CN107480808B - 一种高海拔山区引水工程线路规划方法 - Google Patents
一种高海拔山区引水工程线路规划方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN107480808B CN107480808B CN201710569243.0A CN201710569243A CN107480808B CN 107480808 B CN107480808 B CN 107480808B CN 201710569243 A CN201710569243 A CN 201710569243A CN 107480808 B CN107480808 B CN 107480808B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- indexes
- grid
- diversion project
- index
- project line
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 49
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 claims abstract description 129
- 238000004422 calculation algorithm Methods 0.000 claims abstract description 17
- 238000012216 screening Methods 0.000 claims abstract description 6
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 claims abstract description 5
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 claims description 34
- 230000001186 cumulative effect Effects 0.000 claims description 19
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 17
- 238000011160 research Methods 0.000 claims description 7
- 238000012935 Averaging Methods 0.000 claims description 6
- 238000000605 extraction Methods 0.000 claims description 4
- 238000012545 processing Methods 0.000 claims description 4
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 claims description 3
- 239000002771 cell marker Substances 0.000 claims description 3
- 238000011835 investigation Methods 0.000 claims description 3
- 238000010606 normalization Methods 0.000 claims description 3
- 238000012360 testing method Methods 0.000 claims description 3
- 238000011426 transformation method Methods 0.000 claims description 3
- 238000013077 scoring method Methods 0.000 claims description 2
- 230000001568 sexual effect Effects 0.000 claims 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 abstract description 3
- 239000002699 waste material Substances 0.000 abstract description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 5
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 4
- 238000013461 design Methods 0.000 description 4
- 238000012876 topography Methods 0.000 description 3
- FGRBYDKOBBBPOI-UHFFFAOYSA-N 10,10-dioxo-2-[4-(N-phenylanilino)phenyl]thioxanthen-9-one Chemical compound O=C1c2ccccc2S(=O)(=O)c2ccc(cc12)-c1ccc(cc1)N(c1ccccc1)c1ccccc1 FGRBYDKOBBBPOI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- TVEXGJYMHHTVKP-UHFFFAOYSA-N 6-oxabicyclo[3.2.1]oct-3-en-7-one Chemical compound C1C2C(=O)OC1C=CC2 TVEXGJYMHHTVKP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- GHOSNRCGJFBJIB-UHFFFAOYSA-N Candesartan cilexetil Chemical compound C=12N(CC=3C=CC(=CC=3)C=3C(=CC=CC=3)C3=NNN=N3)C(OCC)=NC2=CC=CC=1C(=O)OC(C)OC(=O)OC1CCCCC1 GHOSNRCGJFBJIB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 241001213934 Panicum schinzii Species 0.000 description 1
- 238000012952 Resampling Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000007726 management method Methods 0.000 description 1
- 239000013535 sea water Substances 0.000 description 1
- 230000009466 transformation Effects 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06Q—INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGY [ICT] SPECIALLY ADAPTED FOR ADMINISTRATIVE, COMMERCIAL, FINANCIAL, MANAGERIAL OR SUPERVISORY PURPOSES; SYSTEMS OR METHODS SPECIALLY ADAPTED FOR ADMINISTRATIVE, COMMERCIAL, FINANCIAL, MANAGERIAL OR SUPERVISORY PURPOSES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- G06Q10/00—Administration; Management
- G06Q10/04—Forecasting or optimisation specially adapted for administrative or management purposes, e.g. linear programming or "cutting stock problem"
