一种基于空间滤波方式的抽蓄站点建设适宜区识别方法与流程

1.本发明涉及抽水蓄能电站站点规划选址，特别是规划前期抽水蓄能电站适宜建设范围筛选。


背景技术：

2.抽水蓄能电站是利用电力负荷低谷时的多余电能抽水至上水库，在电力负荷高峰期再放水至下水库发电的水电站,又称蓄能式水电站。它可将电网负荷低时的多余电能，转变为电网高峰时期的高价值电能，还适于调频、调相，稳定电力系统的周波和电压，且宜为事故备用，还可提高系统中火电站和核电站的效率。抽水蓄能电站是电力系统中最可靠、最经济、寿命周期长、容量大、技术最成熟的储能装置，是新能源发展的重要组成部分。通过配套建设抽水蓄能电站，可降低核电机组运行维护费用、延长机组寿命；有效减少风电场并网运行对电网的冲击，提高风电场和电网运行的协调性以及电网运行的安全稳定性。
3.在抽水蓄能电站规划选址前期，往往会对整县或整市范围进行适宜区域筛选，目前工作人员常通过矢量地形图文件或纸质地形图文件进行肉眼识别适宜建设区，该方法通常需要人员具备较为丰富的水电工程建设经验，且人工识别工作量巨大，效率较低，主观臆断对站点选址影响较大，容易造成漏选或误选。
4.现有的各类一种大范围筛选可用于抽水蓄能电站建设的库区选址方法，例如中国发明专利申请号：cn202210365651.5是2022年1月提出的一种用于抽水蓄能电站前期选址的方法，但该方法中首先使用洼地识别或地形识别方法选择天然洼地及xx地形，然后通过kd-tree算法计算天然洼地或xx地形至河道的最短距离，以该距离作为抽水蓄能电站距高比计算的依据。该算法具有以下两点不足，首先该算法使用抽水蓄能电站上库至河道的最短距离作为距高比计算的依据，但抽水蓄能电站至河道的距离应为一个范围，一般不是最短距离而是斜距；其次该算法使用kd-tree计算的最短距离只针对上库与某条最近的河道之间的直线距离，通常抽水蓄能电站往往考虑上库与多条河流之间的距高比关系。


