本發(fā)明涉及輸電線路規(guī)劃，具體而言，涉及一種山區(qū)桿塔最優(yōu)建設(shè)路徑選址方法。

背景技術(shù)：

1、目前輸電線路工程常規(guī)的最短路徑計(jì)算算法大部分基于a*搜索算法（a?starsearch?algorithm）或bfs算法（breadth-first-search?寬度優(yōu)先搜索），對(duì)桿塔路徑進(jìn)行規(guī)劃，然而對(duì)于經(jīng)常經(jīng)過(guò)山區(qū)進(jìn)行建設(shè)的輸電線路而言，山區(qū)中經(jīng)常存在影響輸電桿塔建設(shè)的障礙區(qū)，障礙區(qū)可能為存在障礙物的區(qū)域、土地、草地、丘陵、沙地、雷區(qū)或環(huán)境保護(hù)區(qū)等，這些障礙區(qū)由于地形環(huán)境限制或者政策法規(guī)限制，無(wú)法進(jìn)行桿塔的建設(shè)，通常需要進(jìn)行繞行。

2、而在上述路徑規(guī)劃方法中，缺少路徑障礙區(qū)信息的普通尋址算法，其中未考慮障礙區(qū)的實(shí)際影響范圍，需要多次通過(guò)人工修改計(jì)算結(jié)果的方式對(duì)路徑進(jìn)行修正；并且根據(jù)計(jì)算的范圍擴(kuò)大導(dǎo)致運(yùn)算過(guò)程過(guò)長(zhǎng)，使用8核64g的民用電腦進(jìn)行一次規(guī)劃計(jì)算需要數(shù)周甚至數(shù)月；同時(shí)由于山區(qū)桿塔建設(shè)的特殊性，傳統(tǒng)算法未結(jié)合山區(qū)特點(diǎn)進(jìn)行考量，最終規(guī)劃結(jié)果難以實(shí)現(xiàn)山區(qū)桿塔建設(shè)的最優(yōu)化，即最經(jīng)濟(jì)設(shè)計(jì)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明旨在至少解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述技術(shù)問(wèn)題之一。

2、為此，本發(fā)明提供了一種山區(qū)桿塔最優(yōu)建設(shè)路徑選址方法。

3、本發(fā)明提供了一種山區(qū)桿塔最優(yōu)建設(shè)路徑選址方法，包括：

4、獲取建設(shè)地址的gis地圖信息；所述gis地圖信息至少包括山峰位置、山峰高度、障礙區(qū)位置和障礙區(qū)范圍；其中，所述障礙區(qū)為地形條件限制或政策法規(guī)限制需要進(jìn)行避讓的區(qū)域；

5、對(duì)建設(shè)地址進(jìn)行網(wǎng)格化處理，劃分為若干個(gè)柵格，形成網(wǎng)格地圖；

6、根據(jù)建設(shè)地址的網(wǎng)格地圖進(jìn)行版塊分割，對(duì)每個(gè)版塊分別進(jìn)行路徑設(shè)計(jì)；

7、隨機(jī)選擇一點(diǎn)作為起點(diǎn)，采用尋路算法以起點(diǎn)為基礎(chǔ)尋找初始最優(yōu)路徑；所述尋路算法采用f、g和h值標(biāo)注法對(duì)路徑移動(dòng)的成本進(jìn)行表示，其中，g表示上一節(jié)點(diǎn)移動(dòng)到當(dāng)前節(jié)點(diǎn)的實(shí)際成本，h表示當(dāng)前節(jié)點(diǎn)移動(dòng)到版塊邊緣的估計(jì)成本，f表示節(jié)點(diǎn)選擇總成本，即g與h的和；所述起點(diǎn)、當(dāng)前節(jié)點(diǎn)和目標(biāo)節(jié)點(diǎn)均以柵格為單位進(jìn)行表示；在當(dāng)前節(jié)點(diǎn)的相鄰節(jié)點(diǎn)中選擇節(jié)點(diǎn)選擇總成本最低的節(jié)點(diǎn)作為下一節(jié)點(diǎn)，直至當(dāng)前節(jié)點(diǎn)達(dá)到版塊邊緣；每確定一個(gè)下一節(jié)點(diǎn)，則對(duì)路徑距離進(jìn)行累計(jì)，得到初始最優(yōu)路徑的路徑距離；

8、采用dread模型對(duì)障礙區(qū)的威脅等級(jí)進(jìn)行判斷，根據(jù)障礙區(qū)范圍和威脅等級(jí)確定障礙區(qū)影響范圍；當(dāng)初始最優(yōu)路徑經(jīng)過(guò)障礙區(qū)影響范圍時(shí)，根據(jù)障礙區(qū)影響范圍進(jìn)行路徑繞行設(shè)計(jì)，得到最優(yōu)路徑，最優(yōu)路徑的路徑距離為初始最優(yōu)路徑的路徑距離與繞行距離的和；

