中压配电网网架优化规划方法

为了提高中压电力网的规划水平,该文以最短路径和最小负荷矩法为基础,考虑物理约束、道路、支路电流和节点电压等约束条件,提出了确定主干线、连接负荷点方法和自动搜索交叉点（中间节点）以及选择导线截面的方法,给出了线路拉手前后节点和支路编号的方法,并且可以自动搜索相邻线路的联结点,实现相邻线路的手拉手连接,最终实现相邻2条自线路的自动布线。并且以农网的实际数据为例,进行计算、分析和比较,结果表明,该文提出的方法可以自动形成网架,确定网络中各支路的型号,保证相邻2条线路在拉手前后的支路电流、有功功率损耗率和节点电压均满足约束条件,是一种有效的网架优化规划方法,可以为配电网网架的规划提供必要的数据和技术支持。     

农村电网改造中网架更新的优化方法

为了适应负荷逐年增长的趋势,对现有网络的网架更新是必需的。该文给出了负荷预测模型,定义了电力网的适应度,根据最小、最大负荷增长率确定规划期末的最小、最大负荷。并且分析了网络的适应度,确定了适应度不满足要求的路径。然后在遵循满足电压质量、投资最小、损耗最低的原则前提下,确定了网架更新方案。并且以农网的实际干线为例,进行计算、分析和比较,结果表明,该文提出的方法可以确定网架的薄弱部分,易于确定网架更新方案,改善网络的节点电压及减小电能损失,而且在保证辐射式网架结构的前提下可以适用于多电压等级、多干线区域网的网架更新。     

东南沿海中小流域非点源污染估算研究与分析

近年来，东南沿海地区中小城镇迅速崛起，大大促进了该区域经济的发展，但随之带来的环境恶化问题已明显影响到该区域经济的持续发展，威胁到人类生存环境。为此，运用长期水文影响模型中的非点源污染负荷计算模块（L-THIA NPS），结合GIS技术对东南沿海地区溪口流域的溶解态氮（TIN）污染负荷进行估算和空间分布模拟，将模拟结果和土地利用／覆盖图可视化显示并进行分析，从而使污染负荷的模拟结果可以更好地为流域非点源污染防治和环境管理措施的制定提供决策依据。     

基于GIS的地下水资源可持续性评价

该文根据区域水资源评价工作的特点和GIS技术强大的空间分析功能,探讨了GIS技术在区域水资源可持续性评价中的可行性,并将其应用到北京市通州区潞城镇地下水资源可持续性评价中。根据GIS技术与动态均衡法的结合,评价得出自1988年以来,潞城镇地下水储量一直处于亏损状态,16年累计亏损1715.577万m³,地下水位平均每年下降0.12 m。表明今后该区域地下水应采取相应措施来缓解地下水的压力。     

GIS支持下的区域水土资源优化配置研究

水土资源供需之间的矛盾日趋尖锐，而水资源作为土地农业利用的瓶颈因素，决定着区域的土地利用方向，因而有必要将水土资源结合起来进行优化配置研究。以河北省怀来县为例，应用GIS技术获取水土资源优化配置研究的基础资料；在对怀来县水土资源利用特点与存在问题分析的基础上，以区域生态环境建设和资源利用效益最佳为目标，选择粮食作物、 其它作物、林地、灌木林地、 疏林地、 其它林地、 低覆盖度草地、中覆盖度草地和高覆盖度草地9种土地利用类型作为决策变量，利用灰色线性规划模型，分别针对沙源地基本受到控制、沙源地受到控制和沙源地受到控制且作物类型结构较合理3种状态，在常规用水、单位面积节水10％和单位面积节水20％等3种假设条件下，对水土资源进行优化配置，获得水土资源优化利用方案；最后应用GIS空间分析与管理软件将土地利用优化方案落实到空间地块单元上。     

浅谈小流域水土保持综合治理优化规划问题

小流域综合治理优化规划设置的决策变量必须明确、具体且合乎实际，有关梯田、各项生物措施和沟道工程等主要决策变量不能遗漏。优化模型有净效益、蓄水、保土和生态效益４个目标函数，属多目标非线性规划问题，线性初始解法和约束法是求解该问题的有效方法。     

