專(zhuān)利名稱(chēng)：一種輸電線路桿塔所在地理位置處的坡度確定方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于防雷工程技術(shù)領(lǐng)域，具體地說(shuō)涉及一種輸電線路桿塔所在地理位置處坡度的確定方法。
背景技術(shù)：
在輸電線路防雷保護(hù)技術(shù)領(lǐng)域中，避雷線與線路的保護(hù)角對(duì)輸電線路防雷電繞擊的影響較大，而在山區(qū)地形條件下的保護(hù)角直接受地形坡度的影響，保護(hù)角的真實(shí)值相對(duì)設(shè)計(jì)值要通過(guò)線路桿塔所在地理位置坡度值的修正。因此，確定線路桿塔所在地理位置坡度值對(duì)輸電線路防雷保護(hù)，降低線路雷擊跳閘率的意義很大。
傳統(tǒng)確定輸電線路桿塔所在地理位置坡度的方法主要有1、在現(xiàn)場(chǎng)利用坡度尺、儀等測(cè)量工具對(duì)坡長(zhǎng)、坡高進(jìn)行測(cè)量，通過(guò)三角函數(shù)計(jì)算求出該地的坡度。2、利用等高線地形圖或地形剖面圖，選取坡向線，根據(jù)線上的每段坡度和坡長(zhǎng)，并求出各段坡長(zhǎng)占全部坡長(zhǎng)的權(quán)重，計(jì)算出典型坡面的平均坡度。傳統(tǒng)方法存在的弊端主要有方法I需要到現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行測(cè)量，耗費(fèi)大量的人力物力，另外在許多惡劣的地形下，其精度不高；方法2中坡向線的確定存在著很大的人為主觀因素，即操作結(jié)果隨操作人員素質(zhì)、經(jīng)驗(yàn)的不同而異，操作結(jié)果具有隨機(jī)性和多樣性，從而導(dǎo)致操作結(jié)果的精確度較低。綜上所述，輸電線路桿塔所在地理位置處坡度的確定方法存在以上種種不足，嚴(yán)重影響后續(xù)線路防雷保護(hù)角的測(cè)定，也必然影響線路雷擊跳閘率的理論計(jì)算精確度，因此，在輸電線路雷電防護(hù)領(lǐng)域，亟需一種可以簡(jiǎn)單、準(zhǔn)確計(jì)算輸電線路桿塔所在地理位置處坡度的的方法。

發(fā)明內(nèi)容
為了克服上述現(xiàn)有確定方法存在的種種不足，實(shí)現(xiàn)輸電線路桿塔所在地理位置處坡度的求取，本發(fā)明提出的方法主要包括以下步驟步驟I :在三維地圖上確定輸電線路桿塔所處的地理位置，即；把含有用全球定位系統(tǒng)定位的輸電線路桿塔位置坐標(biāo)的二維線路線徑圖經(jīng)掃描得到光柵圖像，再和海拔高程數(shù)據(jù)地圖投影疊置分析通過(guò)對(duì)投影地理區(qū)域多重屬性的模擬，尋找和確定同時(shí)具有幾種地理屬性的位置，按照確定的地理坐標(biāo)，對(duì)其進(jìn)行邏輯交運(yùn)算，即X e A Π B (I)式中，X是輸電線路桿塔地理坐標(biāo)'K，B分別是二維線路線徑圖和海拔高程地圖。