CN110705751B - 一种智能规划线路路径的方法 - Google Patents

Abstract

本发明实施例公开了一种智能规划线路路径的方法，包括以下步骤：步骤100、在利用最短路径算法计算的初始线路的基础上，增加多个级别的工程实际约束条件；步骤200、结合GIS的地形分析和空间分析，按照约束条件优选出满足要求的线路路径方案；步骤300、将线路连接的起始点作为当前路径，以路径内区域环境等级得分作为判断线路优劣的依据；步骤400、当按照以上步骤出现多个合理解时，依据现实线路对各解进行选线推荐；步骤500、最终计算整条线路所有因素按权重相加的总分，选出最优方案，本发明利用正向计分法结合实际路况充分考虑了线路工程特点，能够提供与输电线路路径设计相关的各项关键参数，具有一定的参考价值，为设计人员的路线规划带来了便利，性价比高。

Description

一种智能规划线路路径的方法

技术领域

本发明实施例涉及输电线路工程技术领域，具体涉及一种智能规划线路路径的方法。

背景技术

面对我国城市建设规模的不断扩大，社会的发展对资源的需求也日益扩大，对输电线路的建设与发展已经提出了新的要求。输电线路建设发展与国家的土地发展规划产生冲突，二者的建设发展相互制约，造成了电力线路较严重的影响和发展，电力线路的建设是社会发展的重要发展动力，必须进行有效的规划。

目前，输电线路路径的规划主要通过软件仿真平台依据现有的卫星矢量数据进行最优路径的规划，实际设计以及架设中往往以设计人员的经验作为设计可靠性的评价依据。但是，随着工程规模的不断扩大，复杂性的不断提高，甚至新方法的应用和新技术的提出，都给设计工作带来了巨大挑战。因此，如何智能规划最优线路路径成为输电线路设计的难点。

发明内容

为此，本发明实施例提供一种智能规划线路路径的方法，利用正向计分法并充分考虑线路工程特点制定了相应的路径规划方案，能够提供与输电线路路径设计相关的各项关键参数结果，便于设计人员比对，简单且容易实现，能够解决现有技术中由于规划线路路径工程规模的扩大、复杂度的提高而导致的设计工作困难，无法凭借经验作为评价依据的问题

为了实现上述目的，本发明的实施方式提供如下技术方案：

一种智能规划线路路径的方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤100、在利用最短路径算法计算的初始线路的基础上，增加多个级别的工程实际约束条件；

步骤200、结合GIS的地形分析和空间分析，按照约束条件正向计分的方式优选出满足要求的线路路径方案；

步骤300、将线路连接的起始点作为当前路径，以路径内区域环境等级得分作为判断线路优劣的依据；

步骤400、当按照以上步骤出现多个合理解时，依据现实线路规划中的经济性、便捷性、有效性对各解进行选线推荐；

步骤500、最终计算整条线路所有因素按权重相加的总分，得到分数最高的线路路径为最优方案。

作为本发明的一种优选方案，所述步骤100中实际工程约束条件包括当前起止点之间的坡度、可穿越区域、交叉跨越区域以及距离主干道的距离。

作为本发明的一种优选方案，所述步骤200中约束条件的正向计分策略为：

首先、将当前起止点坡度范围以30°为临界点，在30°以内含30°按照坡度区间设定相应分数，在30°以外设置为定值；

其次、针对可穿越区按重冰区或强舞动区到普通区域细分级别，区域环境越恶劣，得分越低；

再者、交叉跨越区按地物种类计分，交叉跨越线越少得分越高；

最后、距离主干道的距离决定线路的交通便利性，距离越近，得分越高。

作为本发明的一种优选方案，所述步骤300中当选定线路起始点后，将设定的下一桩位置设置为当前终止点，连接起止点作为当前路径，对当前路径进行各等级约束条件的判定，如满足所有约束条件，则为最终线路；如不满足，则应用该条件的自动避让算法进行线路调整，把调整后的线路作为新的当前路径，重复以上的步骤，直到选出最终线路。