-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06Q—INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGY [ICT] SPECIALLY ADAPTED FOR ADMINISTRATIVE, COMMERCIAL, FINANCIAL, MANAGERIAL OR SUPERVISORY PURPOSES; SYSTEMS OR METHODS SPECIALLY ADAPTED FOR ADMINISTRATIVE, COMMERCIAL, FINANCIAL, MANAGERIAL OR SUPERVISORY PURPOSES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- G06Q50/00—Information and communication technology [ICT] specially adapted for implementation of business processes of specific business sectors, e.g. utilities or tourism
- G06Q50/06—Energy or water supply
Landscapes
- Business, Economics & Management (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Economics (AREA)
- Human Resources & Organizations (AREA)
- Strategic Management (AREA)
- Theoretical Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Marketing (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- General Business, Economics & Management (AREA)
- Tourism & Hospitality (AREA)
- Public Health (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Primary Health Care (AREA)
- Water Supply & Treatment (AREA)
- Development Economics (AREA)
- Game Theory and Decision Science (AREA)
- Entrepreneurship & Innovation (AREA)
- Operations Research (AREA)
- Quality & Reliability (AREA)
- Management, Administration, Business Operations System, And Electronic Commerce (AREA)
- Traffic Control Systems (AREA)
Abstract
本发明涉及一种高海拔山区引水工程线路规划方法，包括首先按照高海拔山区地形地貌特征，筛选引水工程线路适宜性的评价指标，并采用层次分析法确定每个评价指标的权重；其次按各个评价指标对引水工程线路适宜性的贡献或限制大小，进行统计分级或经验分级并赋值，然后利用加权叠加分析法生成引水工程线路适宜性栅格；再利用改进的Dijkstra最短路径算法，基于引水工程线路适宜性栅格，求解引水工程线路最低成本路径，作为引水工程线路规划；最后采用模糊综合评价法实现引水工程线路规划方案的评价。本发明对高海拔山区引水工程线路规划具有指导意义，在一定程度上弥补了引水工程线路人工规划费时、费力、考虑不周等缺陷，应用前景较广。
Description
技术领域
本发明涉及一种高海拔山区引水工程线路规划方法，属于引水工程规划技术领域。
背景技术
以高海拔山区引水工程线路规划为研究目标，提出利用层次分析法、改进的最低成本 路径算法、智能地形算法以及模糊综合评价法获得引水工程线路规划方案及其评价。在综 合考虑地形地貌、地质、土地利用等多个评价指标的前提下，围绕引水工程智能选线总目 标，建立能反映引水工程选线本质与地理环境内在联系的梯阶层次模型，再运用改进的最 低成本路径算法，在构造的引水工程线路适宜性栅格中，确定引水工程线路规划，并利用 模糊综合评价法对引水工程线路规划方案进行比较，遴选出符合引水工程线路实际的最低 成本路径，提高引水工程选线的效率。
众所周知，引水工程线路规划长期依赖人工设计，具有较大的主观性。本发明可以实 现高海拔山区引水工程线路规划方案及评价，弥补引水工程线路人工规划费时、费力、考 虑不周等缺陷。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种高海拔山区引水工程线路规划方法，弥补引水 工程线路人工规划费时、费力、考虑不周等缺陷，能够有效提高引水工程规划的工作效率 与工作可靠性。
本发明为了解决上述技术问题采用以下技术方案：本发明设计了一种高海拔山区引水 工程线路规划方法，用于获得目标区域内引水工程线路规划，包括如下步骤：
步骤A.根据目标区域的地形地貌特征，筛选获得用于评价引水工程线路适宜性的评 价指标，并按地形指标、土地利用指标、地质分类分级指标三种类型对所有评价指标进行 划分，然后采用层次分析法确定各个评价指标的权重，并进入步骤B；
步骤B.根据各个评价指标对引水工程线路适宜性的贡献大小或限制大小，分别针对 各个评价指标进行分级和赋值，获得各个评价指标适宜性等级，进而根据步骤A中所获得 的各个评价指标的权重，运用加权叠加分析法生成引水工程线路适宜性栅格，然后进入步 骤C；
步骤C.根据引水工程线路适宜性栅格，以及预设引水工程线路起点坐标、预设引水 工程线路终点坐标，采用改进的最低成本路径算法，生成目标区域内成本最低的引水工程 线路，作为引水工程线路规划。
作为本发明的一种优选技术方案，还包括步骤D如下，执行完所述步骤C之后，进入步骤D；
步骤D.根据引水工程线路规划所经地表的高程数据，采用智能地形算法，针对引水 工程线路规划进行优化，更新引水工程线路规划。
作为本发明的一种优选技术方案，所述步骤D包括如下步骤：
步骤D1.生成一个新的栅格R，所有栅格单元赋值为零；
步骤D2.遍历DEM栅格，判断当前栅格单元的高程值是否等于预设的高程值，根据判定结果对栅格R相应的栅格单元赋值，其中：
若当前栅格单元的高程值等于预设的高程值，栅格R相应的栅格单元赋值为预设的高 程值；
若当前栅格单元的高程值大于预设的高程值，遍历其八个邻域单元，求当前高程值与 邻域高程值的平均，当该平均值小于预设的高程值时，栅格R相应的栅格单元赋值为预设 的高程值，停止遍历；
若当前栅格单元的高程值小于预设的高程值，遍历其八个邻域单元，求当前高程值与 邻域高程值的平均，当该平均值大于预设的高程值时，栅格R相应的栅格单元赋值为预设 的高程值，停止遍历；
否则，栅格R相应的单元赋值为零；
步骤D3.生成一个字典D，存放引水工程线路规划栅格的行列号；
步骤D4：根据预设的起点坐标和终点坐标，获取引水工程线路规划栅格的起点单元与 终点单元的行列号；
步骤D5.根据步骤C中得到的路径方向标记栅格，从预设的起点单元开始，获取路径 方向标记栅格当前单元的行列号，将其存入字典D中。再读取路径方向标记栅格的单元值， 获取下一个单元的行列号，依次存入字典D中，直至预设的终点单元；
步骤D6.拷贝字典D，并命名为字典D1；
步骤D7.遍历字典D，依次读取行列号，判断当前行列号对应的栅格R单元的高程值是否与预设的高程值相等，如果是，保留该行列号，否则移除该行列号；
步骤D8.遍历字典D，依次读取行列号，判断当前行列号对应的栅格R单元的八个邻域单元的行列号是否存在于字典D中，如果是，则将邻域单元的行列号移除，否则，保留 该行列号；
步骤D9.遍历字典D，依次两两读取相邻的行列号，并读取DEM栅格对应单元的高程值h1，计算这两个单元中间单元的高程值h2，再计算高差值h＝h1–h2，做如下判断处 理：
当h＜0米，表示隧洞，则属性值赋为Tunnel；
当0＜h＜50米，表示暗涵，则赋属性值为Culvert；
当h＞50米，表示倒虹吸，则属性值赋为InvertedSiphon；
