CN103971300A - 基于gis空间信息的变电站站址定位方法 - Google Patents

Abstract

一种基于GIS空间信息的变电站站址定位方法，它包括以下步骤：1)变电站站址待选区域的网格化；2)初步筛选站址；3)对初步筛选的站址进行自动排序；4)通过现场勘查进一步筛选站址；5)对进一步筛选的站址进行自动排序，完成变电站站址定位。本发明将实际地理信息、实地勘测考察信息、现有电力网络信息等与GIS空间信息结合于一体、采用多维度指标对待选站址进行综合评价，不仅能够在待选区域内选出最适宜建设变电站的地块，而且站址定位结果科学合理。

Description

基于GIS空间信息的变电站站址定位方法

技术领域

本发明涉及变电站选址技术领域，具体地说是一种基于GIS空间信息的变电站站址定位方法。

背景技术

变电站工程站址定位是变电站设计的基础，也决定了变电站的投资建设费用。已有变电站优化选址多针对于规划阶段的初步站址选择，此阶段的站址选择仅在一个较大范围内确定是否有可行的站址条件，而到了实际工程站址定位阶段，则由设计人员与变电站所在地相关部门商议确定变电站坐落位置。这种方法不但效率较低，确定的站址也不是最优位置，容易造成变电站建设、线路投资费用大幅增加。

精准的变电站站址定位问题需要大量的地理信息资料支撑，且选择范围一般涵盖5-10公里甚至更大区域面积，海量的待选区域地理信息显然更适合结合GIS(地理信息系统)，利用计算机处理大量信息，以期得到优选的变电站站址，GIS信息的全面应用不但能保证工程站址定位的准确性，且能减少勘查人员的工作量。

发明内容

为了解决当前人工选择变电站工程站址困难的问题，本发明提供了一种基于GIS空间信息的变电站站址定位方法，它能够在待选区域内选出最适宜建设变电站的地块，并且考虑GIS空间信息和现场勘查信息，进行多指标综合评价，站址定位结果科学合理。

本发明解决其技术问题所采取的技术方案是：基于GIS空间信息的变电站站址定位方法，其特征是：

1)变电站站址待选区域的网格化：以规划部门初步确定的站址位置为中心，按照不超过区域边界为原则确定变电站站址待选区域，以待建变电站的占地面积为单位将区域划分为若干方格；

2)初步筛选站址：读取每个方格的站址否决GIS条件，如果有否决条件，则该方格地块判定为变电站站址不可行地块，进行剔除；

3)对初步筛选的站址进行自动排序：针对通过初步筛选的方格，读取GIS空间信息，运用层次分析法对初步筛选的站址进行自动排序；

4)通过现场勘查进一步筛选站址：在对初步筛选的站址进行自动排序的基础上，挑选排名最高的若干地块进行现场勘查和测量，根据否决条件对一些地块进行否决，并对未否决的其余地块进行勘查测量，获取进一步筛选的站址数据；

5)对进一步筛选的站址进行自动排序，完成变电站站址定位：基于GIS空间信息和现场勘查验证信息再通过层次分析法对进一步筛选的站址进行自动排序，给出最优站址推荐，完成变电站站址定位。

进一步地，所述站址否决GIS条件包括河流、山川、不可拆迁建筑物、地下光缆管道及地下文物矿藏等地理面貌。

进一步地，运用层次分析法对初步筛选的站址和进一步筛选的站址进行自动排序的条件包括：进站道路建设、工程地质、施工条件等变电站工程建设条件，进出线路长度、进出线路转角数量、进出线路与其他线路的交叉情况等线路影响条件，通信影响、民房情况、临近设施影响等周边影响因素，水文条件、水文地质情况、站区排水情况等水文情况，以及其他地形地貌因素。

进一步地，所述进一步筛选站址过程中否决条件为该地块是否有地下光缆管道或地下文物矿藏。

进一步地，所述进一步筛选的站址数据包括：拆迁补偿、站址环境、水源、地基处理及土石方情况等数据信息。

本发明的有益效果是：本发明将实际地理信息、实地勘测考察信息、现有电力网络信息等与GIS空间信息结合于一体、采用多维度指标对待选站址进行综合评价，不仅能够在待选区域内选出最适宜建设变电站的地块，而且站址定位结果科学合理。

本发明具有以下特点：

1、使用GIS系统，能够加载影响建站的大量地理及空间信息。这些信息能够较为全面的反映待建区域的地理条件，通过评价函数得到地块排序，能够弥补人工站址选择的局限性。

2、在站址选择过程中采用两阶段层次分析模型，第一阶段通过GIS空间信息，用于对地块自动排序，给出条件较好的可行站址；第二阶段结合GIS信息和地块勘测信息，对可行站址进行综合评价，给出推荐站址。