作为本发明的一种优选方案，所述自动避让算法主要包括自动区域避让、自动陡坡避让以及交通便利性的计算。

作为本发明的一种优选方案，所述自动区域避让主要包括以下步骤：

S601、将起始桩作为当前桩，终点桩作为下一桩，当前桩和下一桩的连线作为当前路径；

S602、对当前路径和已知的避让区进行相交运算，把所有和线路相交的避让区沿线路方向排序，得到第一个相交的区域；

S603、对该区域进行避让，首先计算当前桩和避让区域多边形各顶点相对于线路方向形成的转角，得到的向左的最大转角和向右的最大转角所形成的两条新路径都可以跨越当前区域；

S604、将选择的多边形顶点作为下一桩，当前桩和下一桩的连线作为当前路径，重复步骤S602、S603，直到当前路径和所有避让区都不相交；

S605、将下一桩作为当前桩，终点桩作为下一桩，重复步骤S602、S603、S604，直到最终避让所有区域，达到终点桩，选出路径。

作为本发明的一种优选方案，所述自动陡坡避让主要包括以下步骤：

S701、给定一段线路，线路始末桩作为当前桩和下一桩，当前桩和下一桩连线作为当前路径，当前桩位置作为当前位置；

S702、从当前位置沿断面线按固定步长计算步长内坡度，如满足坡度要求，执行步骤S703，如超过设置的坡度极值，执行步骤S704；

S703、当前位置沿断面线推进一个步长，如到达下一桩，结束坡度避让；否则重复步骤S702；

S704、舍弃当前位置后面的路径，以当前位置为角顶点，从当前线路方向分别向左和向右按转角从0°到线路最大转角进行采样，计算样本方向坡度，如有样本方向满足坡度要求，执行步骤S705；如所有采样角度都不满足坡度要求，执行步骤S706；

S705、当前位置立桩，线路延采样转角方向向前推进一个步长，再立一桩，该桩作为当前桩，当前桩和下一桩连线作为当前路径，当前桩作为当前位置，重复步骤S702；

S706、当前位置后退一个步长，重复步骤S704。

作为本发明的一种优选方案，所述交通便利性的计算主要依据现有路网矢量图数据得到当前路径数据信息，将矢量数据按照四叉树结构进行切分和存储，形成独立图层。

作为本发明的一种优选方案，所述步骤S603中，需要考虑避让距离和转角是否小于设置的线路最大转角，如果转角大于线路最大转角，则把当前桩的上一个桩作为当前桩重新计算，如果当前桩为起始桩，则继续执行下一步。

作为本发明的一种优选方案，所述步骤S704中，采样率依据采样的数据量进行设定。

本发明的实施方式具有如下优点：

本发明的智能规划线路路径设计方法，是在最短路径算法的基础上，增加多个级别的工程实际约束条件，结合GIS的地形分析和空间分析，按照约束条件正向计分的方式优选出满足要求的线路路径方案，将每个影响线路选择的因素视为一种约束条件，将线路连接的起始点作为当前路径，以路径内区域环境等级得分作为判断线路优劣的依据，线路方案越优，分数值越高，最终计算整条线路所有因素按权重相加的总分，从而得到线路路径最优方案，能够与提供输电线路路径设计相关的各项关键参数结果，便于设计人员比对，简单且容易实现。

附图说明

为了更清楚地说明本发明的实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是示例性的，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图引伸获得其它的实施附图。

本说明书所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。

图1为本发明实施方式中方法流程图；

图2为本发明实施方式中判断最优路径的流程图。

具体实施方式

以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1所示，本发明提供了一种智能规划线路路径的方法，主要在最短路径算法的基础上，依据最短路径算法所得到的路径数据信息，再增加多个级别的工程实际约束条件，结合GIS的地形分析和空间分析，按照约束条件正向计分的方式优选出满足要求的线路路径方案，将每个影响线路选择的因素视为一种约束条件，将线路连接的起始点作为当前路径，以路径内区域环境等级得分作为判断线路优劣的依据，线路方案越优，分数值越高，最终计算整条线路所有因素按权重相加的总分，从而得到线路路径最优方案。

