基于GIS和改進(jìn)元胞自動(dòng)機(jī)的輸電線路路徑自動(dòng)選擇

蘇海鋒，石經(jīng)緯，梁志瑞，武長青

（1.華北電力大學(xué) 電氣與電子工程學(xué)院，河北 保定 071003；2.重慶電力設(shè)計(jì)院，重慶 400030）

0 引言

輸電線路路徑選擇是電力線路工程設(shè)計(jì)中的重要組成部分，是一項(xiàng)投資大、要求高的復(fù)雜系統(tǒng)工程［1］。它不僅要考慮地形、地質(zhì)、水文等自然條件，同時(shí)要顧及施工難度、工程投資及線路運(yùn)行對(duì)沿線環(huán)境的影響，是一個(gè)涉及工程、環(huán)境、經(jīng)濟(jì)等諸多因素，對(duì)線路投資綜合效益有很大影響的空間多目標(biāo)決策問題。傳統(tǒng)的輸電線路路徑選擇工作是設(shè)計(jì)人員憑借經(jīng)驗(yàn)在地圖上繪制，并通過現(xiàn)場(chǎng)初堪選線和終堪選線最終完成。人工設(shè)計(jì)無法兼顧大量各種類型的空間信息，也就難以保證設(shè)計(jì)結(jié)果的經(jīng)濟(jì)性和科學(xué)性。因此對(duì)路徑評(píng)選中涉及的多種因素進(jìn)行量化，通過計(jì)算機(jī)人工智能方法來完成路徑選擇是輸電線路路徑設(shè)計(jì)發(fā)展的必然趨勢(shì)。

地理信息系統(tǒng)（GIS）是一種特定的十分重要的空間信息系統(tǒng)。它是在計(jì)算機(jī)硬、軟件系統(tǒng)支持下，對(duì)地球表層空間中的有關(guān)地理分布數(shù)據(jù)進(jìn)行采集、儲(chǔ)存、管理、運(yùn)算、分析、顯示和描述的技術(shù)系統(tǒng)［2-3］。GIS技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)電網(wǎng)資源管理、可視化展現(xiàn)、結(jié)構(gòu)化分析，是構(gòu)建“數(shù)字化電網(wǎng)，信息化企業(yè)”不可或缺的重要技術(shù)［4］。

目前，針對(duì)GIS技術(shù)在輸電線路設(shè)計(jì)中的應(yīng)用已有相關(guān)研究。文獻(xiàn)［5］利用GIS技術(shù)與遙感技術(shù)結(jié)合構(gòu)建三維可視化地形影像，在立體圖像上擬設(shè)多個(gè)線路塔位拐點(diǎn)，分析塔位間地理信息，對(duì)線路路徑進(jìn)行改進(jìn)。文獻(xiàn)［6］以三維可視化的方式直觀顯示線路走廊內(nèi)的各類型綜合圖形信息，如電網(wǎng)數(shù)據(jù)、覆冰區(qū)、協(xié)議區(qū)、規(guī)劃區(qū)等，輔助大范圍的線路路徑初步規(guī)劃。已有文獻(xiàn)主要是利用GIS大數(shù)據(jù)量、可視化的立體地圖影像輔助人工設(shè)計(jì)，或利用其對(duì)地理信息的管理、分析、顯示能力對(duì)已有備選路徑進(jìn)行優(yōu)化，而在自動(dòng)生成路徑方面的方法還很匱乏。

本文提出了一種基于GIS的改進(jìn)元胞自動(dòng)機(jī)CA（Cellular Automata）模型。通過GIS平臺(tái)，利用軍區(qū)、城市規(guī)劃、鐵路、民航、氣象等部門之間的地理信息資源共享得到實(shí)時(shí)準(zhǔn)確的地理信息，減輕繁重的現(xiàn)場(chǎng)勘察工作；同時(shí)，計(jì)算機(jī)可以全面考慮所有地理信息，因此能夠保證設(shè)計(jì)結(jié)果的經(jīng)濟(jì)性和科學(xué)性。

