本發(fā)明屬于輸電線路在線監(jiān)測(cè)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種輸電線路走廊雪深監(jiān)測(cè)預(yù)警方法。

背景技術(shù)：

我國(guó)是發(fā)生輸電線路冰雪事故較多的國(guó)家之一，冰雪事故已嚴(yán)重威脅了我國(guó)電力系統(tǒng)的安全運(yùn)行，并造成了巨大的經(jīng)濟(jì)損失。華中的湖北、湖南、江西、河南等省及三峽地區(qū)，西南的云南、貴州、四川，華北的河北、山西及京津唐地區(qū)，西北的青海、寧夏等省都發(fā)生過輸電線路覆冰事故。隨著西部大開發(fā)、西電東送電力發(fā)展戰(zhàn)略的實(shí)施，特高壓1000KV交流電和±800KV直流輸電工程等的籌劃建設(shè)，將會(huì)有更多的超高壓、特高壓輸電線路經(jīng)過峽谷、河流、微氣象及雨凇多發(fā)地區(qū)。如果不加以防治，由輸電線路冰雪危害造成的電網(wǎng)事故將不可避免。

冰雪對(duì)線路的危害有過負(fù)荷、覆冰舞動(dòng)和脫冰跳躍、絕緣子冰閃等幾種，會(huì)造成桿塔變形、倒塔、導(dǎo)線斷股、金具和絕緣子損壞、絕緣子閃絡(luò)等事故,導(dǎo)致大面積停電，且事故多發(fā)生在嚴(yán)冬季節(jié)，大雪封山，公路結(jié)凍，難于搶修，造成長(zhǎng)時(shí)間停電。因此，輸電線路冰雪災(zāi)害是許多國(guó)家電網(wǎng)系統(tǒng)所面臨的嚴(yán)重威脅之一。影響輸電線路冰雪災(zāi)害的因素一般有風(fēng)速、降水率、過冷卻水滴直徑、降水時(shí)間、導(dǎo)線半徑、過冷卻水滴捕獲系數(shù)、空氣濕度、凍結(jié)系數(shù)、空氣運(yùn)動(dòng)黏度等。在實(shí)際應(yīng)用過程中，很多參數(shù)是無法通過監(jiān)測(cè)得到的，并且各參數(shù)會(huì)隨著地理、空間、時(shí)間變化而變化，難以獲取各個(gè)參數(shù)的精確值。因此，基于衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)的動(dòng)態(tài)雪深反演監(jiān)測(cè)指標(biāo)可考慮天氣、溫度、濕度、風(fēng)速這些參數(shù)條件，按照雪深形成的覆冰類型進(jìn)行預(yù)測(cè)。使之能夠通過可監(jiān)測(cè)參數(shù)和實(shí)驗(yàn)室經(jīng)驗(yàn)值，達(dá)到實(shí)時(shí)精確監(jiān)測(cè)地表溫度變化的目的，對(duì)最不利的輸電線路冰雪情況進(jìn)行預(yù)測(cè)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明構(gòu)建一種輸電線路走廊雪深監(jiān)測(cè)預(yù)警方法，針對(duì)不同地區(qū)，不同季節(jié)的積雪，其物理性質(zhì)的不同，提出動(dòng)態(tài)反演雪深方法，本方法的基本思想是獲取“遙感”雪蓋和“觀測(cè)”雪蓋，在此基礎(chǔ)上獲得“融合”雪蓋，建立時(shí)空動(dòng)態(tài)的雪蓋可信度指數(shù)，并針對(duì)不同指數(shù)值，提出“時(shí)空距離權(quán)重法”計(jì)算動(dòng)態(tài)反演系數(shù)，從而得到動(dòng)態(tài)反演雪深。這里，需注意兩種特殊情況，在測(cè)站稀疏的地區(qū)或夏季，常出現(xiàn)觀測(cè)無雪，但遙感反演有雪的情況，此時(shí)應(yīng)該以遙感結(jié)果為主要參考依據(jù)，即認(rèn)為有雪，但其反演系數(shù)確定可參考該地區(qū)一定期限內(nèi)有雪時(shí)的平均反演系數(shù)。另一種情況是，當(dāng)觀測(cè)有雪時(shí)，不管遙感反演是否有雪，這樣的區(qū)域都應(yīng)予以保留，即認(rèn)為該區(qū)域格點(diǎn)有雪，確定其反演系數(shù)時(shí)，可依據(jù)該格點(diǎn)與最近有雪站點(diǎn)的距離作為權(quán)重，結(jié)合該時(shí)次用插值方法得到的反演系數(shù)及其有雪時(shí)的均值來共同決定反演系數(shù)?？梢跃_的反演近地表空氣溫度。得出想要的各類氣象要素?cái)?shù)據(jù)。