具体地，包括以下步骤：

步骤100、在利用最短路径算法计算的初始线路的基础上，增加多个级别的工程实际约束条件；

步骤200、结合GIS的地形分析和空间分析，按照约束条件正向计分的方式优选出满足要求的线路路径方案；

步骤300、将线路连接的起始点作为当前路径，以路径内区域环境等级得分作为判断线路优劣的依据；

步骤400、当按照以上步骤出现多个合理解时，依据现实线路规划中的经济性、便捷性、有效性对各解进行选线推荐；

步骤500、最终计算整条线路所有因素按权重相加的总分，得到分数最高的线路路径为最优方案。

所述步骤100中实际工程约束条件包括当前起止点之间的坡度、可穿越区域、交叉跨越区域以及距离主干道的距离。

本实施例中，将每个影响因素视为一种约束条件，结合GIS的地形分析和空间分析，按照约束条件正向计分的方式优选出满足要求的线路路径方案。

所述步骤200中约束条件的正向计分策略为：

首先、将当前起止点坡度范围以30°为临界点，在30°以内含30°按照坡度区间设定相应分数，在30°-360°内设置为定值，例如坡度在区间[0°-5°]内加9分；区间[5°-15°]内加7分；区间[15°-30°]内加5分；[30°-360°]内加3分。

其次、针对可穿越区按重冰区或强舞动区到普通区域细分级别，区域环境越恶劣，得分越低，普通区域设置为9分；

再者、交叉跨越区按地物种类计分，交叉跨越线越少得分越高，无交叉跨越为9分，县道为8分，省道7分，国道5分，铁路高速公路3分；跨越钻越电力线按电压等级计分，电压等级越高，得分越低；

最后、距离主干道的距离决定线路的交通便利性，距离越近，得分越高。

所述步骤300中当选定线路起始点后，将设定的下一桩位置设置为当前终止点，连接起止点作为当前路径，对当前路径进行各等级约束条件的判定，如满足所有约束条件，则为最终线路；如不满足，则应用该条件的自动避让算法进行线路调整，把调整后的线路作为新的当前路径，重复以上的步骤，直到选出最终线路。

本实施例中，约束条件等级如下：

(1)优选区域：尽量满足，根据细分条件进行计分，例如：线路坡度尽量平缓，尽量靠近交通干道等；

(2)避让区域：针对无法避免的区域，根据细分条件进行计分，例如：重冰区、风景名胜区、原始森林等；

(3)否决区域、必须避免，不进行计分，如无法避免，则选线失败例如：军事设施、机场等。

所述自动避让算法主要包括自动区域避让、自动陡坡避让以及交通便利性的计算。

所述自动区域避让主要包括以下步骤：

S601、将起始桩作为当前桩，终点桩作为下一桩，当前桩和下一桩的连线作为当前路径；

S602、对当前路径和已知的避让区进行相交运算，把所有和线路相交的避让区沿线路方向排序，得到第一个相交的区域；

S603、对该区域进行避让，首先计算当前桩和避让区域多边形各顶点相对于线路方向形成的转角，得到的向左的最大转角和向右的最大转角所形成的两条新路径都可以跨越当前区域；

所述步骤S603中，需要考虑避让距离和转角是否小于设置的线路最大转角，如果转角大于线路最大转角，则把当前桩的上一个桩作为当前桩重新计算，如果当前桩为起始桩，则继续执行下一步。

S604、将选择的多边形顶点作为下一桩，当前桩和下一桩的连线作为当前路径，重复步骤S602、S603，直到当前路径和所有避让区都不相交；

S605、将下一桩作为当前桩，终点桩作为下一桩，重复步骤S602、S603、S604，直到最终避让所有区域，达到终点桩，选出路径。

所述自动陡坡避让主要包括以下步骤：

S701、给定一段线路，线路始末桩作为当前桩和下一桩，当前桩和下一桩连线作为当前路径，当前桩位置作为当前位置；

S702、从当前位置沿断面线按固定步长计算步长内坡度，如满足坡度要求，执行步骤S703，如超过设置的坡度极值，执行步骤S704；

S703、当前位置沿断面线推进一个步长，如到达下一桩，结束坡度避让；否则重复步骤S702；

S704、舍弃当前位置后面的路径，以当前位置为角顶点，从当前线路方向分别向左和向右按转角从0°到线路最大转角进行采样，计算样本方向坡度，如有样本方向满足坡度要求，执行步骤S705；如所有采样角度都不满足坡度要求，执行步骤S706；