步骤D10.遍历字典D1，依次读取序列号和行列号，判断当前行列号是否存在于字典 D，如果是，则读取字典D当前行列号和下一个行列号的序列号d1、d2，在字典D1中删 除序列号d1至d2的所有行列号和序列号，其中不包括d1、d2，最后字典D1即为优化线 路的每个点的行列号和序列号；
步骤D11.根据字典D1中的行列号、目标区域的坐标系统、栅格左上角坐标以及栅格 分辨率，利用自编的Python程序即可生成从起点单元到终点单元的最低成本路径，其中包 含隧洞、暗涵和倒虹吸三种建筑物类型以及平地，它们的属性值分别是：端点坐标X、Y和长度。
作为本发明的一种优选技术方案：还包括步骤E如下，执行完所述步骤C之后，进入步骤D；或者执行完所述步骤D之后，进入步骤E；
步骤E.构建引水工程线路规划的方案评价的递阶层次模型，并采用模糊综合评价法， 实现引水工程线路规划的方案评价。
作为本发明的一种优选技术方案，所述步骤E包括如下步骤：
步骤E1.通过大量深入调查、分析研究，筛选出引水工程线路规划方案的评价指标；
步骤E2.根据所述引水工程线路规划方案的特点，确定评价指标相应的等级及其取值 范围；
步骤E3.根据所述评价指标，通过专家打分的方法，为每个引水工程线路规划方案相 应的评价指标确定等级；
步骤E4.针对所述引水工程线路规划方案，按照各个方案具体的评价指标等级，运用 下列计算公式，将等级值进行标准化；
步骤E5.根据所述引水工程线路规划方案的评估指标等级，按照所示的模糊隶属函 数，生成模糊评价矩阵；
步骤E6.根据所述引水工程线路规划方案的评估指标，确定其权向量矩阵；再将权向 量矩阵与模糊评价矩阵相乘，得到综合模糊等级矩阵；最后比较综合模糊等级矩阵的元素， 找出其最大值对应的等级；
步骤E7.根据所述引水工程线路规划方案的等级，比较后选出其等级最高者为最优引 水工程线路规划方案。
作为本发明的一种优选技术方案，所述步骤A中，针对所述所有评价指标，按地形指 标、土地利用指标、地质分类分级指标三种类型进行划分后，按如下步骤，确定各个评价指标的权重；
步骤A1.针对地形指标、土地利用指标、地质分类分级指标，设定其中两两指标之间 的相互重要性程度，并进入步骤A2；
步骤A2.根据引水工程线路适宜性指标对应地形指标、土地利用指标、地质分类分级 指标，并基于地形指标、土地利用指标、地质分类分级指标中两两指标之间的相互重要性 程度，构建引水工程线路适宜性指标所对应的判断矩阵P，然后进入步骤A3；
步骤A3.求解引水工程线路适宜性指标所对应判断矩阵P的最大特征值λmax，以及其 所对应由地形指标、土地利用指标、地质分类分级指标所组成的特征向量W，然后进入步骤A4；
步骤A4.针对所获由地形指标、土地利用指标、地质分类分级指标所组成的特征向量 W，采用归一化处理方式，分别获得地形指标权重、土地利用指标权重、地质分类分级指标权重，然后进入步骤A5；
步骤A5.分别针对地形指标、土地利用指标、地质分类分级指标，根据所对应的各个 评价指标，按上述步骤A1至步骤A4的方法，分别获得各个评价指标的权重，进而分别获得地形指标、土地利用指标、地质分类分级指标分别所对应的权重，然后进入步骤A6；
步骤A6.分别针对地形指标、土地利用指标、地质分类分级指标，进一步分别针对指 标所对应的各个评价指标，用评价指标权重与所属指标权重的乘积，更新该评价指标的权 重，进而更新获得地形指标、土地利用指标、地质分类分级指标分别所对应各个评价指标 的权重。
作为本发明的一种优选技术方案，所述步骤A4中，在分别获得地形指标权重、土地利用指标权重、地质分类分级指标权重之后，进入步骤A5之前，还包括按如下步骤A4-1 至步骤A4-3，针对所获地形指标权重、土地利用指标权重、地质分类分级指标权重进行一 致性检验；
步骤A4-1.根据公式：
获得λmax所对应一致性指标CI，并进入步骤A4-2；其中，n表示所述引水工程线路适宜性的评价指标所对应判断矩阵P的阶数；
步骤A4-2.根据公式：
获得λmax所对应随机一致性比率CR，并进入步骤A4-3；其中，RI表示预设判断矩阵P各阶数分别所对应的平均随机一致性指标；
步骤A4-3.判断λmax所对应随机一致性比率CR是否小于0.1，是则表示λmax所对应地形指标权重、土地利用指标权重、地质分类分级指标权重满足一致性检验条件，并进入步骤A5；否则针对地形指标、土地利用指标、地质分类分级指标，重新调整设定其中两两指 标之间的相互重要性程度，并进入步骤A2。
作为本发明的一种优选技术方案，所述步骤B包括如下步骤：
步骤B1.获得目标区域所对应预设分辨率高程数据，并经过掩膜提取、投影变换的方 法，更新目标区域所对应预设分辨率高程数据，然后进入步骤B2；
步骤B2.由目标区域所对应预设分辨率高程数据，获得目标区域对应地形指标中坡度 指标数据和起伏度指标数据，并进入步骤B3；
步骤B3.根据目标区域的遥感影像，获得目标区域分别所对应土地利用指标中各个评 价指标的像元值，并进入步骤B4；
步骤B4.根据目标区域的区域地质图，获得目标区域分别对应地质分类分级指标中各 个评价指标的像元值，并进入步骤B5；
步骤B5.根据目标区域对应坡度指标数据和对应起伏度指标数据，以及目标区域所对 应的土地利用指标数据，分别对引水工程线路适宜性的贡献大小或限制大小，针对目标区 域所对应各个评价指标进行分级和赋值，获得目标区域所对应各个评价指标的适宜性等 级，然后进入步骤B6；
步骤B6.根据目标区域所对应各个评价指标的适宜性等级，以及各个评价指标的权 重，获得引水工程线路适宜性栅格。
作为本发明的一种优选技术方案，所述步骤C包括如下步骤：
步骤C1.针对目标区域，创建累积成本栅格，以预设引水工程线路起点坐标作为当前 中心单元，将当前中心单元栅格赋值为0，其余单元栅格值设为无穷大，然后进入步骤C2；
步骤C2.基于改进的Dijkstra最短路径算法，新增一个路径方向标记栅格，用于标记 路径方向，其初始值全部设为0；然后创建一个中心单元标记栅格，用于标记中心单元，并进入步骤C3；
步骤C3.根据引水工程线路适宜性栅格，计算其当前中心单元到八个邻域单元的累积 成本值，并进入步骤C4；
步骤C4.分别针对当前中心单元的各个邻域单元，判断邻域单元累积成本值是否小于 该邻域单元所对应累积成本栅格的单元值，是则采用该邻域单元累积成本值，针对该邻域 单元所对应累积成本栅格的单元值进行更新；否则不操作；如此完成针对当前中心单元各 个邻域单元的上述操作后，进入步骤C5；
步骤C5.针对当前中心单元的各个邻域单元的累积成本值，将最低累积成本值所对应 的邻域单元作为下一轮的当前中心单元，并在中心单元标记栅格中，针对该下一轮当前中 心单元标记为1，并在路径方向标记栅格中标记该下一轮当前中心单元的方向，然后进入 步骤C6；
步骤C6.循环上述步骤C3至步骤C5，直到中心单元标记栅格的所有栅格均被标记为 1，停止循环，即目标区域所对应的累积成本栅格构建完成，然后进入步骤C7；
步骤C7.根据目标区域所对应的累积成本栅格，根据路径方向标记栅格所标记的方 向，从预设引水工程线路终点坐标开始搜索路径，获得从预设引水工程线路起点坐标到预 设引水工程线路终点坐标的最低成本路径，即获得目标区域内成本最低的引水工程线路， 作为引水工程线路规划。
作为本发明的一种优选技术方案，所述步骤C3中，根据引水工程线路适宜性栅格，按如下公式：
acCost(Cj)＝acCost(C0)+Cj
分别计算其当前中心单元到八个邻域单元的累积成本值，其中，C0表示当前中心单元 的适宜性值，acCost(C0)表示当前中心单元的累积成本值，Cj表示当前中心单元所对应各 个邻域单元的适宜性值，j＝1、…、8，acCost(Cj)表示当前中心单元所对应各个邻域单元的 累积成本值。
本发明所述一种高海拔山区引水工程线路规划方法采用以上技术方案与现有技术相 比，具有以下技术效果：本发明设计的一种高海拔山区引水工程线路规划方法，针对高 海拔山区地形地貌特征，以引水工程线路规划为研究目标，引入地形、地质、土地利用等引水工程线路的评价指标，运用层次分析法、改进的最低成本路径算法、智能地形算法以及模糊综合评价法，实现引水工程线路智能规划方案及其评价。该方法有较强的可行性和实用性，且在一定程度上弥补了引水工程线路人工规划的主观性。
附图说明
图1是本发明所设计一种高海拔山区引水工程线路规划方法的流程示意图；
图2是本发明所设计一种高海拔山区引水工程线路规划方法实际应用中评价指标划分架构 示意图；
图3是本发明实施例中栅格八个邻域示意图；
图4是本发明实施例中累积成本表面阶段的方向编码最低成本路径生成示意图；
图5是本发明实施例中路径追踪阶段的方向编码示意图；
图6是本发明实施例中引水工程线路智能规划方案评价的梯阶层次架构示意图。