农村配电网网架结构规划方法研究

针对我国农村电网的现状,阐述了农网网架规划的主要内容及规划方法,分析了几种网架规划中采用的智能优化算法,指出智能技术的应用是电网规划的发展方向。     

基于区域划分的农村有源配电网动态重构方法

分布式电源和电动汽车的大规模接入，使得农村配电网的"源-荷"侧呈现显著不确定性。传统农村配电网的拓扑结构无法应对"源-荷"双重不确定性所带来的冲击和影响，急需研究新的农村有源配电网动态重构方法。该研究考虑"源-荷"时变特性，提出了一种基于区域划分的农村有源配电网动态重构方法。首先，对配电网络结构进行区域初始划分，确定主干线区域和分支线区域；然后，以促进区域间分布式电源的协同应用为目标，基于图论算法对区域初始划分结果进行动态优化；其次，对网络重构方案进行网络拓扑约束的检验与修正；最后，采用快速非支配排序策略确定最优方案。通过IEEE 33节点和PG&E 69节点算例验证了所提方法的可行性与有效性。算例结果表明，所提方法能够有效促进分布式电源消纳、降低线损和改善电压分布。尤其是在69节点算例中所提算法的优化效果更显著，提升了系统日DG平均消纳利用率16.09个百分点，日线损降低了55.32%。     

基于改进最小化SNAP的植保无人机作业轨迹优化算法

轨迹优化是实现植保无人机自主作业路径规划的重要环节，合理高效的轨迹优化算法能使植保无人机安全快速地跟踪轨迹作业，提升作业稳定性与精准性。针对传统最小化SNAP算法偏移误差较大、时间分配不合理的问题，该研究提出一种针对植保作业场景的改进最小化SNAP轨迹优化算法。首先，运用机载载波相位差分(real-time kinematic,RTK)模块采集作业地块地形数据并搭建三维空间地图，基于空间地图采用牛耕法规划初始作业路径；其次，通过改进最小化SNAP算法优化作业路径，结合初始轨迹状态参量构建时间分配函数，解算得到当前最优时间分配；然后，重构最小化SNAP轨迹约束函数，添加位置偏移量梯度惩罚因子，采用最优化方法求解轨迹多项式系数；最后，联合无人机位置控制周期与轨迹多项式实例化航迹点，作为无人机运动的位置期望。试验结果表明，相较于传统最小化SNAP算法，本文算法在同等作业时间前提下，平均加速度减小7.82%，平均偏移误差减小45.56%，对轨迹偏移的抑制效果明显，并降低了加速度在地头转向处的超调，作业轨迹更加精准，作业速度更加平稳，可为植保无人机的轨迹优化策略提供参考。     

GIS在广西龙眼种植优化布局中的应用

广西具有发展龙眼的适宜气候条件，却由于品种结构和区域布局不合理而没有取得理想的经济效益。为了优化广西龙眼区域布局和品种结构，根据龙眼的生物学特性及产量与气候要素的相关分析，筛选出龙眼生长发育的限制性气候要素，确定了龙眼种植的气候区划指标。利用广西89个站点的气候资料和1∶25万地形数据，建立了区划指标的空间分析模型。在GIS平台上按1 km×1 km细网格对区划指标进行了小网格推算，并利用反距离权重插值法对其残差部分进行空间内插；将推算结果和插值结果进行迭加，实现对区划指标小网格栅格数据的订正，使推算的结果更为精确。采用GIS技术对龙眼种植区进行气候区划，该区划按种植龙眼的气候适宜性，将广西划分为最适宜、适宜、次适宜和不适宜气候区，绘制了龙眼优化布局的细网格区划专题图。在此基础上，进一步对龙眼品种的优化布局问题进行研究探讨，给出了比较合理的早、中、晚熟品种的适宜种植范围，并分区进行评价和提出相应的建议。研究结果为广西龙眼生产提供了科学的依据。     

河蟹养殖全覆盖自动均匀投饲的轨迹规划与试验

河蟹养殖投饵喂料需要全塘均匀覆盖,目前主要靠人工驾驶或遥控船载投饲机在池塘中进行投喂,准确度和效率较低,难以保证投饲效果。针对以上情况,基于GPS（global positioning system）船载移动式自动投饲系统,研究了一种全覆盖轨迹规划方法,满足河蟹养殖池塘自动均匀投饲要求。该文利用轨迹规划系统建立池塘区域平面坐标系;以实际饵料累积密度与期望分布密度间的均方差最小作为衡量投饲均匀度的目标函数,求解出系统最优运行参数,生成往复遍历式自动投饲轨迹。仿真结果表明,在面积为2298.08 m2的不规则四边形池塘区域中,取饵料分布密度期望值为9 g/m2时,最优计算投饲系统运行参数对应的轨迹规划效果要优于传统经验估算参数。试验结果表明,当分别用两组参数进行自动投饲作业时,投饲船的实际航行轨迹与理论投饲轨迹都只有很小的偏移,与仿真结果具有一致性;同时,最优计算运行参数对应实际路径总长度、投饲路径长度、作业总时间、投饲时长、饵料分布密度均值、覆盖率等各项指标与仿真结果相比,相对误差分别为6.85%、2.71%、10.07%、10.41%、3.06%和1.87%,验证了全覆盖轨迹规划方法的可行性。该文可为河蟹养殖自动均匀投饲和其他水产养殖中需要沿池或全池自动均匀投饲轨迹规划研究提供重要参考。     