所述步骤S704中，采样率依据采样的数据量进行设定。

S705、当前位置立桩，线路延采样转角方向向前推进一个步长，再立一桩，该桩作为当前桩，当前桩和下一桩连线作为当前路径，当前桩作为当前位置，重复步骤S702；

S706、当前位置后退一个步长，重复步骤S704。

本实施例中，选好线路起始点后，连接起始点作为当前路径，对当前路径进行各等级约束条件的判定，如满足所有约束条件，则为最终线路；如不满足，则应用该条件的特定算法进行线路调整(比如不满足避让军事区的否决条件，就应用自动避让算法进行线路调整避让)，把调整后的线路作为新的当前路径，重复之前的步骤，直到选出最终线路；应用某些选线算法时，可能会出现多个合理解，对各解分别进行选线推荐，可能会产生多条最终路径，这些最终路径也就形成了多个选线方案。

所述交通便利性的计算主要依据现有路网矢量图数据得到当前路径数据信息，将矢量数据按照四叉树结构进行切分和存储，形成独立图层。

本实施例中，路网解析矢量图，按所在地区位置和卫片等级按照LOD思想计算各精度级别需要显示的点序列，关联到相关卫片上，当需要显示某地区某精度卫片时，按照之前注册的矢量图点序列显示相关图层连线。

本实施例中，对某线路进行交通便利性计算时，操作步骤如下：

首先，选定某一级别的卫片，例如边长两公里的卫片级别；

其次，从线路起始桩到终点桩，沿路径线找出该级别包含路径线的所有卫片，该卫片包含道路(该卫片有注册道路)时表示线路两公里内有道路，得相应分数，不包含道路的，不得分；

再者，依据系统所设阈值的需要，不断调节卫片的级别，即：卫片的级别越高，卫片包含道路时表示线路和道路的距离越近，可得更高分数；

最后，将所有包含线路的卫片分值相加，得到线路的交通便利性分值。

进一步地，以上针对交通便利性的计算是针对现有路网矢量图数据结合最佳路径信息处理后得到，数据的来源相对精确，且根据卫片的级别权重来判断交通便利性，得到的计算结果具有一定的参考价值。

本发明根据以上最优路径的规划方法，得到以下处理流程：

步骤1、在最短路径算法的基础上，设定初始条件，包括：设置避让区域、避让距离、设置最大转角、设置当前桩为起始桩、下一桩为终止桩；

步骤2、设置当前路径为当前桩到下一桩之间的线路；

步骤3、判断当前路径和避让区是否相交，如果相交则执行步骤4，不相交则执行步骤6；

步骤4、找到第一个相交的避让区，计算当前桩和该避让区形成的多边形各顶点的连线与当前路径之间的夹角，分别找到向左最大转角α和向右最大转角β及对应的两个顶点A、B；

步骤5、判断α是否大于设置的最大转角，如果α大于设置的最大转角，则舍弃A路径，再判断β是否大于设置的最大转角，如果β大于设置的最大转角，则舍弃B路径，否则将下一桩设置在B点，返回执行步骤2；如果α小于等于设置的最大转角，再判断β是否大于设置的最大转角，如果β大于设置的最大转角，则将下一桩设置在A点，返回执行步骤2，否则，复制该路径为新路径，并指定下一桩为B点，加入路径数组中，将下一桩设置为A返回执行步骤2；

步骤6、判断下一桩是否为终止桩，如果是终止桩，则当前桩、下一桩和已选定的桩位构成一条优选路径，否则将下一桩作为当前桩，终止桩作为下一桩，返回执行步骤2；

步骤7、判断路径数组中是否还有未优选完的路径，如果存在未优选完的路径，则找到一条待优选路径：将倒数第二桩设置为当前桩、最后一个桩设置为下一桩返回执行步骤2；如果不存在未优选完的路径，则执行下一步骤；

步骤8、将所有路径按照路径长度排序，得到最优路径、次优路径。

本实施例中，该路径规划方法，利用正向计分法结合实际路况充分考虑了线路工程特点，在对路径规划之后，能够提供与输电线路路径设计相关的各项关键参数，具有一定的参考价值，为设计人员的路线规划带来了便利，整个规划方法流程简单且容易实现，实用性强，性价比高。

虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施例对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。

Claims (6)

1.一种智能规划线路路径的方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、在利用最短路径算法计算的初始线路的基础上，增加多个级别的工程实际约束条件；