具体实施方式
下面结合说明书附图对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明。
如图1所示，本发明设计了一种高海拔山区引水工程线路规划方法，用于获得目标区 域内引水工程线路规划，在实际应用过程当中，具体包括如下步骤：
步骤A.根据目标区域的地形地貌特征，筛选获得用于评价引水工程线路适宜性的各 个评价指标，在实际应用中，如图2所示，针对所有评价指标，按地形指标、土地利用指标、地质分类分级指标三个类型进行划分，接着采用层次分析法，按如下步骤A1至步骤 A6，确定各个评价指标的权重，然后进入步骤B。
步骤A1.针对地形指标、土地利用指标、地质分类分级指标，根据如下表1所示预设重要性程度说明表：
| 重要性程度 | 含义 |
| 1 | 两指标相比具有同样的重要程度 |
| 3 | 两指标相比，一个指标比另一个指标稍微重要 |
| 5 | 两指标相比，一个指标比另一个指标明显重要 |
| 7 | 两指标相比，一个指标比另一个指标非常重要 |
| 9 | 两指标相比，一个指标比另一个指标极端重要 |
| 2、4、6、8 | 取上述两相邻判断的中值 |
表1
设定其中两两指标之间的相互重要性程度，并进入步骤A2，基于上述实际使用的数据， 针对图2所示的评价指标，设定其中两两指标之间的相互重要性程度，如表2所示。
| 引水工程线路适宜性(A) | 地形(B<sub>1</sub>) | 土地利用(B<sub>2</sub>) | 地质适宜性(B<sub>3</sub>) |
| 地形(B<sub>1</sub>) | 1 | 4 | 8 |
| 土地利用(B<sub>2</sub>) | 1/4 | 1 | 5 |
| 地质适宜性(B<sub>3</sub>) | 1/8 | 1/5 | 1 |
表2
步骤A2.根据引水工程线路适宜性指标对应地形指标、土地利用指标、地质分类分级 指标，并基于地形指标、土地利用指标、地质分类分级指标中两两指标之间的相互重要性 程度，构建引水工程线路适宜性指标所对应的判断矩阵P，然后进入步骤A3。相对表2 的数据，判断矩阵P如下所示。
步骤A3.按如下公式(1)：
PW＝λmaxW (1)
求解引水工程线路适宜性指标所对应判断矩阵P的最大特征值λmax，以及其所对应由 地形指标、土地利用指标、地质分类分级指标所组成的特征向量W，然后进入步骤A4。 实际应用中，即λmax＝3.0940，W＝(W1,W2,W3)＝(0.6986,0.2370,0.0643)。
步骤A4.针对所获由地形指标、土地利用指标、地质分类分级指标所组成的特征向量 W，通过如下公式(2)：
进行归一化处理方式，分别获得地形指标权重、土地利用指标权重、地质分类分级指 标权重，然后进入步骤A5。
上述步骤A4中，在分别获得地形指标权重、土地利用指标权重、地质分类分级指标权重之后，进入步骤A5之前，还包括按如下步骤A4-1至步骤A4-3，针对所获地形指标 权重、土地利用指标权重、地质分类分级指标权重进行一致性检验；
步骤A4-1.根据公式：
获得λmax所对应一致性指标CI，并进入步骤A4-2；其中，n表示所述引水工程线路适宜性指标所对应判断矩阵P的阶数。
步骤A4-2.根据公式：
获得λmax所对应随机一致性比率CR，并进入步骤A4-3；其中，RI表示预设判断矩阵P各阶数分别所对应的平均随机一致性指标，实际应用中，如下表3所示。
| n | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 |
| RI | 0 | 0 | 0.58 | 0.90 | 1.12 | 1.24 | 1.32 | 1.41 | 1.45 |
表3
步骤A4-3.判断λmax所对应随机一致性比率CR是否小于0.1，是则表示λmax所对应地形指标权重、土地利用指标权重、地质分类分级指标权重满足一致性检验条件，并进入步骤A5；否则针对地形指标、土地利用指标、地质分类分级指标，重新调整设定其中两两指 标之间的相互重要性程度，并进入步骤A2。基于上述实际应用的具体数据，此处代入n＝3, RI＝0.58,λmax＝3.0940；解得CR＝0.0810<0.1；表明判断矩阵P具有一致性，因此
可以作为指标层的权重系数。
步骤A5.分别针对地形指标、土地利用指标、地质分类分级指标，根据所对应的各个 评价指标，按上述步骤A1至步骤A4的方法，分别获得各个评价指标的权重，进而分别获得地形指标、土地利用指标、地质分类分级指标分别所对应的权重，然后进入步骤A6。
基于上述实际应用的数据，其中，地形指标中各个评价指标的相互重要性程度，如表 4所示。
| 地形指标(B<sub>1</sub>) | 坡度(C<sub>1</sub>) | 起伏度(C<sub>2</sub>) | 高程(C<sub>3</sub>) |
| 坡度(C<sub>1</sub>) | 1 | 3 | 3 |
| 起伏度(C<sub>2</sub>) | 1/3 | 1 | 3 |
| 高程(C<sub>3</sub>) | 1/3 | 1/3 | 1 |
表4
与之相对应所获判断矩阵P1如下所示。
土地利用指标中各个评价指标的相互重要性程度，如下表5所示。
表5
与之相对应所获判断矩阵P2如下所示。
地质分类分级指标中各个评价指标的相互重要性程度，如表6所示。
| 地质分类分级指标(B<sub>3</sub>) | 一级(E<sub>1</sub>) | 二级(E<sub>2</sub>) | 三级(E<sub>3</sub>) | 四级(E<sub>4</sub>) |
| 一级(E<sub>1</sub>) | 1 | 2 | 2 | 2 |
| 二级(E<sub>2</sub>) | 1/2 | 1 | 1 | 1/2 |
| 三级(E<sub>3</sub>) | 1/2 | 1 | 1 | 1/2 |
| 四级(E<sub>4</sub>) | 1/2 | 2 | 2 | 1 |
表6
与之相对应所获判断矩阵P3如下所示。
步骤A6.分别针对地形指标、土地利用指标、地质分类分级指标，进一步分别针对指 标所对应的各个评价指标，用评价指标权重与所属指标权重的乘积，更新该评价指标的权 重，进而更新获得地形指标、土地利用指标、地质分类分级指标分别所对应各个评价指标 的权重。
步骤B.根据各个评价指标对引水工程线路适宜性的贡献大小或限制大小，分别针对 各个评价指标进行分级和赋值，获得各个评价指标适宜性等级，进而根据步骤A中所获得 的各个评价指标的权重，运用加权叠加分析法获得引水工程线路适宜性栅格，然后进入步 骤C。
上述步骤B具体包括如下步骤：
步骤B1.获得目标区域所对应预设分辨率高程数据，并经过掩膜提取、投影变换的方 法，更新目标区域所对应预设分辨率高程数据，然后进入步骤B2。在实际应用中，从互联网下载SRTM DEM 90m数据后，通过投影变换、按掩膜提取、重采样的GIS空间分析方 法处理得到研究区分辨率为90m的高程数据，其投影坐标系为WGS 1984Web Mercator。
步骤B2.由目标区域所对应预设分辨率高程数据，获得目标区域对应地形指标中坡度 指标数据和起伏度指标数据，并进入步骤B3。
步骤B3.根据目标区域的遥感影像，获得目标区域分别所对应土地利用指标中各个评 价指标的像元值，并进入步骤B4。实际应用中，如下表7所示。
| 土地类型 | 耕地 | 林地 | 草地 | 灌木地 | 湿地 | 水体 | 人造地表 | 裸地 | 其它 |
| 像元值 | 10 | 20 | 30 | 40 | 50 | 60 | 80 | 70 | 90 |
表7
步骤B4.根据目标区域的区域地质图，获得目标区域分别对应地质分类分级指标中各 个评价指标的像元值，并进入步骤B5。实际应用中，如下表8所示。
表8
步骤B5.根据目标区域对应坡度指标数据和对应起伏度指标数据，以及目标区域所对 应的土地利用指标数据，分别对引水工程线路适宜性的贡献大小或限制大小，针对目标区 域所对应各个评价指标进行分级和赋值，获得目标区域所对应各个评价指标的适宜性等 级，然后进入步骤B6。实际应用中，如下表9所示。
| 适宜性等级 | 高程(m) | 地势起伏度(m) | 坡度(°) | 土地利用 |
| 1 | 2000～3000 | 0～30 | 0～10 | 70 |
| 2 | 3000～3500 | 30～50 | 10～20 | 30 |
| 3 | 1000～2000 | 50～150 | 20～30 | 40 |