技术实现要素：

5.为克服上述在前期选址所存在的缺陷，本发明所要解决的技术问题是提供一种抽水蓄能电站在前期选址过程中，利用低精度dem，在整县或整市范围内快速提取出适宜抽水蓄能电站建设的区域，避免了人力物力财力的浪费从而快速提取出整县或整市范围内适宜抽水蓄能电站建设的空间范围。
6.本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
7.1.一种一种基于空间滤波方式的抽蓄站点建设适宜区识别方法，其特征在于：所述方法包括以下步骤；
8.s1,输入基础数据以及参数；
9.s2，适宜范围初步筛选滤波,计算抽水蓄能上下库最大距离；
10.s3，设置滤波窗口为lmax/d；
11.s4，根据滤波规则进行初步计算；
12.s5，提取栅格数值为1的图层范围a；
13.s6，在范围a的基础上做缓冲区，得到范围s；
14.s7，计算范围s内的dem数据，获得dems；
15.s8，对适宜范围进行精确提取。
16.进一步的，所述基础数据为栅格图层，栅格单位大小为d，水系图层streamline，所述参数为距高比：q距离/高程、最大高差hmax、最小高差hmin。
17.进一步的，所述s6中的缓冲区是在范围a的基础上做半径为lmax/d/2区域，该区域为s。
18.进一步的，所述滤波规则为；
19.a.遍历滤波窗口内个栅格，得到滤波范围内最大高程值hmax和最小
20.高程值hmin；
21.b.如果hmax-hmin》hmin,标记该栅格数值为1；
22.c.如果hmax-hmin《hmin,标记该栅格数值为0。
23.进一步的，所述适宜范围精确提取包括以下步骤；
24.s11,提取范围s内的河网streamline_s.
25.s12,设置滤波窗口为lmax/d；
26.s13,根据精确滤波规则进行计算；
27.s14,遍历水系图层，逐栅格进行滤波计算；
28.s15,提取栅格数值为1的图层范围s精确。
29.进一步的，所述精确滤波规则包括以下步骤；
30.a，streamline_s水系图层各栅格坐标point(xriver,yriver)，通过坐标在dem图层中获取河道高程hriver；
31.b，遍历滤波窗口内个栅格高程h，和坐标point(x,y)；
32.c，计算point(xriver,yriver)和point(x,y)的距离s；
33.d，计算该点的距高比q0＝s/abs(h-hriver)；
34.e，如果q0》q,标记该栅格数值为1；
35.f，如果q0《q,标记该栅格数值为0。
36.进一步的，所述滤波规则中是以范围由(i+w/2,j+w/2)，(i-w/2,j+w/2)(i+w/2,j-w/2)(i-w/2,j-w/2)四个栅格合围的区域为范围进行。
37.进一步的，所述精确滤波规则中是以范围由(g+w/2,k+w/2)，(g-w/2,k+w/2).(g+w/2,k-w/2)(g-w/2,k-w/2)四个栅格合围的区域为范围进行。
38.本发明提供一种基于空间滤波方式的抽蓄站点建设适宜区识别方法，在抽水蓄能电站在前期选址过程中，利用低精度dem，在整县或整市范围内快速提取出适宜抽水蓄能电站建设的区域，能避免了人力物力财力的浪费从而快速提取出整县或整市范围内适宜抽水蓄能电站建设的空间范围。
附图说明
39.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现
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本发明的一些实施例，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，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。
40.图1为本技术的一种一种基于空间滤波方式的抽蓄站点建设适宜区识别方法的计算流程图；
41.图2为本技术的一种一种基于空间滤波方式的抽蓄站点建设适宜区识别方法的滤波规则计算流程图；
42.图3为本技术的一种一种基于空间滤波方式的抽蓄站点建设适宜区识别方法的精确滤波规则计算流程图。
具体实施方式
43.为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似改进，因此本发明不受下面公开的具体实施的限制。除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。
44.另外，在本发明中涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。
45.本方法基于图像滤波技术，该技术旨在尽量保留图像细节特征的条件下对目标图像的噪声进行抑制，是图像预处理中不可缺少的操作，其处理效果的好坏将直接影响到后续图像处理和分析的有效性和可靠性。针对抽水蓄能电站规划选址上下库需满足特定居高比的特点，建立一种抽水蓄能电站选址的滤波器，对满足该特点的区域进行标记。
46.参照图1，本发明提出一种一种基于空间滤波方式的抽蓄站点建设适宜区识别方法，所述建造方法包括以下步骤：
47.步骤1，首先输入基础数据以及参数，具体的，获取栅格水系图层stre amline，输入栅格水系图层stre amline，其中栅格总行数e,栅格总列数f；获取的区域dem数据，输入:地形栅格数据dem，其中栅格单元大小为d，栅格总行数m，栅格总列数n；输入:距高比q；输入:最大高差hmax；最小高差hmin。
48.步骤2，适宜范围初步筛选滤波,计算抽水蓄能上下库最大距离，上下库最大距离lma＝hmax*q，需要说明的是，通常情况下，采用天然河道或者已建水库作为抽水蓄能电站的上库或者下库，在平原湖泊区选择建造人工地下水库时，选择天然河道或者已建水库作为抽水蓄能电站的上库，在选择具有可见相对高差的站址时，选择采用天然河道或者已建水库作为抽水蓄能电站的下库。
49.步骤3，设置滤波窗口，具体的，将滤波窗口大小设置为w＝lmax/d。
50.步骤4，根据滤波规则进行初步计算，具体的，首选遍历滤波窗口内个栅格，确定滤波范围s:由(i+w/2,j+w/2)，(i-w/2,j+w/2)(i+w/2,j-w/2)(i-w/2,j-w/2)四个栅格合围的区域，计算s范围内最大高程值hmxx最小高程值hnin，得到滤波范围内最大高程值hmax和最小高程值hmin，如果hmax-hmin》hmin,标记该栅格数值为1，反之hmax-hmin《hmin,标记该栅格数值为0。
51.步骤5，根据栅格数值的判定结果，提取栅格数值为1的图层，若在范围内则将结果输出，反之则将结果删除，最终获得范围a，具体的，以图2所示，假设h_delta＝40，最大值:49，最小值:7，因此49-7》40，最终该栅格标定为1，图2示出了最终获得的范围。
52.步骤6，根据获得的范围a，对范围a进行缓冲处理，也就是说在范围a的基础上做半径为l
max
/d/2的缓冲区，得到范围s。
53.步骤7，计算范围s内的dem数据，获取的区域s内的dem数据dems。
54.步骤8，对适宜范围进行精确提取。
55.所述对适宜范围进行精确提取包括以下步骤：
56.步骤1，提取范围s内的河网streamline_s，具体的，确定滤波范围由(g+w/2,k+w/2)，(g-w/2,k+w/2).(g+w/2,k-w/2)(g-w/2,k-w/2)四个栅格合围的区域构成。
57.步骤2，设置滤波窗口，具体的，滤波窗口为l
max
/d。
58.步骤3，根据滤波规则进行精确计算，具体的，首先计算streamline_s栅格数据中(g，k)栅格对应的坐标point(xriweryriwr)，获得
59.streamline_s水系图层各栅格坐标point(x
river
,y
river
)，通过坐标在dem图层计算point(xriver；yriwr)对应的高程hriver，获取河道高程
60.h
river
，遍历滤波窗口内个栅格高程h和坐标point(x,y)，计算point
61.(x
river
,y
river
)和point(x,y)的距离s，最后计算该点的距高比
62.q0＝s/abs(h-h
river
)，最终进行判断，如果q0》q,标记该栅格数值为1，如果q0《q,标记该栅格数值为0。
63.步骤4，遍历水系图层，逐栅格进行滤波计算。
64.步骤5，根据滤波计算的结果，提取栅格数值为1的图层，若在范围内则将结果输出，反之则将结果删除，最终获得范围s
精确
。
65.所述适宜范围进行精确提取如图3所示，图3a中所示根据滤波规则计算滤波中心的行列号(13，3)该栅格单元高程值为49行列号(12,1)标定满足距高比的河道行列号(14，2)、(13，3)，逐步分析计算将得到滤波中心的行列号(14，2)该栅格单元高程值为49行列号(12,1)标定满足距高比的河道行列号:(14，2)，最终讲如图3c中所示得到图层范围。
66.以上所述实施例仅表达了本发明的实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

技术特征：
1.一种基于空间滤波方式的抽蓄站点建设适宜区识别方法，其特征在于：所述方法包括以下步骤；s1,输入基础数据以及参数；s2，适宜范围初步筛选滤波,计算抽水蓄能上下库最大距离；s3，设置滤波窗口为l
max
/d；s4，根据滤波规则进行初步计算；s5，提取栅格数值为1的图层范围a；s6，在范围a的基础上做缓冲区，得到范围s；s7，计算范围s内的dem数据，获得dem
s
；s8，对适宜范围进行精确提取。2.根据权利要求1所述的一种一种基于空间滤波方式的抽蓄站点建设适宜区识别方法，其特征在于：所述基础数据为栅格图层，栅格单位大小为d，水系图层streamline，所述参数为距高比：q距离/高程、最大高差h
max
、最小高差h
min。
3.根据权利要求1所述的一种一种基于空间滤波方式的抽蓄站点建设适宜区识别方法，其特征在于：所述s6中的缓冲区是在范围a的基础上做半径为lmax/d/2区域，该区域为s。4.根据权利要求3所述的一种一种基于空间滤波方式的抽蓄站点建设适宜区识别方法，其特征在于：所述滤波规则为；a.遍历滤波窗口内个栅格，得到滤波范围内最大高程值h
max
和最小高程值h
min
；b.如果h
max-h
min
>h
min
,标记该栅格数值为1；c.如果h
max-h
min
<h
min
,标记该栅格数值为0。5.根据权利要求1所述的一种一种基于空间滤波方式的抽蓄站点建设适宜区识别方法，其特征在于：所述适宜范围精确提取包括以下步骤；s11,提取范围s内的河网streamline_s.s12,设置滤波窗口为l
max
/d；s13,根据精确滤波规则进行计算；s14,遍历水系图层，逐栅格进行滤波计算；s15,提取栅格数值为1的图层范围s
精确。
6.根据权利要求4所述的一种一种基于空间滤波方式的抽蓄站点建设适宜区识别方法，其特征在于：所述精确滤波规则包括以下步骤；
a，
streamline_s水系图层各栅格坐标point(x
river
,y
river
)，通过坐标在dem图层中获取河道高程h
river
；
b，
遍历滤波窗口内个栅格高程h，和坐标point(x,y)；
c，
计算point(x
river
,y
river
)和point(x,y)的距离s；
d，
计算该点的距高比q0＝s/abs(h-hriver)；
e，
如果q0>q,标记该栅格数值为1；
f，
如果q0<q,标记该栅格数值为0。7.根据权利要求1所述的一种一种基于空间滤波方式的抽蓄站点建设适宜区识别方法，其特征在于：所述滤波规则初步计算是以范围由(i+w/2,j+w/2)，(i-w/2,j+w/2)(i+w/
2,j-w/2)(i-w/2,j-w/2)四个栅格合围的区域为范围进行。8.根据权利要求4所述的一种一种基于空间滤波方式的抽蓄站点建设适宜区识别方法，其特征在于：所述精确滤波规则计算是以范围由(g+w/2,k+w/2)，(g-w/2,k+w/2).(g+w/2,k-w/2)(g-w/2,k-w/2)四个栅格合围的区域为范围进行。

技术总结
本发明公开了一种一种基于空间滤波方式的抽蓄站点建设适宜区识别方法，所述方法包括：输入基础数据以及参数；适宜范围初步筛选滤波,计算抽水蓄能上下库最大距离；设置滤波窗口；根据滤波规则进行初步计算；提取栅格数值为1的图层范围A；对范围A做缓冲区并计算DEMs；对适宜范围进行精确提取；使其在抽水蓄能电站在前期选址过程中，能避免了人力物力财力的浪费从而快速提取出整县或整市范围内适宜抽水蓄能电站建设的空间范围。宜抽水蓄能电站建设的空间范围。宜抽水蓄能电站建设的空间范围。


技术研发人员：黄瑞 刘心怡 朱孟兰 李意 杨洋 任子渊 徐林 况渊 赵向涛 陈毅峰 王锦 金玉
受保护的技术使用者：中国电建集团贵阳勘测设计研究院有限公司
技术研发日：2023.03.24
技术公布日：2023/8/9