1 元胞自動(dòng)機(jī)模型

1.1 元胞自動(dòng)機(jī)的概念

元胞自動(dòng)機(jī)是時(shí)間和空間都離散的動(dòng)力系統(tǒng)，最基本的組成是元胞、元胞空間、鄰居及元胞轉(zhuǎn)化規(guī)則四部分［7-8］。元胞散布在規(guī)則格網(wǎng)中取有限的離散狀態(tài)，遵循同樣的作用規(guī)則，依據(jù)確定的局部規(guī)則作同步更新，描述復(fù)雜系統(tǒng)的整體行為［9-10］。元胞自動(dòng)機(jī)的構(gòu)成如圖1所示。

圖1 元胞自動(dòng)機(jī)的構(gòu)成Fig.1 Composition of cellular automata

GIS的柵格地圖與元胞自動(dòng)機(jī)模型都是以單個(gè)網(wǎng)格為基本單元，二者數(shù)據(jù)可以兼容［11］；且元胞自動(dòng)機(jī)可以描述多因素影響下線路形成的復(fù)雜行為，元胞自動(dòng)機(jī)模型可以用于路徑選擇。

GIS可以有效地管理、表達(dá)和處理靜態(tài)空間信息，對(duì)規(guī)劃區(qū)域復(fù)雜地理信息進(jìn)行分析處理，轉(zhuǎn)化為簡單柵格數(shù)據(jù)［12］；元胞自動(dòng)機(jī)模型有強(qiáng)大的模擬地理時(shí)空行為的能力，以GIS提供的處理后的地理信息，導(dǎo)入元胞自動(dòng)機(jī)路徑搜索模型進(jìn)行搜索，將二者結(jié)合起來可以充分發(fā)揮各自的優(yōu)勢(shì)，提高電網(wǎng)規(guī)劃的科學(xué)性和建設(shè)經(jīng)濟(jì)性。

1.2 元胞自動(dòng)機(jī)模型與蟻群算法的結(jié)合

元胞自動(dòng)機(jī)路徑搜索模式是由起點(diǎn)開始向多方向的自由搜索，通過獨(dú)立的多次搜索，比較搜索結(jié)果，保留最優(yōu)結(jié)果形成路徑。輸電線路路徑搜索屬于大規(guī)模系統(tǒng)搜索，數(shù)據(jù)量很大，變量組合多，易出現(xiàn)維數(shù)災(zāi)難、計(jì)算時(shí)間長和收斂性差等問題。

改進(jìn)的元胞自動(dòng)機(jī)路徑搜索模型融入蟻群算法機(jī)制［13］，對(duì)每個(gè)元胞賦予信息素濃度值，在路徑由起點(diǎn)向終點(diǎn)形成過程中，信息素濃度值大的元胞，被選中形成路徑的概率大。重復(fù)搜索一定次數(shù)，取最優(yōu)解線路上的元胞，增加其信息素濃度，重新進(jìn)行搜索。重復(fù)此過程直至達(dá)到設(shè)定次數(shù)位置，比較得出的最優(yōu)路徑結(jié)果。

蟻群算法對(duì)元胞自動(dòng)機(jī)模型進(jìn)行的優(yōu)化，可以使每次搜索都受到上一次優(yōu)質(zhì)搜索結(jié)果的影響，將獨(dú)立的多次搜索關(guān)聯(lián)成整體搜索，對(duì)地圖信息的認(rèn)識(shí)和捕捉更加明確。運(yùn)用路徑搜索模型在空間上搜索出可行解，然后用搜索出的可行解更新模型參數(shù)，使模型趨向于在高質(zhì)量的解空間中搜索新的解。在元胞自動(dòng)機(jī)模型中加入蟻群算法機(jī)制，可以有效提高求解效率和求解精度。

2 層次分析法元胞模型

2.1 元胞類型

影響輸電線路路徑選擇的地理信息因素既有自然因素也有社會(huì)因素，自然因素包括自然保護(hù)區(qū)范圍和內(nèi)容、河流湖泊、礦藏區(qū)范圍、地質(zhì)構(gòu)造帶等，社會(huì)因素包括風(fēng)景名勝區(qū)范圍、水源區(qū)范圍、飛機(jī)場(chǎng)升降區(qū)域、軍事管理區(qū)等?？紤]到以上地理信息因素限制性的強(qiáng)弱，將規(guī)劃區(qū)域的元胞分為如下3類。