為解決以上技術(shù)問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下：

一種輸電線路走廊雪深監(jiān)測(cè)預(yù)警方法，包括以下步驟：

步驟1：數(shù)據(jù)處理

獲取初步的觀測(cè)格點(diǎn)雪深:利用氣象學(xué)上應(yīng)用較普遍的Cressman插值方法將測(cè)站雪深插到0.225°網(wǎng)格點(diǎn)上,并去除小于0的虛假格點(diǎn)雪深,得到初步的觀測(cè)格點(diǎn)雪深Do(x,y,t)。這里將負(fù)值剔除。

獲取初步的格點(diǎn)反演系數(shù)及其年均值:首先，利用NSIDC提供的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換工具EASE-Grid投影的SSM/I亮溫?cái)?shù)據(jù)(25km分辨率)轉(zhuǎn)換成等經(jīng)緯度投影亮溫?cái)?shù)據(jù)(0.225°分辨率)；其次,獲取中國(guó)范圍內(nèi)各通道逐日(1987年7月一2009年11月)亮溫?cái)?shù)據(jù),缺測(cè)的點(diǎn)用之前時(shí)次升軌和降軌數(shù)據(jù)補(bǔ)齊,并計(jì)算19和37GHz水平極化亮溫差ΔT(x,y,t)；最后,利用式

A₀(x,y,t)＝D₀(x,y,t)/ΔT(x,y,t)

獲取初步的格點(diǎn)反演系數(shù)A₀(x,y,t),并進(jìn)一步得到其年內(nèi)有雪時(shí)的均值A(chǔ)_0m(x,y)。這里,保留ΔT(x,y,t)<0即A₀(x,y,t)<O的格點(diǎn),因?yàn)閷?shí)際上亮溫差小于0并不意味著一定無雪(尤其在東部地區(qū)),初步的格點(diǎn)反演系數(shù)暫時(shí)先保留這樣的格點(diǎn),后面再使用一定的方法從中篩選出有雪的點(diǎn),有利于提高東部地區(qū)的反演精度。

獲取逐日“遙感”雪蓋:利用積雪分類樹方法(Grody.etal,1996),獲取未考慮測(cè)站實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)的逐日純“遙感”雪蓋。

獲取逐日“觀測(cè)”雪蓋:根據(jù)某日距離某格點(diǎn)最近的站觀測(cè)雪深是否大于0,來判斷該日該格點(diǎn)觀測(cè)是否有雪,這樣,獲得未考慮遙感數(shù)據(jù)的逐日純“觀測(cè)”雪蓋。這樣得到的“觀測(cè)”雪蓋在中東部地區(qū)比用空間插值方法得到的雪蓋更為合理,而后者會(huì)出現(xiàn)許多虛假的有雪區(qū)域。而在西部得到的“觀測(cè)”雪蓋往往偏小,但可以根據(jù)“遙感”雪蓋糾正。

計(jì)算每日各格點(diǎn)離最近有雪站的距離r(x,y,t)。

步驟2：計(jì)算雪蓋可信度指數(shù)并獲得"融合”雪蓋

根據(jù)遙感雪蓋和觀測(cè)雪蓋的不同組合關(guān)系(存在4種組合關(guān)系:遙感和觀測(cè)都有雪,遙感有雪觀測(cè)無雪,遙感無雪觀測(cè)有雪以及遙感和觀測(cè)都無雪),計(jì)算出雪蓋可信度指數(shù)I(x,y,t),以上4種組合關(guān)系分別對(duì)應(yīng)I(x,y,t)等于3、2、1和0。將雪蓋可信度指數(shù)的區(qū)域(即“遙感”雪蓋和“觀測(cè)”雪蓋),共同組成動(dòng)態(tài)反演方法所需的“融合”雪蓋。其中,I(x,y,t)＝3有雪和I(x,y,t)＝0無雪的區(qū)域可信度較高,在西部臺(tái)站稀疏地區(qū)的區(qū)域I(x,y,t)＝2比I(x,y,t)＝l的區(qū)域可信度髙,而在東部臺(tái)站密集地區(qū)I(x,y,t)＝1的區(qū)域比I(x,y,t)＝2的區(qū)域可信度高。