| 4 | 3500～4000 | 150～300 | 30～40 | 10 |
| 5 | 500～1000 | 300～600 | 40～50 | 20 |
| 6 | 4000～4500 | 600～1000 | 50～60 | 50 |
| 7 | 4500～5000 | 1000～1300 | 60～70 | 60 |
| 8 | >5000 | 1300～1600 | 70～80 | 80 |
| 9 | 0～500 | >1600 | 80～90 | 90 |
表9
步骤B6.根据目标区域所对应各个评价指标的适宜性等级，以及各个评价指标的权 重，按如下公式：
获得引水工程线路适宜性栅格。其中，Fi表示第i个评价指标的适宜性等级，Ci表示第i个评价指标的权重。
步骤C.根据引水工程线路适宜性栅格，以及预设引水工程线路起点坐标、预设引水 工程线路终点坐标，采用改进的最低成本路径算法，获得目标区域内成本最低的引水工程 线路，作为引水工程线路规划，然后进入步骤D。
上述步骤C包括如下步骤：
步骤C1.针对目标区域，创建累积成本栅格，以预设引水工程线路起点坐标作为当前 中心单元，将当前中心单元栅格赋值为0，其余单元栅格值设为无穷大，然后进入步骤C2。
步骤C2.基于传统的Dijkstra最短路径算法，新建一个路径方向标记栅格，用于标记 路径方向，其初始值全部设为0，然后新建一个中心单元标记栅格，用于标记中心单元，并进入步骤C3。
步骤C3.如图3所示，根据引水工程线路适宜性栅格，按如下公式：
acCost(Cj)＝acCost(C0)+Cj
分别计算其当前中心单元到八个邻域单元的累积成本值，其中，C0表示当前中心单元 的适宜性值，acCost(C0)表示当前中心单元的累积成本值，Cj表示当前中心单元所对应各 个邻域单元的适宜性值，j＝1、…、8，acCost(Cj)表示当前中心单元所对应各个邻域单元的 累积成本值。
步骤C4.分别针对当前中心单元的各个邻域单元，判断邻域单元累积成本值是否小于 该邻域单元所对应累积成本栅格的单元值，是则采用该邻域单元累积成本值，针对该邻域 单元所对应累积成本栅格的单元值进行更新；否则不操作；如此完成针对当前中心单元各 个邻域单元的上述操作后，进入步骤C5。
步骤C5.针对当前中心单元的各个邻域单元的累积成本值，将最低累积成本值所对应 的邻域单元作为下一轮的当前中心单元，并在中心单元标记栅格中，针对该下一轮当前中 心单元标记为1，并在路径方向标记栅格中标记该下一轮当前中心单元的方向，然后进入 步骤C6。
步骤C6.循环上述步骤C3至步骤C5，直到中心单元标记栅格的所有栅格均被标记为 1，停止循环，即目标区域所对应的累积成本栅格构建完成，然后进入步骤C7。其中，从中心出发的各个方向值如图4所示，如C6号位的累积成本最低则其对应的方向编号为2。
步骤C7.根据目标区域所对应的累积成本栅格，根据路径方向标记栅格所标记的方 向，从预设引水工程线路终点坐标开始搜索路径，获得从预设引水工程线路起点坐标到预 设引水工程线路终点坐标的最低成本路径，即获得目标区域内成本最低的引水工程线路， 作为引水工程线路规划。
因构建累积成本栅格和路径追踪互为逆运算，故路径追踪中的方向应和构建累积成本 表面的标记方向正好相反，如图5所示，从中心出发的各个方向值，如C6号位标记的方向为32则应该追踪到其左上方位置。
步骤D.根据引水工程线路规划所经地表的高程数据，采用智能地形算法，针对引水 工程线路规划进行优化，更新引水工程线路规划，然后进入步骤E，其中，步骤D具体包括如下步骤：
步骤D1.生成一个新的栅格R，所有栅格单元赋值为零。
步骤D2.遍历DEM栅格，判断当前栅格单元的高程值是否等于预设的高程值，根据判定结果对栅格R相应的栅格单元赋值，其中：
若当前栅格单元的高程值等于预设的高程值，栅格R相应的栅格单元赋值为预设的高 程值；
若当前栅格单元的高程值大于预设的高程值，遍历其八个邻域单元，求当前高程值与 邻域高程值的平均，当该平均值小于预设的高程值时，栅格R相应的栅格单元赋值为预设 的高程值，停止遍历；
若当前栅格单元的高程值小于预设的高程值，遍历其八个邻域单元，求当前高程值与 邻域高程值的平均，当该平均值大于预设的高程值时，栅格R相应的栅格单元赋值为预设 的高程值，停止遍历；
否则，栅格R相应的单元赋值为零；
步骤D3.生成一个字典D，存放引水工程线路规划栅格的行列号。
步骤D4：根据预设的起点和终点坐标，获取引水工程线路规划栅格的起点单元与终点 单元的行列号。
步骤D5.根据步骤C中得到的路径方向标记栅格，从预设的起点单元开始，获取路径 方向标记栅格当前单元的行列号，将其存入字典D中。再读取路径方向标记栅格的单元值， 获取下一个单元的行列号，依次存入字典D中，直至预设的终点单元。
步骤D6.拷贝字典D，并命名为字典D1。
步骤D7.遍历字典D，依次读取行列号，判断当前行列号对应的栅格R单元的高程值是否与预设的高程值相等，如果是，保留该行列号，否则移除该行列号。
步骤D8.遍历字典D，依次读取行列号，判断当前行列号对应的栅格R单元的八个邻域单元的行列号是否存在于字典D中，如果是，则将邻域单元的行列号移除，否则，保留 该行列号。
步骤D9.遍历字典D，依次两两读取相邻的行列号，并读取DEM栅格对应单元的高程值h1，计算这两个单元中间单元的高程值h2，再计算高差值h＝h1–h2，做如下判断处 理：
当h＜0米，表示隧洞，则属性值赋为Tunnel；
当0＜h＜50米，表示暗涵，则赋属性值为Culvert；
当h＞50米，表示倒虹吸，则属性值赋为InvertedSiphon；
步骤D10.遍历字典D1，依次读取序列号和行列号，判断当前行列号是否存在于字典 D，如果是，则读取字典D当前行列号和下一个行列号的序列号d1、d2，在字典D1中删 除序列号d1至d2的所有行列号和序列号，其中不包括d1、d2，最后字典D1即为优化线 路的每个点的行列号和序列号。
步骤D11.根据字典D1中的行列号、目标区域的坐标系统、栅格左上角坐标以及栅格 分辨率，利用自编的Python程序即可生成从起点单元到终点单元的最低成本路径，其中包 含隧洞、暗涵和倒虹吸三种建筑物类型以及平地，它们的属性值分别为：端点坐标X、Y和长度。
步骤E.构建引水工程线路规划的方案评价的递阶层次模型，并采用模糊综合评价法， 实现引水工程线路规划的方案评价。具体包括以下子步骤：
步骤E1.确定方案评价指标：通过大量深入调查、分析研究，筛选出引水工程线路规 划方案评价的的六个指标(i＝1,2,3,4,5,6)，即对受水地水环境的影响U1、线路沿线影响 U2、对洱海水环境的影响U3、工程建设投资(单位：万元)U4、运行管理成本(单位：万 元)U5、建设工期(单位：年)U6。
步骤E2.针对所述的引水工程线路规划方案的六个评价指标，为每个评价指标确定四 个评价等级(m＝1,2,3,4)及其范围值a(m-1)i～ami,如表10和11所示。
| 等级 | U<sub>1</sub> | U<sub>2</sub> | U<sub>3</sub> | U<sub>4</sub> | U<sub>5</sub> | U<sub>6</sub> |
| 1 | a<sub>01</sub>～a<sub>11</sub> | a<sub>02</sub>～a<sub>12</sub> | a<sub>03</sub>～a<sub>13</sub> | a<sub>04</sub>～a<sub>14</sub> | a<sub>05</sub>～a<sub>15</sub> | a<sub>06</sub>～a<sub>16</sub> |
| 2 | a<sub>11</sub>～a<sub>21</sub> | a<sub>12</sub>～a<sub>22</sub> | a<sub>13</sub>～a<sub>23</sub> | a<sub>14</sub>～a<sub>24</sub> | a<sub>15</sub>～a<sub>25</sub> | a<sub>16</sub>～a<sub>26</sub> |
| 3 | a<sub>21</sub>～a<sub>31</sub> | a<sub>22</sub>～a<sub>32</sub> | a<sub>23</sub>～a<sub>33</sub> | a<sub>24</sub>～a<sub>34</sub> | a<sub>25</sub>～a<sub>35</sub> | a<sub>26</sub>～a<sub>36</sub> |