9、進(jìn)行節(jié)點(diǎn)選擇和繞行時(shí)，判斷當(dāng)前節(jié)點(diǎn)是否為山峰，在節(jié)點(diǎn)為山峰時(shí)，判斷當(dāng)前山峰是否為版塊內(nèi)的最高峰，對(duì)山峰高度進(jìn)行累計(jì)，得到最優(yōu)路徑的累計(jì)高度；

10、對(duì)版塊中由若干個(gè)起點(diǎn)形成的若干條最優(yōu)路徑進(jìn)行篩選，篩選原則包括：丟棄未經(jīng)過(guò)版塊內(nèi)最高峰的路徑，選擇累計(jì)高度最高的最優(yōu)路徑作為本版塊內(nèi)的最優(yōu)路徑；

11、利用基于特征的圖像匹配算法對(duì)相鄰版塊內(nèi)的最優(yōu)路徑進(jìn)行拼接，得到建設(shè)地址的桿塔最優(yōu)建設(shè)路徑。

12、根據(jù)本發(fā)明上述技術(shù)方案的山區(qū)桿塔最優(yōu)建設(shè)路徑選址方法，還可以具有以下附加技術(shù)特征：

13、在上述技術(shù)方案中，所述采用尋路算法以起點(diǎn)為基礎(chǔ)尋找初始最優(yōu)路徑，包括：

14、判斷起點(diǎn)是否位于障礙區(qū)，若起點(diǎn)位于障礙區(qū)，則放棄該起點(diǎn)，重新選擇起點(diǎn)；

15、從起點(diǎn)柵格開(kāi)始，即起點(diǎn)為當(dāng)前節(jié)點(diǎn)，根據(jù)與起點(diǎn)柵格相臨的所有柵格的f值，選擇其中f值最小的至少一個(gè)柵格作為下一節(jié)點(diǎn)，對(duì)路徑距離進(jìn)行累計(jì)；

16、將下一節(jié)點(diǎn)作為當(dāng)前節(jié)點(diǎn)，判斷當(dāng)前節(jié)點(diǎn)是否到達(dá)版塊邊緣，若未到達(dá)版塊邊緣，則根據(jù)與當(dāng)前節(jié)點(diǎn)相臨的所有柵格的f值，選擇其中f值最小的至少一個(gè)柵格作為下一節(jié)點(diǎn)，對(duì)路徑距離進(jìn)行累計(jì)；若當(dāng)前節(jié)點(diǎn)已到達(dá)版塊邊緣，將篩選出各節(jié)點(diǎn)的連線作為初始最優(yōu)路徑，并形成路線圖，輸出路徑距離累計(jì)結(jié)果作為本條初始最優(yōu)路徑的路徑距離。

17、在上述技術(shù)方案中，所述尋路算法采用f、g和h值標(biāo)注法對(duì)路徑移動(dòng)的成本進(jìn)行表示，包括：

18、對(duì)每個(gè)柵格的g值和h值進(jìn)行賦值，其中，g值為根據(jù)地形和移動(dòng)方向賦予的上一節(jié)點(diǎn)移動(dòng)到當(dāng)前節(jié)點(diǎn)的實(shí)際成本，h值為當(dāng)前節(jié)點(diǎn)移動(dòng)到版塊邊緣的估計(jì)成本；

19、所述當(dāng)前節(jié)點(diǎn)移動(dòng)到版塊邊緣的估計(jì)成本為當(dāng)前節(jié)點(diǎn)與版塊邊緣的垂直距離以及當(dāng)前節(jié)點(diǎn)與版塊邊緣在垂直方向上的坡度之和。

20、在上述技術(shù)方案中，所述采用dread模型對(duì)障礙區(qū)的威脅等級(jí)進(jìn)行判斷，包括：

21、對(duì)障礙區(qū)的風(fēng)險(xiǎn)指標(biāo)進(jìn)行求和，將求和結(jié)果作為障礙區(qū)的威脅等級(jí)，所述風(fēng)險(xiǎn)指標(biāo)包括潛在損失、重現(xiàn)性、可利用性、受影響用戶和可發(fā)現(xiàn)性，每個(gè)風(fēng)險(xiǎn)指標(biāo)的取值范圍為0~1，則有：

22、

23、其中，表示障礙區(qū)的威脅等級(jí)，表示第m個(gè)風(fēng)險(xiǎn)指標(biāo)的取值。

24、在上述技術(shù)方案中，所述根據(jù)障礙區(qū)范圍和威脅等級(jí)確定障礙區(qū)影響范圍，包括：

25、以障礙區(qū)中心到障礙區(qū)最遠(yuǎn)邊緣的距離作為障礙區(qū)范圍的實(shí)際半徑；

26、根據(jù)障礙區(qū)范圍的實(shí)際半徑和威脅等級(jí)計(jì)算障礙區(qū)影響范圍半徑：

27、

28、其中，表示障礙區(qū)影響范圍半徑，表示障礙區(qū)范圍的實(shí)際半徑；

29、在障礙區(qū)中心以為半徑的圓形區(qū)域即為障礙區(qū)影響范圍；

30、當(dāng)初始最優(yōu)路徑經(jīng)過(guò)障礙區(qū)影響范圍時(shí)，沿障礙區(qū)影響范圍邊緣進(jìn)行路徑繞行直至初始最優(yōu)路徑不與障礙區(qū)影響范圍存在干涉。