S2、结合GIS的地形分析和空间分析，按照约束条件正向计分的方式优选出满足要求的线路路径方案；

S3、将线路连接的起始点作为当前路径，以路径内区域环境等级得分作为判断线路优劣的依据；

当选定线路起始点后，将设定的下一桩位置设置为当前终止点，连接起止点作为当前路径，对当前路径进行各等级约束条件的判定，如满足所有约束条件，则为最终线路；如不满足，则应用该条件的自动避让算法进行线路调整，把调整后的线路作为新的当前路径，重复以上的步骤，直到选出最终线路；

所述自动避让算法主要包括自动区域避让、自动陡坡避让以及交通便利性的计算；

所述自动区域避让主要包括以下步骤：

S601、将起始桩作为当前桩，终点桩作为下一桩，当前桩和下一桩的连线作为当前路径；

S602、对当前路径和已知的避让区进行相交运算，把所有和线路相交的避让区沿线路方向排序，得到第一个相交的区域；

S603、对该区域进行避让，首先计算当前桩和避让区域多边形各顶点相对于线路方向形成的转角，得到的向左的最大转角和向右的最大转角所形成的两条新路径都可以跨越当前区域；

S604、将选择的多边形顶点作为下一桩，当前桩和下一桩的连线作为当前路径，重复步骤S601、S602、S603，直到当前路径和所有避让区都不相交；

S605、将下一桩作为当前桩，终点桩作为下一桩，重复步骤S602、S603、S604，直到最终避让所有区域，达到终点桩，选出路径；

所述自动陡坡避让主要包括以下步骤：

S701、给定一段线路，线路始末桩作为当前桩和下一桩，当前桩和下一桩连线作为当前路径，当前桩位置作为当前位置；

S702、从当前位置沿断面线按固定步长计算步长内坡度，如满足坡度要求，执行步骤S703，如超过设置的坡度极值，执行步骤S704；

S703、当前位置沿断面线推进一个步长，如到达下一桩，结束坡度避让；否则重复步骤S702；

S704、舍弃当前位置后面的路径，以当前位置为角顶点，从当前线路方向分别向左和向右按转角从0°到线路最大转角进行采样，计算样本方向坡度，如有样本方向满足坡度要求，执行步骤S705；如所有采样角度都不满足坡度要求，执行步骤S706；

S705、当前位置立桩，线路沿采样转角方向向前推进一个步长，再立一桩，该桩作为当前桩，当前桩和下一桩连线作为当前路径，当前桩作为当前位置，重复步骤S702；

S706、当前位置后退一个步长，重复步骤S704；

S4、当按照以上步骤出现多个合理解时，依据现实线路规划中的经济性、便捷性、有效性对各解进行选线推荐；

S5、最终计算整条线路所有因素按权重相加的总分，得到分数最高的线路路径为最优方案。

2.根据权利要求1所述的一种智能规划线路路径的方法，其特征在于，所述步骤S1中实际工程约束条件包括当前起止点之间的坡度、可穿越区域、交叉跨越区域以及距离主干道的距离。

3.根据权利要求1所述的一种智能规划线路路径的方法，其特征在于，所述步骤S2中约束条件的正向计分策略为：

首先、将当前起止点坡度范围以30°为临界点，在30°以内含30°按照坡度区间设定相应分数，在30°以外设置为定值；

其次、针对可穿越区按重冰区或强舞动区到普通区域细分级别，区域环境越恶劣，得分越低；

再者、交叉跨越区按地物种类计分，交叉跨越线越少得分越高；

最后、距离主干道的距离决定线路的交通便利性，距离越近，得分越高。

4.根据权利要求3所述的一种智能规划线路路径的方法，其特征在于，所述交通便利性的计算主要依据现有路网矢量图数据得到当前路径数据信息，将矢量数据按照四叉树结构进行切分和存储，形成独立图层。

5.根据权利要求4所述的一种智能规划线路路径的方法，其特征在于，所述步骤S603中，需要考虑避让距离和转角是否小于设置的线路最大转角，如果转角大于线路最大转角，则把当前桩的上一个桩作为当前桩重新计算，如果当前桩为起始桩，则继续执行下一步。

6.根据权利要求5所述的一种智能规划线路路径的方法，其特征在于，所述步骤S704中，采样率依据采样的数据量进行设定。

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