步驟3：針對(duì)不同的雪蓋可信度指數(shù),提出“時(shí)空距離權(quán)重法”獲取動(dòng)態(tài)反演所需的權(quán)重系數(shù)R(x,y,t)

初步的格點(diǎn)反演系數(shù)是時(shí)空動(dòng)態(tài)變化的,這是其優(yōu)勢(shì),但它是由測(cè)站數(shù)據(jù)空間插值得到的,而在西部地區(qū)測(cè)站稀少,當(dāng)日有雪的站就更稀少,致使西部遙感有雪的地區(qū)常得不到反演系數(shù)或得到的反演系數(shù)可信度低(因其距離有雪站的空間距離太遠(yuǎn)),此時(shí)可參考無時(shí)間變化的經(jīng)驗(yàn)值(某時(shí)段的平均值)來解決這一問題,即可適當(dāng)使用初步的格點(diǎn)反演系數(shù)A₀(x,y,t)年內(nèi)有雪時(shí)的均值A(chǔ)_0m(x,y)作為一定參考,因?yàn)锳_0m(x,y)有值的區(qū)域要比A₀(x,y,t)多而且穩(wěn)定。某格點(diǎn)距離有雪站的空間距離越遠(yuǎn),越應(yīng)更多地參考該點(diǎn)的“經(jīng)驗(yàn)值”A_0m(x,y),而不是“觀測(cè)值”A₀(x,y,t)。最終使用時(shí)空動(dòng)態(tài)變化的A₀(x,y,t)及無時(shí)間變化的年均值A(chǔ)_0m(x,y)共同決定反演系數(shù)。權(quán)重系數(shù)R和1-R實(shí)際上代表在多大程度上使用這兩者的結(jié)果。

A.觀測(cè)有雪(即I(x,y,t)＝3或I(x,y,t)＝1)時(shí),首先,確定測(cè)站數(shù)據(jù)影響半徑r0。:趙亮等(2010)給出了中國(guó)境內(nèi)各格點(diǎn)到相鄰最近觀測(cè)站點(diǎn)的空間距離分布,最大值為403.8km,為了使測(cè)站數(shù)據(jù)充分發(fā)揮作用,設(shè)定測(cè)站數(shù)據(jù)影響半徑＝403.8km；然后,計(jì)算權(quán)重系數(shù)

R(x,y,t)＝r(x,y,t)/r0

其中,r(x,y,t)為之前計(jì)算的該日各格點(diǎn)離最近有雪站的距離。由于這里測(cè)站數(shù)據(jù)影響半徑r0取為格點(diǎn)離站點(diǎn)的最大可能距離,所以,這里一定滿足0≤R(x,y,t)≤1，此時(shí)其反演系數(shù)將由“觀測(cè)值”A₀(x,y,t)(使用了該日測(cè)站雪深插值結(jié)果)和“經(jīng)驗(yàn)值”A_0m(x,y)(初步反演系數(shù)年均值)共同決定。

B.遙感有雪,觀測(cè)無雪(I(x,y,t)＝2)且年平均格點(diǎn)反演系數(shù)A_0m(x,y)〉0時(shí),令權(quán)重系數(shù)R(x,y,t)＝l,即其反演系數(shù)將由"經(jīng)驗(yàn)值”A_0m(x,y)代替。

步驟4、計(jì)算動(dòng)態(tài)反演系數(shù)

當(dāng)R(x,y,t)有值時(shí),利用權(quán)重法計(jì)算動(dòng)態(tài)反演系數(shù)

A(x,y,t)＝(1-R(x,y,t))xA₀(x,y,t)+R(x,y,t)xA_0m(x,y)

式中,存在兩種極限情況:當(dāng)R(x,y,t)＝0時(shí)即格點(diǎn)與有雪站點(diǎn)位置重合時(shí),完全由該日該格點(diǎn)初步的反演系數(shù)A₀(x,y,t)作為動(dòng)態(tài)反演系數(shù)A(x,y,t)；而當(dāng)R(x,y,t)＝l時(shí),即格點(diǎn)位于測(cè)站數(shù)據(jù)影響半徑邊緣時(shí),完全由該位置的初步反演系數(shù)年均值A(chǔ)_0m(x,y)作為動(dòng)態(tài)反演系數(shù)A(x,y,t)。而在大多數(shù)情況下,最終的動(dòng)態(tài)反演系數(shù)由初步的反演系數(shù)A₀(x,y,t)和其年均值A(chǔ)_0m(x,y)及該格點(diǎn)離最近有雪站的距離r(x,y,t)(決定權(quán)重系數(shù)R(x,y,t)大小)來共同決定。