31、在上述技術(shù)方案中，還包括：

32、每次繞行障礙區(qū)時(shí)，計(jì)算繞行權(quán)重消耗，對(duì)繞行權(quán)重消耗進(jìn)行累計(jì)；繞行權(quán)重消耗累計(jì)值超過(guò)權(quán)重消耗閾值時(shí)，放棄當(dāng)前路徑，重新進(jìn)行設(shè)計(jì)；

33、所述繞行權(quán)重消耗的計(jì)算方法包括：

34、

35、其中，表示繞行權(quán)重消耗，表示項(xiàng)目權(quán)重因子，項(xiàng)目權(quán)重因子越高，則本次項(xiàng)目成本投入越大，可選用的繞行路徑越長(zhǎng)。

36、在上述技術(shù)方案中，所述利用基于特征的圖像匹配算法對(duì)相鄰版塊內(nèi)的最優(yōu)路徑進(jìn)行拼接，得到建設(shè)地址的桿塔最優(yōu)建設(shè)路徑，包括：

37、分別提取兩個(gè)相鄰版塊中路線圖的特征點(diǎn)形成特征點(diǎn)集和；其中，表示一個(gè)版塊中第n個(gè)特征點(diǎn)，表示另一個(gè)版塊中第m個(gè)特征點(diǎn)；

38、通過(guò)bfmatcher匹配算法找到兩個(gè)特征點(diǎn)集之間的匹配點(diǎn)對(duì)，形成匹配點(diǎn)對(duì)集；其中，，；

39、根據(jù)匹配點(diǎn)對(duì)集m估計(jì)兩版塊之間的變換矩陣t，所述變換矩陣用于通過(guò)平移或旋轉(zhuǎn)將特征點(diǎn)集中的特征點(diǎn)映射到新的位置；

40、根據(jù)變換矩陣確定兩版塊中路徑的拼接方案。

41、在上述技術(shù)方案中，所述根據(jù)匹配點(diǎn)對(duì)集m估計(jì)兩版塊之間的變換矩陣，包括：

42、

43、其中，表示誤差函數(shù)，表示歐式距離；

44、通過(guò)最小化誤差函數(shù)，確定變換矩陣。

45、在上述技術(shù)方案中，還包括：

46、每個(gè)版塊具有16個(gè)側(cè)面，每個(gè)側(cè)面代表一種出線方向，進(jìn)行版塊拼接時(shí)，在相鄰版塊的若干條路徑中選擇與當(dāng)前版塊內(nèi)最優(yōu)路徑出線方向?qū)?yīng)的最優(yōu)路徑進(jìn)行拼接；

47、其中，所述版塊的16個(gè)側(cè)面為以版塊中心為起點(diǎn)發(fā)出的16條射線中相鄰兩條射線構(gòu)成的扇形區(qū)域所覆蓋的側(cè)面，任意兩條相鄰射線的夾角為22.5度。

48、在上述技術(shù)方案中，還包括：

49、估算每條桿塔最優(yōu)建設(shè)路徑的線材消耗；

50、其中，對(duì)于不存在相鄰山峰節(jié)點(diǎn)的山峰節(jié)點(diǎn)，采用山峰節(jié)點(diǎn)的平面距離乘以山體高度，得到山峰節(jié)點(diǎn)的線材消耗；

51、對(duì)于兩個(gè)不直接相鄰山峰節(jié)點(diǎn)之間的路段，采用兩山峰節(jié)點(diǎn)的平面距離作為該路段的線材消耗；

52、對(duì)于兩個(gè)直接相鄰山峰節(jié)點(diǎn)之間的路段，采用兩山峰之間的平面距離乘以兩山峰之間的高度差作為該路段的線材消耗。

53、綜上所述，由于采用了上述技術(shù)特征，本發(fā)明的有益效果是：

54、相較于傳統(tǒng)選址方法，本發(fā)明方法有效提升計(jì)算速度，同時(shí)本發(fā)明選址方法加入了障礙區(qū)計(jì)算，最終選擇的最優(yōu)建設(shè)路徑出圖和選址更加準(zhǔn)確，大幅縮減返工次數(shù)，提升桿塔建設(shè)路線選址效率；測(cè)算結(jié)果更加精準(zhǔn)，相較傳統(tǒng)算法準(zhǔn)確度提升18%以上，減少了冗余桿塔的浪費(fèi)，降低了建設(shè)成本。

55、本發(fā)明的附加方面和優(yōu)點(diǎn)將在下面的描述部分中變得明顯，或通過(guò)本發(fā)明的實(shí)踐了解到。