（1）A類元胞：線路可以穿越也可以架設(shè)桿塔的元胞（如不受限制的平原地區(qū)等）。

（2）B類元胞：線路可以穿越但不能架設(shè)桿塔的元胞（如河流、公路等）。

（3）C類元胞：線路不能穿越也不能架設(shè)桿塔的元胞（如自然保護(hù)區(qū)、飛機(jī)場(chǎng)升降區(qū)等）。

2.2 元胞成本值

對(duì)于A、B類元胞，它們可以成為路徑選擇中的備選元胞，最優(yōu)化自動(dòng)選擇方法只能用于定量分析，所以需要對(duì)元胞進(jìn)行賦值，即元胞成本值。

在建立元胞成本值的過程中，需考慮的影響因素多，而且很多因素為定性分析，各因素之間無法進(jìn)行定量比較。為了解決上述問題，本文采用層次分析法AHP（Analytic Hierarchy Process）確定元胞成本值。

（1）對(duì)相關(guān)地理信息進(jìn)行等級(jí)評(píng)分。細(xì)化各項(xiàng)指標(biāo)因素，具體到可以量化或可以定性分級(jí)的指標(biāo)因子，如地形地貌、地質(zhì)構(gòu)造、土地利用類型、覆冰區(qū)情況、污穢區(qū)情況、風(fēng)速等，通過客觀數(shù)據(jù)分析和專家評(píng)分等手段，確定每個(gè)指標(biāo)因子對(duì)該元胞區(qū)域輸電線路建設(shè)的影響，評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)如表1所示。

表1 地理信息評(píng)分等級(jí)表Table 1 Grades of geographic information scoring

（2）建立層次結(jié)構(gòu)模型。總目標(biāo)層為元胞成本值，考慮到地區(qū)差異、電壓等級(jí)和建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)的不同，將第一基準(zhǔn)層劃分為基礎(chǔ)工程、桿塔工程、架線工程、其他工程4個(gè)部分。第二基準(zhǔn)層為需要考慮的具體地理信息因素，如圖2的虛線框中所示。

圖2 元胞成本層次結(jié)構(gòu)圖Fig.2 Hierarchical structure of cellular cost

（3）構(gòu)造成對(duì)比較矩陣。本文利用9級(jí)比例標(biāo)尺建立評(píng)價(jià)尺度［14］，評(píng)價(jià)尺度表如表2所示。對(duì)每層中的兩兩因素進(jìn)行比較。用qij表示第i個(gè)因素相對(duì)于第j個(gè)因素的比較結(jié)果，則成對(duì)比較矩陣Q如式（1）所示。

表2 AHP評(píng)價(jià)尺度表Table 2 Evaluation scales of AHP

（4）計(jì)算下層因素對(duì)上層目標(biāo)的影響權(quán)重。計(jì)算矩陣Q的最大特征值對(duì)應(yīng)的特征向量，歸一化處理后得出目標(biāo)函數(shù)權(quán)向量 w=（w1，w2，…，wn）T。

（5）計(jì)算元胞成本值。設(shè)線路經(jīng)過某一元胞的地理因素成本為元胞成本值，用c表示。將本節(jié)（1）中得到的地理信息評(píng)分代入到上述AHP模型中，計(jì)算出每個(gè)元胞的成本值c。

2.3 利用GIS整合地圖數(shù)據(jù)

利用在GIS中獲取的研究區(qū)域各元胞的空間分布和相關(guān)屬性數(shù)據(jù)，生成符合元胞自動(dòng)機(jī)定義的屬性數(shù)據(jù)表。元胞所包含的數(shù)據(jù)包括位置坐標(biāo)（x，y）、元胞類型（A、B 或 C）、元胞成本值 c。

3 路徑搜索模型

路徑搜索模型采用連點(diǎn)成線方式。搜索地圖上形成線路的關(guān)鍵元胞作為標(biāo)記點(diǎn)。從線路起點(diǎn)開始，依次連結(jié)搜索到的標(biāo)記點(diǎn)，直至終點(diǎn)結(jié)束，形成線路。