B.對(duì)于遙感有雪，觀測(cè)無雪(I(x,y,t)＝2)，而年平均格點(diǎn)反演系數(shù)A_0m(x,y)≤0，則動(dòng)態(tài)反演系數(shù)由最近有雪格點(diǎn)(x',y')的年均值代替，即A(x,y,t)＝A_0m(x',y')。

C.確定為無雪(雪蓋可信度I(x,y,t)＝0)的格點(diǎn)，令A(yù)(x,y,t)＝0。

步驟5：計(jì)算雪深

D(x,y,t)＝A(x,y,t)×ΔT(x,y,t)

本發(fā)明的有益效果：

基于衛(wèi)星遙感的輸電線路走廊雪深監(jiān)測(cè)預(yù)警方法，通過建立合適的數(shù)據(jù)融合優(yōu)化模型，采用地面數(shù)據(jù)點(diǎn)可以對(duì)遙感反演的地表溫度結(jié)果進(jìn)行修正，該方法考慮了地表類型與遙感模型中的各種大氣參數(shù)以及比輻射率的變化影響，不僅可以提升遙感反演的精度，并且通過驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)和不同間隔取樣的結(jié)果表明，該方案具有可靠的穩(wěn)定性，可利用該方法建立地面數(shù)據(jù)與遙感數(shù)據(jù)的動(dòng)態(tài)模型，達(dá)到實(shí)時(shí)精確地監(jiān)測(cè)地表溫度變化的目的。通過該方法可及時(shí)發(fā)現(xiàn)和及早干預(yù)存在隱患或發(fā)生危險(xiǎn)的線路，確保電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行。

附圖說明

圖1為本發(fā)明輸電線路走廊雪深監(jiān)測(cè)預(yù)警方法的雪深動(dòng)態(tài)反演流程圖。

具體實(shí)施方式

為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施方式僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。

圖1為本發(fā)明輸電線路走廊雪深監(jiān)測(cè)預(yù)警方法的雪深動(dòng)態(tài)反演流程圖。所述方法包括以下步驟：

步驟1：數(shù)據(jù)處理

獲取初步的觀測(cè)格點(diǎn)雪深:利用氣象學(xué)上應(yīng)用較普遍的Cressman插值方法將測(cè)站雪深插到0.225°網(wǎng)格點(diǎn)上,并去除小于0的虛假格點(diǎn)雪深,得到初步的觀測(cè)格點(diǎn)雪深Do(x,y,t)。這里將負(fù)值剔除。

獲取初步的格點(diǎn)反演系數(shù)及其年均值:首先，利用NSIDC提供的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換工具EASE-Grid投影的SSM/I亮溫?cái)?shù)據(jù)(25km分辨率)轉(zhuǎn)換成等經(jīng)緯度投影亮溫?cái)?shù)據(jù)(0.225°分辨率)；其次,獲取中國(guó)范圍內(nèi)各通道逐日(1987年7月一2009年11月)亮溫?cái)?shù)據(jù),缺測(cè)的點(diǎn)用之前時(shí)次升軌和降軌數(shù)據(jù)補(bǔ)齊,并計(jì)算19和37GHz水平極化亮溫差ΔT(x,y,t)；最后,利用式

A₀(x,y,t)＝D₀(x,y,t)/ΔT(x,y,t)

獲取初步的格點(diǎn)反演系數(shù)A₀(x,y,t),并進(jìn)一步得到其年內(nèi)有雪時(shí)的均值A(chǔ)_0m(x,y)。這里,保留ΔT(x,y,t)<0即A₀(x,y,t)<O的格點(diǎn),因?yàn)閷?shí)際上亮溫差小于0并不意味著一定無雪(尤其在東部地區(qū)),初步的格點(diǎn)反演系數(shù)暫時(shí)先保留這樣的格點(diǎn),后面再使用一定的方法從中篩選出有雪的點(diǎn),有利于提高東部地區(qū)的反演精度。

獲取逐日“遙感”雪蓋:利用積雪分類樹方法(Grody.etal,1996),獲取未考慮測(cè)站實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)的逐日純“遙感”雪蓋。

