一种基于遥感图像识别的变电站站址优选方法与流程

本发明涉及变电站选址，尤其涉及一种基于遥感图像识别的变电站站址优选方法。

背景技术：

1、传统变电站选址选择通常采用人工踏勘与计算机辅助选址相结合的模式。首先，设计人员结合地形图和已有的专题数据，如：气象条件、规划区、矿区、基本农田等，进行室内站址选择。由于地形图携带的信息不能完全反映现场地物的实际分布情况，设计人员需要进行现场踏勘，再进行站址优化。通常，可行的站址有多个，设计人员基于自身经验对多个候选站址进行成本比较，综合考虑各种因素后做出决策。

2、然而，由于设计人员无法遍历所有可行的站址，且各设计人员的经验和技术水平不同，因此导致最终的推荐的站址方案可能不是变电站选址的最优解，从而降低选址效率，同时增加了变电站选址成本。

技术实现思路

1、为解决上述技术问题，本发明提供了一种基于遥感图像识别的变电站站址优选方法，其特征在于，包括以下步骤：

2、s1.获取变电站的站址形状、尺寸与选址区域，在该选址区域内采集遥感卫星图像、数字高程数据与矢量专题数据，并建立栅格网络；

3、s2.根据选址区域栅格的遥感卫星图像，对栅格网络中各个栅格点的地物要素进行识别，并根据各个栅格点的识别结果与预设的地物成本因素，对各个栅格点的地物要素进行地物成本赋值；

4、s3.根据选址区域栅格的数字高程数据，计算获得栅格网络中各个栅格点的坡度，根据各个栅格点的坡度计算结果与预设的地形成本因素，对各个栅格点的坡度进行地形成本因素赋值，并基于预设的安全坡度与所述站址面积，结合矢量专题数据对栅格网络中各个栅格点的坡度进行可行性判断，得到可行选址区域栅格；

5、s4.根据可行选址区域栅格，基于变电站站址形状与尺寸，按给定步长或北偏角滑动搜索得到可行选站站址，所述可行站址不侵占不可行选址区域栅格，所述站址北偏角方向为正北方向，北偏角可按一定级差进行调整；

6、s5.对可行选站站址与周边区域的栅格网络进行建筑群分析，得到建筑群区域栅格；

7、s6.根据变电站进出线信息与建筑群区域栅格，沿进出线方向，由中间向两侧按出线间隔进行等间隔布置，计算可用通道并校核是否满足变电站进出线信息，若出线要无法满足变电站进出线信息，则重复步骤s4-s6，反之执行步骤s7；所述变电站进出线信息包括：电压等级、回路数、横担宽度、拆迁距离、通道预留宽度；

8、s7.根据可行选站站址，分别进行站址挖填方量成本计算，得到站址填挖方成本；

9、s8.根据可行选站站址，进行进站道路规划与成本计算，得到进站道路规划与进站道路成本；

10、s9.基于步骤s7与s8中成本计算结果，构建变电站选址成本目标模型，通过穷举搜索算法历所有可行的变电站站址，获得成本最优的变电站站址。

11、进一步的，所述矢量专题数据至少包括基本农田矢量数据、一级林地矢量数据、地震带矢量数据、环境保护区矢量数据与城乡规划区矢量数据。

12、进一步的，所述步骤s3包括以下步骤：

13、s301.采集选址区域的数字高程数据，对目标选址区域进行栅格划分，得到目标选址区域的栅格网络；

14、s302.计算获得选址区域栅格网络中各个栅格的坡度值，并与预设的安全坡度进行比较，将大于所述安全坡度的相邻栅格节点联通为若干个联通区域；

15、s303.根据选址区域的数字高程数据，计算得到各个联通区域的面积，基于站址面积对联通区域进行可行性判断，将联通区域面积小于站址面积的栅格与包含矢量专题数据的栅格求并集，且识别为不可行区域栅格；

16、s304.将所述不可行区域栅格与选址区域栅格叠加比较，得到可行选址区域栅格。

17、进一步的，步骤s5中所述建筑群分析采用基于邻接算子的建筑群分析方法，具体包括以下步骤：

18、s501.在可行选址区域内建立窗格网络，计算每个窗格的建筑系数，并与建筑系数阈值比较，识别得到可行选址区域内所有的建筑窗格，具体的建筑系数比较模型为：

19、

20、其中t为建筑系数，v为建筑窗格中建筑栅格的数量；u为建筑窗格中栅格的总量；a为建筑系数阈值，所述建筑系数阈值通过现场实际；所述建筑系数阈值根据窗格内建筑拆迁成本确定；所述窗格步长大于可行选址区域栅格步长，一个窗格内包括至少两个可行选址区域栅格；