| 4 | a<sub>31</sub>～a<sub>41</sub> | a<sub>32</sub>～a<sub>42</sub> | a<sub>33</sub>～a<sub>43</sub> | a<sub>34</sub>～a<sub>44</sub> | a<sub>35</sub>～a<sub>45</sub> | a<sub>36</sub>～a<sub>46</sub> |
表10
| 等级 | U<sub>1</sub> | U<sub>2</sub> | U<sub>3</sub> | U<sub>4</sub> | U<sub>5</sub> | U<sub>6</sub> |
| 1 | 1～4 | 1～4 | 1～4 | 100～400 | 100～200 | 0.5～1 |
| 2 | 4～6 | 4～6 | 4～6 | 400～800 | 200～400 | 1～3 |
| 3 | 6～10 | 6～10 | 6～10 | 800～1000 | 400～700 | 2～5 |
| 4 | 10～20 | 10～20 | 10～20 | 1000～1500 | 700～1500 | 5～10 |
表11
步骤E3.根据所述6个评价指标及其等级相应范围值，确定引水工程线路规划三个方 案(j＝1，2，3)六个评价指标(i＝1,2,3,4,5,6)相应的等级值Xij，如表12和13所示， 表13为用于引水工程线路评价的各指标数据。
| U<sub>1</sub> | U<sub>2</sub> | U<sub>3</sub> | U<sub>4</sub> | U<sub>5</sub> | U<sub>6</sub> | |
| 方案一 | X<sub>11</sub> | X<sub>21</sub> | X<sub>31</sub> | X<sub>41</sub> | X<sub>51</sub> | X<sub>61</sub> |
| 方案二 | X<sub>12</sub> | X<sub>22</sub> | X<sub>32</sub> | X<sub>42</sub> | X<sub>52</sub> | X<sub>62</sub> |
| 方案三 | X<sub>13</sub> | X<sub>23</sub> | X<sub>33</sub> | X<sub>43</sub> | X<sub>53</sub> | X<sub>63</sub> |
表12
| U<sub>1</sub> | U<sub>2</sub> | U<sub>3</sub> | U<sub>4</sub> | U<sub>5</sub> | U<sub>6</sub> | |
| 方案一 | 5 | 5 | 7 | 900 | 300 | 4 |
| 方案二 | 13 | 16 | 8 | 1200 | 250 | 6 |
| 方案三 | 3 | 3 | 5 | 600 | 500 | 2.5 |
表13
步骤E4.针对所述引水工程线路规划方案，按照各个方案具体的评价指标等级Xij，运 用下列计算公式，将所有的等级值进行标准化，如表14和15所示。
gij＝(m-1)+(Xij-a(m-1)i)/(ami-a(m-1)i)
| U<sub>1</sub> | U<sub>2</sub> | U<sub>3</sub> | U<sub>4</sub> | U<sub>5</sub> | U<sub>6</sub> | |
| 方案一 | g<sub>11</sub> | g<sub>21</sub> | g<sub>31</sub> | g<sub>41</sub> | g<sub>51</sub> | g<sub>61</sub> |
| 方案二 | g<sub>12</sub> | g<sub>22</sub> | g<sub>32</sub> | g<sub>42</sub> | g<sub>52</sub> | g<sub>62</sub> |
| 方案三 | g<sub>13</sub> | g<sub>23</sub> | g<sub>33</sub> | g<sub>43</sub> | g<sub>53</sub> | g<sub>63</sub> |
表14
| U<sub>1</sub> | U<sub>2</sub> | U<sub>3</sub> | U<sub>4</sub> | U<sub>5</sub> | U<sub>6</sub> | |
| 方案一 | 1.5 | 1.5 | 2.25 | 2.5 | 1.5 | 2.67 |
| 方案二 | 3.3 | 3.6 | 2.5 | 3.4 | 1.25 | 3.8 |
| 方案三 | 0.66 | 0.66 | 1.5 | 1.5 | 2.33 | 1.75 |
表15
步骤E5.根据所述引水工程线路规划方案的评估指标等级，按照下列模糊隶属函数，
为各个方案生成模糊评价矩阵Rj＝{rik}，其中j＝1,2,3，如表16、17和18所示。
式中，i是方案评价指标，i＝1,2,3,4,5,6；j是方案数，j＝1,2,3；k是方案评价等级，k＝ 0,1,2,…,m。
表16
表17
表18
步骤E6.预设权向量A＝{ai}＝{0.2，0.1，0.2，0.2，0.2，0.1}，根据所述的模糊评价矩 阵Rj＝{rik}，其中j＝1,2,3；i＝1,2,3,4,5,6；k＝0,1,2,3,4，为引水工程线路规划的各 个方案计算综合模糊等级矩阵Cj＝A×Rj，如表19所示。
表19
步骤E7.根据所述表19所示，方案一最大值为2.13，其对应的等级为第2级；方案二最大值为0.402，其对应的等级为第3级；方案三最大值为1.242，其对应的等级为第1 级。经过比较后得出方案三较优。
上述技术方案所设计的高海拔山区引水工程线路规划方法，针对高海拔山区地形地 貌特征，以引水工程线路规划为研究目标，引入地形、地质、土地利用等引水工程线路的评价指标，运用层次分析法、改进的最低成本路径算法、智能地形算法以及模糊综合评价法，实现引水工程线路智能规划方案及其评价。该方法有较强的可行性和实用性，且在一定程度上弥补了引水工程线路人工规划的主观性。
上面结合附图对本发明的实施方式作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施方 式，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下做 出各种变化。
Claims (9)
1.一种高海拔山区引水工程线路规划方法，用于获得目标区域内引水工程线路规划，其特征在于，包括如下步骤：
步骤A.根据目标区域的地形地貌特征，筛选获得用于评价引水工程线路适宜性的评价指标，并按地形指标、土地利用指标、地质分类分级指标三种类型对所有评价指标进行划分，然后采用层次分析法确定各个评价指标的权重，并进入步骤B；
步骤B.根据各个评价指标对引水工程线路适宜性的贡献大小或限制大小，分别针对各个评价指标进行分级和赋值，获得各个评价指标适宜性等级，进而根据步骤A中所获得的各个评价指标的权重，运用加权叠加分析法生成引水工程线路适宜性栅格，然后进入步骤C；
步骤C.根据引水工程线路适宜性栅格，以及预设引水工程线路起点坐标、预设引水工程线路终点坐标，采用改进的最低成本路径算法，生成目标区域内成本最低的引水工程线路，作为引水工程线路规划；
上述步骤C包括如下步骤：
步骤C1.针对目标区域，创建累积成本栅格，以预设引水工程线路起点坐标作为当前中心单元，将当前中心单元栅格赋值为0，其余单元栅格值设为无穷大，然后进入步骤C2；
步骤C2.基于改进的Dijkstra最短路径算法，新增一个路径方向标记栅格，用于标记路径方向，其初始值全部设为0；然后创建一个中心单元标记栅格，用于标记中心单元，并进入步骤C3；
步骤C3.根据引水工程线路适宜性栅格，计算其当前中心单元到八个邻域单元的累积成本值，并进入步骤C4；
步骤C4.分别针对当前中心单元的各个邻域单元，判断邻域单元累积成本值是否小于该邻域单元所对应累积成本栅格的单元值，是则采用该邻域单元累积成本值，针对该邻域单元所对应累积成本栅格的单元值进行更新；否则不操作；如此完成针对当前中心单元各个邻域单元的上述操作后，进入步骤C5；
步骤C5.针对当前中心单元的各个邻域单元的累积成本值，将最低累积成本值所对应的邻域单元作为下一轮的当前中心单元，并在中心单元标记栅格中，针对该下一轮当前中心单元标记为1，并在路径方向标记栅格中标记该下一轮当前中心单元的方向，然后进入步骤C6；