基于主体功能区的土地规划新增建设用地指标调控研究—— 以河北省卢龙县为例

本文从主体功能区战略角度出发,构建了适用于土地利用总体规划中新增建设用地指标分配的主体功能区划分指标体系,以河北省卢龙县为例,得出该县主体功能区划结果。并结合区域土地利用及土地开发、利用、整治、保护(DUHP)优先度的组合模式,计算在新一轮土地利用总体规划中卢龙县分配到各乡镇的新增建设用地指标。其中刘田各庄镇、卢龙镇和石门镇3个乡镇作为卢龙县优先开发区和重点开发区,分配到的新增建设用地指标最多,均达到230 hm2以上;其他乡镇在保证重点城区发展的基础上,也获得一定数量的指标。本文旨在利用此种方法,为土地利用总体规划的指标分配提供一定的方法支撑,促进规划范围内土地资源优化配置,保证土地资源的可持续利用。     

小流域非点源污染管理措施的多目标优化配置模拟

基于"风险评价—规划分区—分别管理"的非点源污染管理思路,采用非点源污染风险评价模型、最佳管理措施(best management practices,BMPs)评估体系及非支配排序遗传算法相耦合的方式,对北京怀柔区北宅小流域非点源污染进行不同空间尺度下最佳管理措施空间优化配置模拟,为小流域非点源污染最佳管理措施的实施,提供决策支持。研究结果表明:1)非点源污染潜力高风险区为距离河道较近受人为活动影响明显的居民区、养殖场和耕地,为重点管理区;2)根据污染物污染控制功效、成本投入以及景观美学功效3个方面综合评价结果对拟实施的BMPs进行综合评分排序,人工湿地、入渗池、绿屋顶、植物蓄留池等以下渗过程为主要污染控制机制类措施,可作为BMPs情景配置的优选措施;3)不同空间尺度下最佳管理措施空间优化配置模拟表明,流域层面BMPs最优方案为为生物滞留池0,湿式滞留池105 000元,占总成本的8%,入渗沟469 560元,占总成本的92%,总氮、总磷年污染负荷量综合削减率45%;村庄层面BMPs优化配置方案为生物滞留池3 105元,占总成本的0.8%;湿式滞留池21 000元,占总成本的5.6%;绿屋顶216 306元,占总成本的64%;透水性路面11 0736元,占总成本的29.6%。总氮、总磷年污染负荷综合削减率能够达到46%;农户层面BMPs优化配置方案为绿屋顶0元;雨水罐38元,占总成本的2.5%;生物滞留池675元,占总成本的44.5%;透水性路面805元,占总成本的53%。总氮和总磷两种污染物的年污染负荷削减率65%。     

生态涵养发展区农业景观规划方法及其应用

科学合理的农业景观规划方法是新农村建设体系中的一项核心技术。该研究以北京远郊生态涵养发展区峪口镇为例,在农业景观主导功能分类基础上,基于适宜性评价与实地勘踏访谈等方法,进行农业生产景观、农村聚落景观、农业服务设施景观和农业生态景观专项规划设计,然后按照"农业生态优先、农业生产次之、农业服务设施再次和农业旅游休闲景观最后"的原则,利用景观生态学的"基质——斑块——廊道"组合原理和分区权衡的方法,优化农业景观空间组合,形成研究区农业景观总体布局。研究表明,在峪口镇农业景观规划布局中,农业景观基质为粮菜生产区、经济林果生产区、农业生态保护区等,斑块为农业旅游休闲和农村聚落景观等,廊道为道路、河流、生态缓冲廊道等。该研究结果为区域美丽乡村建设提供了有力的技术手段和科学支撑。     

直升机航空施药全覆盖航线规划算法

为避免航空施药过程中由于多施、漏施、重施等现象造成的覆盖不精准问题,该研究开发了一种航程短,覆盖范围精准的航空施药全覆盖航线规划算法。首先基于区域全覆盖原理,通过对施药作业区域外喷雾航程计算与分析,得出在全覆盖的前提下,区域外最短喷雾航程计算公式。再结合全覆盖航线规划方法,得出全覆盖航空施药的最优航线规划算法,并通过软硬件设计实现了实时采集飞行轨迹,通过OneNet物联网平台与移动终端进行信息双向传输。最后分别对3种不同地形的试验场地进行了7个不同航向的全覆盖喷雾作业试验。试验结果表明,在3种试验场地中,按照规划航向作业的航程比试验组按照其他6个航向作业的航程短,航程比其他航向的航程最大可分别缩短4.920、6.903、59.913 km;且多余覆盖率均为最小,多余覆盖率最小分别为2.08%、7.17%、0.57%。作业面积越大,规划航向作业的航程缩短越明显,多余覆盖率越小,并且规则地形航线规划的多余覆盖率明显小于不规则地形。所提出的航空施药全覆盖航线规划算法,可为航空施药航线规划技术的发展提供理论支撑,为实际施药作业提供指导。     