3、将可量化指标与不可量化指标纳入共同的评价体系进行综合评价。在两阶段评价模型中均包含若干可直接量化的指标和其他不可量化的定性指标。本方法将可量化指标进行归一化处理，不可量化指标给出与定性评价相对应的评分，进而得到能够应用于评价模型中的结果。

4、层次分析法判断指标及指标间重要程度的定性关系由变电站设计专业人员给出，由此计算得出评价指标的权重。权重系数能够反映实际因素对站址定位的影响程度，更符合站址选择的实际情况。

5、现场勘查更有效率。进行现场勘查的地块均为地理信息中较适宜建站的地块，提高了现场勘查的效率。通过勘查信息再次选优站址，也避免了勘查后地块不可建站的情况。

附图说明

通过阅读参照以下附图所作的对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1为本发明的方法流程图；

图2为本发明基于GIS的地块自动排序评价指标的结构图；

图3为本发明变电站工程站址定位综合评价指标的结构图。

具体实施方式

下文的公开提供了许多不同的实施例或例子用来实现本发明的不同结构。为了简化本发明的公开，下文中对特定例子的部件和设置进行描述。此外，本发明可以在不同例子中重复参考数字和/或字母。这种重复是为了简化和清楚的目的，其本身不指示所讨论各种实施例和/或设置之间的关系。应当注意，在附图中所图示的部件不一定按比例绘制。本发明省略了对公知组件和处理技术及工艺的描述以避免不必要地限制本发明。

如图1所示，本发明的一种基于GIS空间信息的变电站站址定位方法，它包括以下步骤：

1)首先输入变电站站址待选区域的坐标；

2)变电站站址待选区域的网格化：以规划部门初步确定的站址位置为中心，按照不超过区域边界为原则确定变电站站址待选区域，以待建变电站的占地面积为单位将区域划分为m个方格；

3)初步筛选站址：读取每个方格的站址否决GIS条件，如果有否决条件，则该方格地块判定为变电站站址不可行地块，进行剔除；所述站址否决GIS条件包括河流、山川、不可拆迁建筑物、地下光缆管道及地下文物矿藏等地理面貌；

4)对初步筛选的站址进行自动排序：针对通过初步筛选的方格，读取GIS空间信息，运用层次分析法对初步筛选的站址进行自动排序；

5)通过现场勘查进一步筛选站址：在对初步筛选的站址进行自动排序的基础上，挑选排名最高的若干地块进行现场勘查和测量，根据否决条件对一些地块进行否决，并对未否决的其余地块进行勘查测量，获取进一步筛选的站址数据；所述进一步筛选站址过程中否决条件为该地块是否有地下光缆管道或地下文物矿藏，所述进一步筛选的站址数据包括：拆迁补偿、站址环境、水源、地基处理及土石方情况等数据信息；

6)对进一步筛选的站址进行自动排序，完成变电站站址定位：基于GIS空间信息和现场勘查验证信息再通过层次分析法对进一步筛选的站址进行自动排序，给出最优站址推荐，完成变电站站址定位。

上述方法中，运用层次分析法对初步筛选的站址和进一步筛选的站址进行自动排序的条件包括：进站道路建设、工程地质、施工条件等变电站工程建设条件，进出线路长度、进出线路转角数量、进出线路与其他线路的交叉情况等线路影响条件，通信影响、民房情况、临近设施影响等周边影响因素，水文条件、水文地质情况、站区排水情况等水文情况，以及其他地形地貌因素。

下面对本发明进行详细阐述。

一、GIS空间信息

本发明通过建立GIS空间信息集合，涵盖变电站选址所需的全部信息。表1给出了变电站站址定位GIS空间信息及用途。

表1：GIS空间信息及用途表

GIS空间信息	用途
		河流	变电站不可行区域判断
山川	变电站不可行区域判断
		不可拆迁建筑物	变电站不可行区域判断
地下光缆管道	变电站不可行区域判断
		地下文物矿藏	变电站不可行区域判断
进站道路	变电站评价
		工程地质	变电站评价
施工条件	变电站评价
		线路长度	变电站评价
转角数量	变电站评价
		交叉数量	变电站评价
通信影响	变电站评价
		民房情况	变电站评价
临近设施	变电站评价
		水文条件	变电站评价

水文地质	变电站评价
		站区排水	变电站评价
地形地貌	变电站评价

影响变电站站址的环境因素较多，为了方便，将变电站站址GIS信息划分为四大类：工程建设、周边影响、水文情况和其他因素。其中，工程建设包括进站道路、工程地质、施工条件；周边影响包括通信影响、民房情况、临近设施影响；水文情况包括水文条件、水文地质情况、站区排水情况；其他因素包括地形地貌。

二、层次分析法中指标处理方法

地块评价的指标中包含量化指标和非量化指标两种，量化指标直接以数值型数据储存调用，非量化指标储存为定性的文字描述。因此必须对所有指标进行处理，才能应用于评价函数中。

对于量化指标，采用线性函数归一化处理方式，将有量纲的数值转化为0-1之间的无量纲的数。对于非量化指标，设置与文字评价相对应的评分。GIS信息与现场勘查信息处理方式如表2所示。

表2：地块GIS信息处理方式表

将处理后的GIS信息与评价指标总权重相乘，得到地块评价得分，按得分从高到低将地块排序，专家按排序结果选择若干地块进行现场考察并返回现场考察信息。表3为现场勘查信息的处理方式。

表3：现场勘查信息处理方式表

三、两阶段层次分析法确定指标权重系数

1、建立递阶层次结构模型

应用层次分析法(Analytic Hierarchy Process，AHP)分析决策问题时，首先要把问题条理化、层次化，构造出一个有层次的结构模型。这些层次可以分为三类：最高层(目的层)，中间层(准则层)、最底层(方案层)。递阶层次结构中的层次数与问题的复杂程度及需要分析的详尽程度有关。

如图2和图3所示，本发明依据上述原则建立基于GIS的地块自动排序模型和包含现场勘查信息的综合评价模型。基于GIS的地块自动排序模型的目的层为地块评价指标的权重，准则层包含工程建设、线路评价、周边影响、水文情况以及其他因素等五个大类，方案层包括：进站道路、工程地质、施工条件(对应准则层中的工程建设)；线路长度、转角数量、交叉数量(对应准则层中的线路评价)；通信影响、民房情况、临近设施(对应准则层中的周边影响)；水文条件、水文地质、站区排水(对应准则层中的水文情况)；地形地貌(对应准则层中的其他因素)。包含现场勘查信息的综合评价模型的目的层为综合评价指标的权重，准则层与基于GIS的地块自动排序模型相同，方案层增加了现场勘查信息：增加地基处理、土石方(对应准则层中的工程建设)；增加拆迁补偿(对应准则层中的周边影响)；增加水源情况(对应准则层中的水文情况)；增加站址环境(对应准则层中的其他因素)。

2、基于GIS的地块自动排序模型权重确定

根据图2的层次结构，形成第一阶段层次分析模型，目的层为地块评价指标的权重，准则层确立了工程建设、线路评价、周边影响、水文情况以及其他因素等五个大类，方案层为各大类中的具体指标。

如果要比较n个因子X＝{x₁,x₂,...,x_n}对某因素Z的影响大小，可以采取专家对因子进行两两比较建立成对比较矩阵的办法，即每次取两个因子x_i和x_j，以a_ij表示x_i和x_j对Z的影响大小之比，全部比较结果用矩阵A＝(a_ij)_n×n表示，称A为Z-X之间的成对比较判断矩阵(简称判断矩阵)。判断矩阵形式如下式所示：

$A={\left(a_{\mathrm{ij}}\right)}_{n\×n}=\left(\begin{array}{cccc}{a}_{11}& a_{12}& ...& a_{1n}\\ a_{21}& a_{22}& ...& a_{2n}\\ ...& ...& ...& ...\\ a_{n1}& a_{n2}& ...& a_{\mathrm{nn}}\end{array}\right)$

判断矩阵中的元素a_ij需专业人员结合实际工程经验，通过标准标度(数字1-9及其倒数)给出。判断矩阵反映了层次内指标间的重要程度关系，对应最大特征值的特征向量经归一化后即得到模型所需的权重值。

以工程建设判断矩阵为例：包含进站道路、工程地质以及施工条件三个指标，需按标准标度定义判断矩阵。专业人员根据实际工程建设经验评价：工程地质比进站道路略重要，得到a₂₁＝3；施工条件比进站道路略重要，得到a₃₁＝3；施工条件与工程地质同等重要，得到a₃₂＝1。因此判断矩阵B₁表示为：