步骤C6.循环上述步骤C3至步骤C5，直到中心单元标记栅格的所有栅格均被标记为1，停止循环，即目标区域所对应的累积成本栅格构建完成，然后进入步骤C7；
步骤C7.根据目标区域所对应的累积成本栅格，根据路径方向标记栅格所标记的方向，从预设引水工程线路终点坐标开始搜索路径，获得从预设引水工程线路起点坐标到预设引水工程线路终点坐标的最低成本路径，即获得目标区域内成本最低的引水工程线路，作为引水工程线路规划。
2.根据权利要求1所述一种高海拔山区引水工程线路规划方法，其特征在于：还包括步骤D如下，执行完所述步骤C之后，进入步骤D；
步骤D.根据引水工程线路规划所经地表的高程数据，采用智能地形算法，针对引水工程线路规划进行优化，更新引水工程线路规划。
3.根据权利要求2所述一种高海拔山区引水工程线路规划方法，其特征在于：所述步骤D包括如下步骤：
步骤D1.生成一个新的栅格R，所有栅格单元赋值为零；
步骤D2.遍历DEM栅格，判断当前栅格单元的高程值是否等于预设的高程值，根据判定结果对栅格R相应的栅格单元赋值，其中：
若当前栅格单元的高程值等于预设的高程值，栅格R相应的栅格单元赋值为预设的高程值；
若当前栅格单元的高程值大于预设的高程值，遍历其八个邻域单元，求当前高程值与邻域高程值的平均，当该平均值小于预设的高程值时，栅格R相应的栅格单元赋值为预设的高程值，停止遍历；
若当前栅格单元的高程值小于预设的高程值，遍历其八个邻域单元，求当前高程值与邻域高程值的平均，当该平均值大于预设的高程值时，栅格R相应的栅格单元赋值为预设的高程值，停止遍历；
否则，栅格R相应的单元赋值为零；
步骤D3.生成一个字典D，存放引水工程线路规划栅格的行列号；
步骤D4：根据预设的起点坐标和终点坐标，获取引水工程线路规划栅格的起点单元与终点单元的行列号；
步骤D5.根据步骤C中得到的路径方向标记栅格，从预设的起点单元开始，获取路径方向标记栅格当前单元的行列号，将其存入字典D中；再读取路径方向标记栅格的单元值，获取下一个单元的行列号，依次存入字典D中，直至预设的终点单元；
步骤D6.拷贝字典D，并命名为字典D1；
步骤D7.遍历字典D，依次读取行列号，判断当前行列号对应的栅格R单元的高程值是否与预设的高程值相等，如果是，保留该行列号，否则移除该行列号；
步骤D8.遍历字典D，依次读取行列号，判断当前行列号对应的栅格R单元的八个邻域单元的行列号是否存在于字典D中，如果是，则将邻域单元的行列号移除，否则，保留该行列号；
步骤D9.遍历字典D，依次两两读取相邻的行列号，并读取DEM栅格对应单元的高程值h1，计算这两个单元中间单元的高程值h2，再计算高差值h＝h1–h2，做如下判断处理：
当h＜0米，表示隧洞，则属性值赋为Tunnel；
当0＜h＜50米，表示暗涵，则赋属性值为Culvert；
当h＞50米，表示倒虹吸，则属性值赋为InvertedSiphon；
步骤D10.遍历字典D1，依次读取序列号和行列号，判断当前行列号是否存在于字典D，如果是，则读取字典D当前行列号和下一个行列号的序列号d1、d2，在字典D1中删除序列号d1至d2的所有行列号和序列号，其中不包括d1、d2，最后字典D1即为优化线路的每个点的行列号和序列号；
步骤D11.根据字典D1中的行列号、目标区域的坐标系统、栅格左上角坐标以及栅格分辨率，利用自编的Python程序即可生成从起点单元到终点单元的最低成本路径，其中包含隧洞、暗涵和倒虹吸三种建筑物类型以及平地，它们的属性值分别是：端点坐标X、Y和长度。
4.根据权利要求1至3中任意一项所述一种高海拔山区引水工程线路规划方法，其特征在于：还包括步骤E如下，执行完所述步骤C之后，进入步骤D；或者执行完所述步骤D之后，进入步骤E；
步骤E.构建引水工程线路规划的方案评价的递阶层次模型，并采用模糊综合评价法，实现引水工程线路规划的方案评价。
5.根据权利要求4所述一种高海拔山区引水工程线路规划方法，其特征在于：所述步骤E包括如下步骤：
步骤E1.通过大量深入调查、分析研究，筛选出引水工程线路规划方案的评价指标；
步骤E2.根据所述引水工程线路规划方案的特点，确定评价指标相应的等级及其取值范围；
步骤E3.根据所述评价指标，通过专家打分的方法，为每个引水工程线路规划方案相应的评价指标确定等级；
步骤E4.针对所述引水工程线路规划方案，按照各个方案具体的评价指标等级，运用下列计算公式，将等级值进行标准化；
步骤E5.根据所述引水工程线路规划方案的评估指标等级，按照所示的模糊隶属函数，生成模糊评价矩阵；
步骤E6.根据所述引水工程线路规划方案的评估指标，确定其权向量矩阵；再将权向量矩阵与模糊评价矩阵相乘，得到综合模糊等级矩阵；最后比较综合模糊等级矩阵的元素，找出其最大值对应的等级；
步骤E7.根据所述引水工程线路规划方案的等级，比较后选出其等级最高者为最优引水工程线路规划方案。
6.根据权利要求1所述一种高海拔山区引水工程线路规划方法，其特征在于：所述步骤A中，针对所述所有评价指标，按地形指标、土地利用指标、地质分类分级指标三种类型进行划分后，按如下步骤，确定各个评价指标的权重；
步骤A1.针对地形指标、土地利用指标、地质分类分级指标，设定其中两两指标之间的相互重要性程度，并进入步骤A2；
步骤A2.根据引水工程线路适宜性指标对应地形指标、土地利用指标、地质分类分级指标，并基于地形指标、土地利用指标、地质分类分级指标中两两指标之间的相互重要性程度，构建引水工程线路适宜性指标所对应的判断矩阵P，然后进入步骤A3；
步骤A3.求解引水工程线路适宜性指标所对应判断矩阵P的最大特征值λmax，以及其所对应由地形指标、土地利用指标、地质分类分级指标所组成的特征向量W，然后进入步骤A4；
步骤A4.针对所获由地形指标、土地利用指标、地质分类分级指标所组成的特征向量W，采用归一化处理方式，分别获得地形指标权重、土地利用指标权重、地质分类分级指标权重，然后进入步骤A5；
步骤A5.分别针对地形指标、土地利用指标、地质分类分级指标，根据所对应的各个评价指标，按上述步骤A1至步骤A4的方法，分别获得各个评价指标的权重，进而分别获得地形指标、土地利用指标、地质分类分级指标分别所对应的权重，然后进入步骤A6；
步骤A6.分别针对地形指标、土地利用指标、地质分类分级指标，进一步分别针对指标所对应的各个评价指标，用评价指标权重与所属指标权重的乘积，更新该评价指标的权重，进而更新获得地形指标、土地利用指标、地质分类分级指标分别所对应各个评价指标的权重。
7.根据权利要求6所述一种高海拔山区引水工程线路规划方法，其特征在于：所述步骤A4中，在分别获得地形指标权重、土地利用指标权重、地质分类分级指标权重之后，进入步骤A5之前，还包括按如下步骤A4-1至步骤A4-3，针对所获地形指标权重、土地利用指标权重、地质分类分级指标权重进行一致性检验；
步骤A4-1.根据公式：
获得λmax所对应一致性指标CI，并进入步骤A4-2；其中，n表示所述引水工程线路适宜性的评价指标所对应判断矩阵P的阶数；
步骤A4-2.根据公式：
获得λmax所对应随机一致性比率CR，并进入步骤A4-3；其中，RI表示预设判断矩阵P各阶数分别所对应的平均随机一致性指标；
步骤A4-3.判断λmax所对应随机一致性比率CR是否小于0.1，是则表示λmax所对应地形指标权重、土地利用指标权重、地质分类分级指标权重满足一致性检验条件，并进入步骤A5；否则针对地形指标、土地利用指标、地质分类分级指标，重新调整设定其中两两指标之间的相互重要性程度，并进入步骤A2。
8.根据权利要求1所述一种高海拔山区引水工程线路规划方法，其特征在于：所述步骤B包括如下步骤：
步骤B1.获得目标区域所对应预设分辨率高程数据，并经过掩膜提取、投影变换的方法，更新目标区域所对应预设分辨率高程数据，然后进入步骤B2；
步骤B2.由目标区域所对应预设分辨率高程数据，获得目标区域对应地形指标中坡度指标数据和起伏度指标数据，并进入步骤B3；
步骤B3.根据目标区域的遥感影像，获得目标区域分别所对应土地利用指标中各个评价指标的像元值，并进入步骤B4；
步骤B4.根据目标区域的区域地质图，获得目标区域分别对应地质分类分级指标中各个评价指标的像元值，并进入步骤B5；
步骤B5.根据目标区域对应坡度指标数据和对应起伏度指标数据，以及目标区域所对应的土地利用指标数据，分别对引水工程线路适宜性的贡献大小或限制大小，针对目标区域所对应各个评价指标进行分级和赋值，获得目标区域所对应各个评价指标的适宜性等级，然后进入步骤B6；
步骤B6.根据目标区域所对应各个评价指标的适宜性等级，以及各个评价指标的权重，获得引水工程线路适宜性栅格。
9.根据权利要求1所述一种高海拔山区引水工程线路规划方法，其特征在于：所述步骤C3中，根据引水工程线路适宜性栅格，按如下公式：