獲取逐日“觀測(cè)”雪蓋:根據(jù)某日距離某格點(diǎn)最近的站觀測(cè)雪深是否大于0,來判斷該日該格點(diǎn)觀測(cè)是否有雪,這樣,獲得未考慮遙感數(shù)據(jù)的逐日純“觀測(cè)”雪蓋。這樣得到的“觀測(cè)”雪蓋在中東部地區(qū)比用空間插值方法得到的雪蓋更為合理,而后者會(huì)出現(xiàn)許多虛假的有雪區(qū)域。而在西部得到的“觀測(cè)”雪蓋往往偏小,但可以根據(jù)“遙感”雪蓋糾正。

計(jì)算每日各格點(diǎn)離最近有雪站的距離r(x,y,t)。

步驟2：計(jì)算雪蓋可信度指數(shù)并獲得"融合”雪蓋

根據(jù)遙感雪蓋和觀測(cè)雪蓋的不同組合關(guān)系(存在4種組合關(guān)系:遙感和觀測(cè)都有雪,遙感有雪觀測(cè)無雪,遙感無雪觀測(cè)有雪以及遙感和觀測(cè)都無雪),計(jì)算出雪蓋可信度指數(shù)I(x,y,t),以上4種組合關(guān)系分別對(duì)應(yīng)I(x,y,t)等于3、2、1和0。將雪蓋可信度指數(shù)的區(qū)域(即“遙感”雪蓋和“觀測(cè)”雪蓋),共同組成動(dòng)態(tài)反演方法所需的“融合”雪蓋。其中,I(x,y,t)＝3有雪和I(x,y,t)＝0無雪的區(qū)域可信度較高,在西部臺(tái)站稀疏地區(qū)的區(qū)域I(x,y,t)＝2比I(x,y,t)＝l的區(qū)域可信度髙,而在東部臺(tái)站密集地區(qū)I(x,y,t)＝1的區(qū)域比I(x,y,t)＝2的區(qū)域可信度高。

步驟3：針對(duì)不同的雪蓋可信度指數(shù),提出“時(shí)空距離權(quán)重法”獲取動(dòng)態(tài)反演所需的權(quán)重系數(shù)R(x,y,t)

初步的格點(diǎn)反演系數(shù)是時(shí)空動(dòng)態(tài)變化的,這是其優(yōu)勢(shì),但它是由測(cè)站數(shù)據(jù)空間插值得到的,而在西部地區(qū)測(cè)站稀少,當(dāng)日有雪的站就更稀少,致使西部遙感有雪的地區(qū)常得不到反演系數(shù)或得到的反演系數(shù)可信度低(因其距離有雪站的空間距離太遠(yuǎn)),此時(shí)可參考無時(shí)間變化的經(jīng)驗(yàn)值(某時(shí)段的平均值)來解決這一問題,即可適當(dāng)使用初步格點(diǎn)反演系數(shù)A₀(x,y,t)年內(nèi)有雪時(shí)的均值A(chǔ)_0m(x,y)作為一定參考,因?yàn)锳_0m(x,y)有值的區(qū)域要比A₀(x,y,t)多而且穩(wěn)定。某格點(diǎn)距離有雪站的空間距離越遠(yuǎn),越應(yīng)更多地參考該點(diǎn)的“經(jīng)驗(yàn)值”A_0m(x,y),而不是“觀測(cè)值”A₀(x,y,t)。最終使用時(shí)空動(dòng)態(tài)變化的A₀(x,y,t)及無時(shí)間變化的年均值A(chǔ)_0m(x,y)共同決定反演系數(shù)。權(quán)重系數(shù)R和1-R實(shí)際上代表在多大程度上使用這兩者的結(jié)果。

A.觀測(cè)有雪(即I(x,y,t)＝3或I(x,y,t)＝1)時(shí),首先,確定測(cè)站數(shù)據(jù)影響半徑r0。:趙亮等(2010)給出了中國(guó)境內(nèi)各格點(diǎn)到相鄰最近觀測(cè)站點(diǎn)的空間距離分布,最大值為403.8km,為了使測(cè)站數(shù)據(jù)充分發(fā)揮作用,設(shè)定測(cè)站數(shù)據(jù)影響半徑＝403.8km；然后,計(jì)算權(quán)重系數(shù)

R(x,y,t)＝r(x,y,t)/r0

其中,r(x,y,t)為之前計(jì)算的該日各格點(diǎn)離最近有雪站的距離。由于這里測(cè)站數(shù)據(jù)影響半徑r0取為格點(diǎn)離站點(diǎn)的最大可能距離,所以,這里一定滿足0≤R(x,y,t)≤1，此時(shí)其反演系數(shù)將由“觀測(cè)值”A₀(x,y,t)(使用了該日測(cè)站雪深插值結(jié)果)和“經(jīng)驗(yàn)值”A_0m(x,y)(初步反演系數(shù)年均值)共同決定。

B.遙感有雪,觀測(cè)無雪(I(x,y,t)＝2)且年平均格點(diǎn)反演系數(shù)A_0m(x,y)〉0時(shí),令權(quán)重系數(shù)R(x,y,t)＝l,即其反演系數(shù)將由"經(jīng)驗(yàn)值”A_0m(x,y)代替。

步驟4、計(jì)算動(dòng)態(tài)反演系數(shù)

當(dāng)R(x,y,t)有值時(shí),利用權(quán)重法計(jì)算動(dòng)態(tài)反演系數(shù)

A(x,y,t)＝(1-R(x,y,t))xA₀(x,y,t)+R(x,y,t)xA_0m(x,y)

式中,存在兩種極限情況:當(dāng)R(x,y,t)＝0時(shí)即格點(diǎn)與有雪站點(diǎn)位置重合時(shí),完全由該日該格點(diǎn)初步的反演系數(shù)A₀(x,y,t)作為動(dòng)態(tài)反演系數(shù)A(x,y,t)；而當(dāng)R(x,y,t)＝l時(shí),即格點(diǎn)位于測(cè)站數(shù)據(jù)影響半徑邊緣時(shí),完全由該位置的初步反演系數(shù)年均值A(chǔ)_0m(x,y)作為動(dòng)態(tài)反演系數(shù)A(x,y,t)。而在大多數(shù)情況下,最終的動(dòng)態(tài)反演系數(shù)由初步的反演系數(shù)A₀(x,y,t)和其年均值A(chǔ)_0m(x,y)及該格點(diǎn)離最近有雪站的距離r(x,y,t)(決定權(quán)重系數(shù)R(x,y,t)大小)來共同決定。

B.對(duì)于遙感有雪，觀測(cè)無雪(I(x,y,t)＝2)，而年平均格點(diǎn)反演系數(shù)A_0m(x,y)≤0，則動(dòng)態(tài)反演系數(shù)由最近有雪格點(diǎn)(x',y')的年均值代替，即A(x,y,t)＝A_0m(x',y')。

C.確定為無雪(雪蓋可信度I(x,y,t)＝0)的格點(diǎn)，令A(yù)(x,y,t)＝0。

步驟5：計(jì)算雪深

D(x,y,t)＝A(x,y,t)×ΔT(x,y,t)

通過上述具體操作步驟，能夠?qū)崿F(xiàn)本發(fā)明所述輸電線路冰雪災(zāi)害進(jìn)行監(jiān)測(cè)，預(yù)防因局部微氣象因素造成的輸電線路覆冰事故，保護(hù)電網(wǎng)的安全運(yùn)行。

通過以下實(shí)施例驗(yàn)證本發(fā)明的有益效果。

實(shí)施例

以某省電力公司為例，將該電力公司某一嚴(yán)重隱患的山區(qū)電網(wǎng)為試點(diǎn)，該山區(qū)內(nèi)分布有1000kV重點(diǎn)超高壓輸電線路，特殊地形分布多條由于微地形微氣象引起的冰雪災(zāi)害頻發(fā)的線路，具體構(gòu)建方法如下：

步驟1：數(shù)據(jù)處理

獲取初步的觀測(cè)格點(diǎn)雪深:利用氣象學(xué)上應(yīng)用較普遍的Cressman插值方法將測(cè)站雪深插到0.225°網(wǎng)格點(diǎn)上,并去除小于0的虛假格點(diǎn)雪深,得到初步的觀測(cè)格點(diǎn)雪深Do(x,y,t)。這里將負(fù)值剔除。

獲取初步的格點(diǎn)反演系數(shù)及其年均值:首先，利用NSIDC提供的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換工具EASE-Grid投影的SSM/I亮溫?cái)?shù)據(jù)(25km分辨率)轉(zhuǎn)換成等經(jīng)緯度投影亮溫?cái)?shù)據(jù)(0.225°分辨率)；其次,獲取中國(guó)范圍內(nèi)各通道逐日(1987年7月一2009年11月)亮溫?cái)?shù)據(jù),缺測(cè)的點(diǎn)用之前時(shí)次升軌和降軌數(shù)據(jù)補(bǔ)齊,并計(jì)算19和37GHz水平極化亮溫差ΔT(x,y,t)；最后,利用式

A₀(x,y,t)＝D₀(x,y,t)/ΔT(x,y,t)

獲取初步的格點(diǎn)反演系數(shù)A₀(x,y,t),并進(jìn)一步得到其年內(nèi)有雪時(shí)的均值A(chǔ)_0m(x,y)。這里,保留ΔT(x,y,t)<0即A₀(x,y,t)<O的格點(diǎn),因?yàn)閷?shí)際上亮溫差小于0并不意味著一定無雪(尤其在東部地區(qū)),初步的格點(diǎn)反演系數(shù)暫時(shí)先保留這樣的格點(diǎn),后面再使用一定的方法從中篩選出有雪的點(diǎn),有利于提高東部地區(qū)的反演精度。

獲取逐日“遙感”雪蓋:利用積雪分類樹方法(Grody.etal,1996),獲取未考慮測(cè)站實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)的逐日純“遙感”雪蓋。

獲取逐日“觀測(cè)”雪蓋:根據(jù)某日距離某格點(diǎn)最近的站觀測(cè)雪深是否大于0,來判斷該日該格點(diǎn)觀測(cè)是否有雪,這樣,獲得未考慮遙感數(shù)據(jù)的逐日純“觀測(cè)”雪蓋。這樣得到的“觀測(cè)”雪蓋在中東部地區(qū)比用空間插值方法得到的雪蓋更為合理,而后者會(huì)出現(xiàn)許多虛假的有雪區(qū)域。而在西部得到的“觀測(cè)”雪蓋往往偏小,但可以根據(jù)“遙感”雪蓋糾正。

計(jì)算每日各格點(diǎn)離最近有雪站的距離r(x,y,t)。

步驟2：計(jì)算雪蓋可信度指數(shù)并獲得"融合”雪蓋

根據(jù)遙感雪蓋和觀測(cè)雪蓋的不同組合關(guān)系(存在4種組合關(guān)系:遙感和觀測(cè)都有雪,遙感有雪觀測(cè)無雪,遙感無雪觀測(cè)有雪以及遙感和觀測(cè)都無雪),計(jì)算出雪蓋可信度指數(shù)I(x,y,t),以上4種組合關(guān)系分別對(duì)應(yīng)I(x,y,t)等于3、2、1和0。將雪蓋可信度指數(shù)的區(qū)域(即“遙感”雪蓋和“觀測(cè)”雪蓋),共同組成動(dòng)態(tài)反演方法所需的“融合”雪蓋。其中,I(x,y,t)＝3有雪和I(x,y,t)＝0無雪的區(qū)域可信度較高,在西部臺(tái)站稀疏地區(qū)的區(qū)域I(x,y,t)＝2比I(x,y,t)＝l的區(qū)域可信度髙,而在東部臺(tái)站密集地區(qū)I(x,y,t)＝1的區(qū)域比I(x,y,t)＝2的區(qū)域可信度高。

步驟3：針對(duì)不同的雪蓋可信度指數(shù),提出“時(shí)空距離權(quán)重法”獲取動(dòng)態(tài)反演所需的權(quán)重系數(shù)R(x,y,t)

初步的格點(diǎn)反演系數(shù)是時(shí)空動(dòng)態(tài)變化的,這是其優(yōu)勢(shì),但它是由測(cè)站數(shù)據(jù)空間插值得到的,而在西部地區(qū)測(cè)站稀少,當(dāng)日有雪的站就更稀少,致使西部遙感有雪的地區(qū)常得不到反演系數(shù)或得到的反演系數(shù)可信度低(因其距離有雪站的空間距離太遠(yuǎn)),此時(shí)可參考無時(shí)間變化的經(jīng)驗(yàn)值(某時(shí)段的平均值)來解決這一問題,即可適當(dāng)使用初步格點(diǎn)反演系數(shù)A₀(x,y,t)年內(nèi)有雪時(shí)的均值A(chǔ)_0m(x,y)作為一定參考,因?yàn)锳_0m(x,y)有值的區(qū)域要比A₀(x,y,t)多而且穩(wěn)定。某格點(diǎn)距離有雪站的空間距離越遠(yuǎn),越應(yīng)更多地參考該點(diǎn)的“經(jīng)驗(yàn)值”A_0m(x,y),而不是“觀測(cè)值”A₀(x,y,t)。最終使用時(shí)空動(dòng)態(tài)變化的A₀(x,y,t)及無時(shí)間變化的年均值A(chǔ)_0m(x,y)共同決定反演系數(shù)。權(quán)重系數(shù)R和1-R實(shí)際上代表在多大程度上使用這兩者的結(jié)果。