Expanding protected areas beyond their terrestrial comfort zone: Identifying spatial options for river conservation

There has been very little consideration of freshwater ecosystems in identifying and designing protected areas. Recent studies suggest that protected areas hold enormous potential to conserve freshwater biodiversity if augmented with appropriate planning and management strategies. Recognizing this need, South Africa’s relevant government authority commissioned a spatial assessment to inform their national protected area expansion strategy. This study presents the freshwater component of the spatial assessment, aimed at identifying focus areas for expanding the national protected area system for the benefit of river biodiversity. Conservation objectives to guide the assessment aimed to improve representation of river biodiversity pattern and processes in both new and existing protected areas. Data to address these objectives were collated in a Geographic Information System (GIS) and a conservation planning algorithm was used as a means of integrating the multiple objectives in a spatially efficient manner. Representation of biodiversity pattern was based on achieving conservation targets for 222 river types and 47 freshwater fish endemic to South Africa. Options were also identified for representing coarse-scale biodiversity processes associated with free-flowing rivers and catchment-estuarine linkages. River reaches that, with only minor expansion of existing protected area boundaries, could be fully incorporated into the national protected area system were also identified. Based on this study, generic recommendations are made on how to locate, design and manage protected areas for river biodiversity: use appropriate planning units, incorporate both biodiversity pattern and process, improve planning and management of individual protected areas, incorporate a mixture of protection strategies, and embed planning into an ongoing research and implementation process.     

基于无人机航向的不规则区域作业航线规划算法与验证

为尽可能地减少飞行总距离和多余覆盖面积,节省无人机的能耗和药液消耗,研究了一种基于作业方向的不规则区域作业航线规划算法。该算法根据指定的作业方向,可快速规划出较优的作业航线,也可在未指定作业方向的情况下,给出某一推荐的作业方向与航线,使整个作业过程能耗和药耗最优。仿真结果表明,在一块面积为983.125 m2的不规则凸五边形作业区域内,采用该算法进行航线规划,无人机作业的多余覆盖率最低可达到11.5%,而且作业面积越大,优化效果越明显,在同样的地块进行田间试验,得到最低多余覆盖率为2.8%,证明了该算法的可行性。该研究可为自主作业无人机的航线规划算法提供参考。     

基于贝塞尔曲线的动态识别区农机避障路径实时规划

为解决农机田间作业避障路径实时规划问题,该研究提出一种在动态识别区内利用三阶贝塞尔曲线实时规划农机避障路径算法。首先构建农机作业行走动态识别区,在动态识别区内利用激光雷达感知障碍物。然后利用障碍物信息计算避障路径控制点选取范围,生成满足农机最小转弯半径等多约束条件下的路径簇,同时以曲率最小为目标从路径簇中选取最优避障路径。最后进行避障路径实时规划试验。试验结果表明,本文算法规划的避障路径最大曲率和平均曲率分别为0.126和0.054 m-1;路径跟踪过程中产生的最大横向误差和平均横向误差分别为0.12和0.057 m;拖拉机到障碍物外轮廓的距离大于0.375 m。和现有算法比较,本文算法规划的避障路径最大曲率和平均曲率分别减少25.9%和42.6%,路径跟踪过程中产生的最大横向误差和平均横向误差分别减少36.8%和28.8%。研究结果可为拖拉机无人驾驶作业提供技术支撑。     

GIS空间分析在退耕还林中的应用研究

空间分析功能是GIS的本质特征。选择黄土高原小流域退耕还林(草)工程为研究对象,以探讨GIS空间分析在退耕还林(草)工程中的应用方法为目标,确定了一种基于GIS空间分析的黄土高原小流域退耕还林(草)规划方法;建立了相关地理编码体系和规则,并运用GIS空间分析的坡度分析、坡向分析、叠置分析、属性分析等功能实现了规划的全过程,完成了黄土高原小流域退耕还林(草)规划图以及退耕地还林面积和还林规划面积统计。结果表明,此方法在以小流域治理为特点的黄土高原地区退耕还林(草)工程实施中有借鉴意义。