acCost(Cj)＝acCost(C0)+Cj
分别计算其当前中心单元到八个邻域单元的累积成本值，其中，C0表示当前中心单元的适宜性值，acCost(C0)表示当前中心单元的累积成本值，Cj表示当前中心单元所对应各个邻域单元的适宜性值，j＝1、…、8，acCost(Cj)表示当前中心单元所对应各个邻域单元的累积成本值。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201710569243.0A CN107480808B (zh) | 2017-07-13 | 2017-07-13 | 一种高海拔山区引水工程线路规划方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201710569243.0A CN107480808B (zh) | 2017-07-13 | 2017-07-13 | 一种高海拔山区引水工程线路规划方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN107480808A CN107480808A (zh) | 2017-12-15 |
| CN107480808B true CN107480808B (zh) | 2020-06-16 |
Family
ID=60596447
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201710569243.0A Active CN107480808B (zh) | 2017-07-13 | 2017-07-13 | 一种高海拔山区引水工程线路规划方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN107480808B (zh) |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN108304470B (zh) * | 2017-12-27 | 2021-10-29 | 浙江工业大学 | 一种基于ArcGIS的城市地铁路径规划方法 |
| CN108716210B (zh) * | 2018-05-15 | 2019-08-09 | 大连理工大学 | 一种基于成本-效益分析的跨流域引水工程规模确定方法 |
| CN108764692A (zh) * | 2018-05-22 | 2018-11-06 | 贵州师范大学 | 一种石漠化区域移民适宜性程度的智能判断方法 |
| CN109992923B (zh) * | 2018-11-20 | 2022-11-11 | 国网陕西省电力公司 | 一种基于变分辨率成本表面的分阶段输电线路路径规划方法 |
| CN114326754B (zh) * | 2022-03-09 | 2022-06-14 | 中国科学院空天信息创新研究院 | 复杂地形路径规划方法、装置、电子设备和存储介质 |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103955565A (zh) * | 2014-04-08 | 2014-07-30 | 天津大学城市规划设计研究院 | 基于gis平台的城市水系构建规划方法 |
| WO2014145341A2 (en) * | 2013-03-15 | 2014-09-18 | Venor, Inc. | K-grid for clustering data objects |
-
2017
- 2017-07-13 CN CN201710569243.0A patent/CN107480808B/zh active Active
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2014145341A2 (en) * | 2013-03-15 | 2014-09-18 | Venor, Inc. | K-grid for clustering data objects |
| CN103955565A (zh) * | 2014-04-08 | 2014-07-30 | 天津大学城市规划设计研究院 | 基于gis平台的城市水系构建规划方法 |
Non-Patent Citations (4)
| Title |
|---|
| 基于GIS引水线路优化方法研究;杜伟超等;《北京测绘》;20160225;第81-83页 * |
| 模糊综合评价法在引江济巢工程引水线路优选中的应用;徐学军等;《水资源与水工程学报》;20110615;第139-140页 * |
| 顾及地形的滇中引水工程最低成本线路研究;鲍倩等;《地理信息世界》;20170625;第55-58页 * |
| 鲍倩等.顾及地形的滇中引水工程最低成本线路研究.《地理信息世界》.2017, * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN107480808A (zh) | 2017-12-15 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN107480808B (zh) | 一种高海拔山区引水工程线路规划方法 | |
| CN110334864B (zh) | 一种基于gis的多规合一城乡空间分区划定的方法 | |
| Saha et al. | GIS‐based route planning in landslide‐prone areas | |
| CN103984997B (zh) | 基于gis空间信息的输电工程选址选线方法 | |
| CN114936957B (zh) | 基于移动监测数据的城市pm25浓度分布模拟及场景解析模型 | |
| CN109359350B (zh) | 一种优化精细施工成本的风电场道路智能设计方法 | |
| CN110046213B (zh) | 一种顾及路径失真纠正与交叉跨越纠正的电力选线方法 | |
| CN109359166B (zh) | 一种空间增长动态模拟与驱动力因子贡献度同步计算方法 | |
| CN112465332A (zh) | 一种城市人工湿地公园生态地质环境稳定性的评价方法 | |
| CN102360458A (zh) | 一种移民安置区选择模糊评价方法 | |
| CN113902580A (zh) | 一种基于随机森林模型的历史耕地分布重建方法 | |
| Acar et al. | Assessment of road network planning by using GIS-based multi-criteria evaluation for conversion of coppice forest to high forest | |
| CN114861277A (zh) | 一种长时序国土空间功能与结构模拟方法 | |
| CN113240257A (zh) | 一种基于最小累积阻力模型的国土空间分区方法和装置 | |
| CN112184282A (zh) | 影院选址模型建立方法、影院选址方法及影院选址平台 | |
| CN115310878B (zh) | 一种基于国土空间要素数据的电力空间规划设计方法 | |
| CN114626572A (zh) | 基于智能图像识别的输电线路路径优选方法 | |
| CN118094196B (zh) | 基于数据分析的土地利用规划方法及规划系统 | |
| CN105303057A (zh) | 设区市森林资源市县联动年度监测工艺 | |
| CN114417724A (zh) | 一种山地城市土地利用演变的模拟方法 | |
| CN111275072B (zh) | 一种基于聚类采样的山区土壤厚度预测方法 | |
| CN115860487B (zh) | 基于植被稳定性风险指数评估当地植被变化风险的方法 | |
| KR20120004113A (ko) | 지리정보시스템 및 확률 통계기법에 근거한 지하수산출가능성 예측모델 개발 | |
| CN115661670B (zh) | 一种城乡自然景观梯度上过渡区识别方法及装置 | |
| CN114818310B (zh) | 一种森林景观模拟方法、装置、电子设备和存储介质 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |