球平均半径R₀＝6371km，在不考虑地面起伏度影响的前提下，从地球表面任一经度线跨越1°纬度所经过的距离d₁为：

d₁＝2πR₀/360≈111km              (1)

式(1)中π为圆周率；R₀为地球平均半径，

从地球表面纬度为α的纬度线跨越1°经度所经过的距离d₂为：

d₂＝(2πR₀cosα)/360＝(πR₀cosα)/180        (2)

式(2)中π为圆周率；R₀为地球平均半径；cosα为纬度α的余弦,

由上述式(1)可知，每个方形网格的边长a为：

a＝d₁/2≈55.5km

忽略单个方形网格中上边长与下边长的长度差别，则每个方形网格的边宽b为：

b＝d₂/2＝(πR₀cosα)/360           (3)

式(3)中d₂为从地球表面纬度为α的纬度线跨越1°经度所经过的距离；π为圆周率；R₀为地球平均半径；cosα为纬度α的余弦，

考虑到计算的方便且在误差允许范围内，b取最大值b₁和最小值b₂的算术平均值则：

$\stackrel{\‾}{b}=(b_1+b_2)/2=\mathrm{\π}{R}_0({\cos \mathrm{\α}}_1+{\cos \mathrm{\α}}_2)/720---\left(4\right)$

式(4)中α₁为矩形网格A的最小纬度；α₂为矩形A的最大纬度，则每个方形网格的面积S为：

$S=a\×\stackrel{\‾}{b}=55.5\stackrel{\‾}{b},---\left(5\right)$

式(5)中a为方形网格的边长；为平均边宽，

再由方形网格内火点数N_i和方形网格面积S计算出每个方形网格内单位面积的火点数，作为该方形网格内的山火发生密度ρ_i：

ρ_i＝N_i/S              (6)

(7)、山火分级，以等差方式设置三个数据截断点，将步骤(6)所得山火发生密度ρ_i从高到低划分为红、橙、黄、蓝四个等级；

(8)、插值计算，以步骤(7)所划分的山火发生密度分级、上述方形网格中心点坐标和山火发生密度为依据，使用常规方法进行插值计算，形成矩形网格A所在委托省份指定区域的山火分布图；

(9)、提取分布图，利用步骤(2)所收集的委托省份的地理边界与各电压等级输电线路图层信息对矩形网格A所在委托省份指定区域的山火分布图进行提取计算，形成覆盖委托省份全省范围的山火分布图；

(10)、叠加输电线路地理走向图层，将步骤(9)所获覆盖委托省份全省范围的山火分布图叠加该委托省份的电网输电线路杆塔图层，由重叠结果形成包含该委托省份的电网输电线路坐标信息在内的输电线路历史山火分布图。