通過(guò)邏輯交運(yùn)算，得到三維地圖下代表輸電線路桿塔位置的基本柵格單元四角點(diǎn)坐標(biāo)，用基本柵格單元表示桿塔的地理位置，其精度由柵格的大小決定；步驟2 :求取輸電線路桿塔所在地理位置處基本柵格單元的法向量，即利用含有輸電線路桿塔地理位置信息的三維地圖的坐標(biāo)系統(tǒng)，先確定所求桿塔位置的基本柵格單元四個(gè)相鄰柵格點(diǎn)的地理坐標(biāo)，再根據(jù)四個(gè)相鄰柵格點(diǎn)的地理坐標(biāo)求得基本柵格單元確定的地表基本單元的對(duì)角向量3， 的空間三維坐標(biāo)，最后依據(jù)空間解析幾何原理，通過(guò)基本向量 就可以確定基本柵格單元的空間特性，計(jì)算向量 的向量積就可得到所求輸電線路桿塔位置處基本柵格單元的法向量孓；步驟3 :求取輸電線路桿塔所在地理位置處的坡度，即根據(jù)地表面任一點(diǎn)的坡度等于過(guò)該點(diǎn)的切平面與水平地面的夾角，通過(guò)計(jì)算輸電線路桿塔地理位置處的柵格模型基本地表單元的法相量萬(wàn)與i軸的夾角即可得到，而此夾角的余弦等于該法向量與i軸方向單位向量的數(shù)量積與模的乘積之商，所以通過(guò)求反余弦運(yùn)算可以求得該坡度值。本發(fā)明有益效果是，本發(fā)明方法可以很容易地確定輸電線路桿塔所在地理位置處的坡度，減少了現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量的工作量，有利于準(zhǔn)確計(jì)算輸電線路每段的防雷保護(hù)角，為線路防雷措施的設(shè)計(jì)、制定提供精確的桿塔地理數(shù)據(jù)。下面結(jié)合附圖及實(shí)施例進(jìn)一步闡述本發(fā)明內(nèi)容。


圖I是輸電線路桿塔所在地理位置處的三維分布示意圖；圖2是代表輸電線路桿塔地理位置的柵格示意圖；圖3是代表輸電輸電線路桿塔地理位置的柵格四角點(diǎn)及對(duì)角三維坐標(biāo)示意圖；圖4是輸電輸電線路桿塔地理位置的坡度角示意圖。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明提出的方法主要包括以下步驟步驟I :在三維地圖上確定輸電線路桿塔所處的地理位置。把含有用GPS定位的輸電線路桿塔位置坐標(biāo)的二維線路線徑圖經(jīng)掃描得到光柵圖像，再和海拔高程數(shù)據(jù)地圖投影疊置分析通過(guò)對(duì)投影地理區(qū)域多重屬性的模擬，尋找和確定同時(shí)具有幾種地理屬性的位置，按照確定的地理坐標(biāo)，對(duì)其進(jìn)行邏輯交運(yùn)算，即X e A Π B(I)式中，X是輸電線路桿塔地理坐標(biāo);Α，B分別是二維線路線徑圖和海拔高程地圖。通過(guò)邏輯交運(yùn)算，得到三維地圖下代表輸電線路桿塔位置的基本柵格單元四角點(diǎn)坐標(biāo)，用基本柵格單元表示桿塔的地理位置，其精度由柵格的大小決定。步驟2 :求取輸電線路桿塔所在地理位置處基本柵格單元的法向量。利用含有輸電線路桿塔地理位置信息的三維地圖的坐標(biāo)系統(tǒng)，確定所求桿塔位置的基本柵格單元四個(gè)相鄰柵格點(diǎn)的地理坐標(biāo)分別記為月，;，4W，4U+1，其空間三維坐標(biāo)可以通過(guò)公式(2)得到，基本柵格單元確定的地表基本單元的對(duì)角向量 的空間三維坐標(biāo)可以通過(guò)公式(3)求得，根據(jù)空間解析幾何原理，通過(guò)基本向量3， 就可以確定基本柵格單元的空間特性，通過(guò)公式(4)計(jì)算向量3， 的向量積就可得到所求輸電線路桿塔位置處基本柵格單元的法向量孓。Pl j = (x0 + (/' -1) * Δχ,少。+ (J -1) * Ay, Zij )(i = 1，2，· · ·，Μ)(2)(j = 1，2，· · ·，N)式中，Δχ, Ay為柵格模型的基本單位長(zhǎng)度；(X(l，y0)為原點(diǎn)坐標(biāo)。