$B_1=\left(\begin{array}{ccc}1& 1/3& 1/3\\ 3& 1& 1\\ 3& 1& 1\end{array}\right)$

矩阵对应于最大特征值的特征向量经归一化后即为排序权值，矩阵B₁的权值为：

$W_1=\left(\begin{array}{c}0.1429\\ 0.4286\\ 0.4286\end{array}\right)$

对矩阵B₁进行一致性检验，一致性比例CR＝0<0.1，说明该判断矩阵的一致性可以接受。

按相同方法计算其他判断矩阵，得到基于GIS的待选站址自动排序权重系数如表4所示。首行为准则层权重系数，对角线权重为对应每个准则层元素的指标层权重系数，右侧为评价指标总权重。一致性检验结果表明，所有判断矩阵均可接受。

表4：基于GIS的待选站址自动排序权重系数表

3、包含现场勘查信息的综合评价模型权重确定

根据图3的层次结构，形成第二阶段层次分析模型，目的层为综合评价指标的权重，准则层与第一阶段层次分析模型相同，均为五个大类，但方案层中增加了现场勘查信息指标。

综合评价模型权重确定方法与第一阶段层次分析模型的相同，由于现场勘查指标的加入，需重新计算各层次的权重值，计算结果如表5所示。

表5：变电站工程站址定位综合评价指标权重系数表

根据实际工程经验，在变电站建设过程中，线路长度、拆迁补偿、土石方工程量、地基处理等因素是设计人员优先考虑的内容，反映在本方法中的权重也是对应最高的，说明层次分析法评价过程与实际相符合。

四、评价结果分析

第一步基于GIS的地块自动排序模型面向待选区域内网格化后的所有地块，通过处理后的GIS信息及层次分析法给出的指标权重，得到变电站工程站址适宜度排序。该排序为设计人员选择地块进行现场勘查提供有益指导，保证排名靠前的地块均适宜建站，避免了现场勘查后发现地块不适宜建站的情况。

第二步包含现场勘查信息的综合评价模型仅针对现场勘查的地块，包含比GIS信息更为全面的评价指标，通过层次分析法给出与实际工程经验相符合的权重，最终得出的推荐站址科学、合理、有说服力。通过数学模型将设计人员的工程经验量化，为变电站工程站址定位提供一种实用的新思路。

以上所述只是本发明的优选实施方式，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也被视为本发明的保护范围。

Claims (5)

1.基于GIS空间信息的变电站站址定位方法，其特征是：

1)变电站站址待选区域的网格化：以规划部门初步确定的站址位置为中心，按照不超过区域边界为原则确定变电站站址待选区域，以待建变电站的占地面积为单位将区域划分为若干方格；

2)初步筛选站址：读取每个方格的站址否决GIS条件，如果有否决条件，则该方格地块判定为变电站站址不可行地块，进行剔除；

3)对初步筛选的站址进行自动排序：针对通过初步筛选的方格，读取GIS空间信息，运用层次分析法对初步筛选的站址进行自动排序；

4)通过现场勘查进一步筛选站址：在对初步筛选的站址进行自动排序的基础上，挑选排名最高的若干地块进行现场勘查和测量，根据否决条件对一些地块进行否决，并对未否决的其余地块进行勘查测量，获取进一步筛选的站址数据；

5)对进一步筛选的站址进行自动排序，完成变电站站址定位：基于GIS空间信息和现场勘查验证信息再通过层次分析法对进一步筛选的站址进行自动排序，给出最优站址推荐，完成变电站站址定位。

2.根据权利要求1所述的基于GIS空间信息的变电站站址定位方法，其特征是：所述站址否决GIS条件包括河流、山川、不可拆迁建筑物、地下光缆管道及地下文物矿藏等地理面貌。

3.根据权利要求1所述的基于GIS空间信息的变电站站址定位方法，其特征是：运用层次分析法对初步筛选的站址和进一步筛选的站址进行自动排序的条件包括：进站道路建设、工程地质、施工条件等变电站工程建设条件，进出线路长度、进出线路转角数量、进出线路与其他线路的交叉情况等线路影响条件，通信影响、民房情况、临近设施影响等周边影响因素，水文条件、水文地质情况、站区排水情况等水文情况，以及其他地形地貌因素。

4.根据权利要求1所述的基于GIS空间信息的变电站站址定位方法，其特征是：所述进一步筛选站址过程中否决条件为该地块是否有地下光缆管道或地下文物矿藏。

5.根据权利要求1所述的基于GIS空间信息的变电站站址定位方法，其特征是：所述进一步筛选的站址数据包括：拆迁补偿、站址环境、水源、地基处理及土石方情况等数据信息。