A.觀測(cè)有雪(即I(x,y,t)＝3或I(x,y,t)＝1)時(shí),首先,確定測(cè)站數(shù)據(jù)影響半徑r0。:趙亮等(2010)給出了中國(guó)境內(nèi)各格點(diǎn)到相鄰最近觀測(cè)站點(diǎn)的空間距離分布,最大值為403.8km,為了使測(cè)站數(shù)據(jù)充分發(fā)揮作用,設(shè)定測(cè)站數(shù)據(jù)影響半徑＝403.8km；然后,計(jì)算權(quán)重系數(shù)

R(x,y,t)＝r(x,y,t)/r0

其中,r(x,y,t)為之前計(jì)算的該日各格點(diǎn)離最近有雪站的距離。由于這里測(cè)站數(shù)據(jù)影響半徑r0取為格點(diǎn)離站點(diǎn)的最大可能距離,所以,這里一定滿足0≤R(x,y,t)≤1，此時(shí)其反演系數(shù)將由“觀測(cè)值”A₀(x,y,t)(使用了該日測(cè)站雪深插值結(jié)果)和“經(jīng)驗(yàn)值”A_0m(x,y)(初步反演系數(shù)年均值)共同決定。

B.遙感有雪,觀測(cè)無雪(I(x,y,t)＝2)且年平均格點(diǎn)反演系數(shù)A_0m(x,y)〉0時(shí),令權(quán)重系數(shù)R(x,y,t)＝l,即其反演系數(shù)將由"經(jīng)驗(yàn)值”A_0m(x,y)代替。

步驟4、計(jì)算動(dòng)態(tài)反演系數(shù)

當(dāng)R(x,y,t)有值時(shí),利用權(quán)重法計(jì)算動(dòng)態(tài)反演系數(shù)

A(x,y,t)＝(1-R(x,y,t))_xA₀(x,y,t)+R(x,y,t)xA_0m(x,y)

式中,存在兩種極限情況:當(dāng)R(x,y,t)＝0時(shí)即格點(diǎn)與有雪站點(diǎn)位置重合時(shí),完全由該日該格點(diǎn)初步的反演系數(shù)A₀(x,y,t)作為動(dòng)態(tài)反演系數(shù)A(x,y,t)；而當(dāng)R(x,y,t)＝l時(shí),即格點(diǎn)位于測(cè)站數(shù)據(jù)影響半徑邊緣時(shí),完全由該位置的初步反演系數(shù)年均值A(chǔ)_0m(x,y)作為動(dòng)態(tài)反演系數(shù)A(x,y,t)。而在大多數(shù)情況下,最終的動(dòng)態(tài)反演系數(shù)由初步的反演系數(shù)A₀(x,y,t)和其年均值A(chǔ)_0m(x,y)及該格點(diǎn)離最近有雪站的距離r(x,y,t)(決定權(quán)重系數(shù)R(x,y,t)大小)來共同決定。

B.對(duì)于遙感有雪，觀測(cè)無雪(I(x,y,t)＝2)，而年平均格點(diǎn)反演系數(shù)A_0m(x,y)≤0，則動(dòng)態(tài)反演系數(shù)由最近有雪格點(diǎn)(x',y')的年均值代替，即A(x,y,t)＝A_0m(x',y')。

C.確定為無雪(雪蓋可信度I(x,y,t)＝0)的格點(diǎn)，令A(yù)(x,y,t)＝0。

步驟5：計(jì)算雪深

D(x,y,t)＝A(x,y,t)×ΔT(x,y,t)

通過上述具體操作步驟，能夠?qū)崿F(xiàn)本發(fā)明所述輸電線路冰雪災(zāi)害進(jìn)行監(jiān)測(cè)，預(yù)防因局部微氣象因素造成的輸電線路覆冰事故，保護(hù)電網(wǎng)的安全運(yùn)行。

以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式和實(shí)施例，應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和潤(rùn)飾，這些改進(jìn)和潤(rùn)飾也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。