權(quán)利要求
1.一種輸電線路桿塔所在地理位置處的坡度確定方法，其特征在于，所述方法包括下述步驟步驟I :在三維地圖上確定輸電線路桿塔所處的地理位置，即；把含有用全球定位系統(tǒng)定位的輸電線路桿塔位置坐標(biāo)的二維線路線徑圖經(jīng)掃描得到光柵圖像，再和海拔高程數(shù)據(jù)地圖投影疊置分析通過(guò)對(duì)投影地理區(qū)域多重屬性的模擬，尋找和確定同時(shí)具有幾種地理屬性的位置，按照確定的地理坐標(biāo)，對(duì)其進(jìn)行邏輯交運(yùn)算，即 X e A η B(I) 式中，X是輸電線路桿塔地理坐標(biāo);Α，B分別是二維線路線徑圖和海拔高程地圖。通過(guò)邏輯交運(yùn)算，得到三維地圖下代表輸電線路桿塔位置的基本柵格單元四角點(diǎn)坐標(biāo)，用基本柵格單元表示桿塔的地理位置，其精度由柵格的大小決定； 步驟2 :求取輸電線路桿塔所在地理位置處基本柵格單元的法向量，即利用含有輸電線路桿塔地理位置信息的三維地圖的坐標(biāo)系統(tǒng)，先確定所求桿塔位置的基本柵格單元四個(gè)相鄰柵格點(diǎn)的地理坐標(biāo)，再根據(jù)四個(gè)相鄰柵格點(diǎn)的地理坐標(biāo)求得基本柵格單元確定的地表基本單元的對(duì)角向量3， 的空間三維坐標(biāo)，最后依據(jù)空間解析幾何原理，通過(guò)基本向量α,石就可以確定基本柵格單元的空間特性，計(jì)算向量3， 的向量積就可得到所求輸電線路桿塔位置處基本柵格單元的法向量孓； 步驟3 :求取輸電線路桿塔所在地理位置處的坡度，即根據(jù)地表面任一點(diǎn)的坡度等于過(guò)該點(diǎn)的切平面與水平地面的夾角，通過(guò)計(jì)算輸電線路桿塔地理位置處的柵格模型基本地表單元的法相量g與5軸的夾角即可得到，而此夾角的余弦等于該法向量與5軸方向單位向量的數(shù)量積與模的乘積之商，所以通過(guò)求反余弦運(yùn)算可以求得該坡度值。
全文摘要
一種輸電線路桿塔所在地理位置處的坡度確定方法，首先利用現(xiàn)有的二維輸電線路桿塔分布圖和海拔高程地圖，通過(guò)投影疊置分析得到輸電線路桿塔的三維分布圖并確定桿塔在三維地圖上的地理坐標(biāo)；然后通過(guò)求取輸電線路桿塔所在地理位置處基本柵格單元的對(duì)角向量積得到該柵格單元的法向量，最后根據(jù)輸電線路桿塔所在地理位置處的坡度角等于該處的柵格模型基本地表單元的法相量與坐標(biāo)軸的夾角的原理，利用此夾角的余弦等于該法向量與軸方向單位向量的數(shù)量積與模的乘積之商，通過(guò)求反余弦運(yùn)算可以求得該坡度值。本發(fā)明節(jié)省了人力物力，提高了輸電線路桿塔位置點(diǎn)坡度的測(cè)量精度，有利于準(zhǔn)確計(jì)算輸電線路每段的防雷保護(hù)角，提高線路防雷水平。
文檔編號(hào)G01C9/00GK102645204SQ20121012389
公開(kāi)日2012年8月22日 申請(qǐng)日期2012年4月25日 優(yōu)先權(quán)日2012年4月25日
發(fā)明者侯亞非, 周仿榮, 王磊, 申元, 趙現(xiàn)平, 陳磊, 雷園園, 馬儀, 馬御棠, 黃然 申請(qǐng)人:云南電力試驗(yàn)研究院(集團(tuán))有限公司電力研究院, 云南電網(wǎng)公司技術(shù)分公司