21、s502.根据识别得到的建筑窗格，确定待检查建筑窗格集合，并将每个待检查建筑窗格的检测系数初始化，随机选择多个所述待检查建筑窗格作为搜索起点，建立初始建筑群集合，所述检测系数用于表示建筑窗格的检索状态，检测系数为0，则表示当前建筑窗格未检测，检测系数为1，则表示当前建筑窗格已检测，并将检测系数初始化为0；；

22、s503.从起点出发，利用邻接算子向四周扩散搜索，所述四周扩散搜索为以起点窗格为中心，分别向起点窗格同一水平面的上、下、左、右四个方向进行搜索，将相邻的建筑窗格加入相应的建筑群集合，合并检测系数为1的窗格，持续进行扩散直到无新窗格加入；

23、所述邻接算子用于判别相邻窗格是否均为建筑窗格，其计算公式可表示为：

24、eij＝tij·tij+1

25、其中，e为建筑窗格联通系数，若为1，则相邻建筑窗格联通，反之则不联通；tij为横向第i、纵向第j个窗格的建筑系数；

26、s504.对所有建筑窗格进行连通度计算，根据建筑群阈值确定建筑群，最终得到选址区域内的建筑群区域栅格。

27、进一步的，步骤s7中所述站址挖填方量计算包括以下步骤：

28、s701.基于挖填方平衡原则，通过gis数字高程数据计算得到可行选站站址区域的挖填方量；

29、s702.在可行选站站址区域内外，根据固定步长与放坡角度进行放坡判决与计算，得到可行选站站址区域的挡土墙量；

30、s703.对可行选址区域进行平整造价建模，计算得到可行选址区域的填挖方成本。所述平整造价模型表示为：

31、costmin(volume)＝f*p1+(c-f)*p2+d*p4+s1*p5+s2*p6,c>f；

32、costmin(volume)＝f*p1+(f-c)*p3+d*p4+s1*p5+s2*p6,c<f；

33、其中costmin(volume)为可行选址区域的填挖方成本；c为土地平整挖方量，单位为m3；f为土地平整填方量，单位为m3；d为挡土墙量，单位为m3；s1为站址占地面积，单位m；s2为站址内房屋拆迁面积；p1为挖填方平衡，即c＝f时，挖填方综合单价，单位为元/m3；p2为挖方量大于填方量，即c>f时，余土外运单价，单位为元/m3；p3为挖方量小于填方量，即c<f时，外购土方单价，单位为元/m3；p4为档土墙单价，单位为元/m3；p5为征地单价，单位为元/m2；p6为房屋拆迁单价，单位为元/m2。

34、进一步的，步骤s702中所述放坡判决与计算通过按一定步长d和设置的放坡角度α进行挖方或按放坡角度β进行填方；

35、若挖填方后，该步长下的坡面未进入禁止建设区域和洪水淹没线，则判断该坡面可行，可以进行挖填方；

36、若坡面进入禁止建设区域和洪水位淹没线，则判断该坡面不可行，改为采用档墙形式，所述挡墙采用重力式钢筋混凝土挡墙。

37、进一步的，为满足环保要求，坡面投影面面积应不大于站址总占地面积3％。若大于总占地面积3％，则改为挡墙形式。可按一定步长d搜索挖方或填方量大的区域进行档墙替换，直至满足3％的要求为止。

38、同时考虑上述条件，直至挖填方平衡，若不能实现挖填方平衡，则考虑挖方大于填方的情况。禁止出现挖方小于填方，外购土方的情况。

39、进一步的，步骤s8中所述进站道路计算根据站址位置和周边道路分布情况，结合基于成本的最短路径算法进行进站道路成本计算，其计算模型为：

40、costmin(road)＝f’*p4；

41、其中，costmin(road)为最优道路造价；f’为最优道路长度；p4为综合道路造价。

42、进一步的，步骤s9所述成本目标模型基于穷举搜索算法构建，其模型可表示为：

43、f＝costmin(volume)+costmin(road)；

44、其中f为最优变电站站址，costmin(volume)为可行选址区域的填挖方成本，costmin(road)为最优道路造价。

45、本发明的有益效果是：

46、通过提供一种基于遥感图像识别的变电站站址优选方法，利用遥感卫星图像与gis分析技术，通过坡度判断与禁止区域识别确定可行选址区域，设计了基于邻接算子的建筑群识别方法，优化了进出线通道规划、进站道路成本与挖填方成本计算方法，引入变电站进出线道路因素作为成本因子，以成本最优为目标，实现变电站站址的智能优选，帮助设计人员在室内阶段快速实现站址选择，提高选址效率，降低选址成本。