3.1 元胞狀態(tài)

設(shè)定規(guī)劃區(qū)域內(nèi)元胞有3種狀態(tài)：在某一時(shí)刻的某一元胞，如果確定為標(biāo)記點(diǎn)元胞，那么此時(shí)該元胞狀態(tài)為1；如果確定為線路上元胞，那么此時(shí)該元胞狀態(tài)為2；如果元胞既不是標(biāo)記點(diǎn)，也不是線路上元胞，那么此時(shí)該元胞狀態(tài)為0。最終由狀態(tài)為1和2的元胞確定最終的規(guī)劃線路。元胞狀態(tài)可以相互轉(zhuǎn)換。

3.2 元胞自動(dòng)機(jī)鄰居模型

常用的二維元胞自動(dòng)機(jī)鄰居模型如圖3所示，用于輸電線路路徑搜索存在局限性：搜索步長小，不適于長距離搜索，也會(huì)造成線路曲折；無法做出跨越動(dòng)作。

圖3 常用二維元胞自動(dòng)機(jī)鄰居模型Fig.3 Common neighbor models of two-dimension cellular automata

根據(jù)高壓輸電線路線路距離長、可跨越障礙的特點(diǎn)，對(duì)元胞自動(dòng)機(jī)鄰居模型進(jìn)行了改進(jìn)。圖4為改進(jìn)的元胞自動(dòng)機(jī)鄰居模型，圖中，黑色元胞為線路上當(dāng)前標(biāo)記點(diǎn)位置元胞，當(dāng)前標(biāo)記點(diǎn)位置元胞的所有鄰居，下一標(biāo)記點(diǎn)位置元胞從鄰居元胞中選擇產(chǎn)生（從鄰居元胞中選擇1個(gè)）。

圖4 改進(jìn)元胞自動(dòng)機(jī)鄰居模型Fig.4 Neighbor model of improved cellular automata

采用改進(jìn)元胞自動(dòng)機(jī)鄰居模型，鄰居元胞需要滿足以下條件：

a.在規(guī)定的搜索步長范圍內(nèi)；

b.元胞類型為A；

c.元胞狀態(tài)為0；

d.每次搜索形成的線路不能和已形成的線路重合或交叉。

滿足以上4個(gè)條件的元胞成為當(dāng)前元胞的鄰居元胞，是下一標(biāo)記點(diǎn)的待選位置。若不存在元胞同時(shí)滿足以上4個(gè)條件，則自動(dòng)拉近搜索步長，重新搜索判斷。自動(dòng)拉近搜索步長可以有效地避開搜索過程中的障礙。

以搜索步長范圍為350～450 m，即搜索區(qū)域距當(dāng)前標(biāo)記點(diǎn)元胞的最小距離限制f=350 m，最大距離限制 g=450 m，搜索區(qū)間為［f，g］=［350，450］為例，若搜索結(jié)束時(shí)鄰居元胞個(gè)數(shù)為0，則搜索區(qū)間拉近100 m，具體的鄰居元胞確定流程如圖5所示。

圖5 確定鄰居元胞流程圖Fig.5 Flowchart of neighbor cellular confirmation

3.3 元胞轉(zhuǎn)化規(guī)則

本文所提元胞自動(dòng)機(jī)鄰居模型的轉(zhuǎn)換規(guī)則實(shí)質(zhì)就是線路導(dǎo)向線的延伸規(guī)則。元胞自動(dòng)機(jī)路徑搜索模型以上一時(shí)刻（t-1時(shí)刻）產(chǎn)生的標(biāo)記點(diǎn)為基準(zhǔn)，確定其鄰居元胞，依照鄰居元胞的轉(zhuǎn)化概率，以輪盤賭方式隨機(jī)確定鄰居元胞中的某一個(gè)元胞為此時(shí)刻（t時(shí)刻）標(biāo)記點(diǎn)，并將其狀態(tài)轉(zhuǎn)化為1。元胞轉(zhuǎn)化過程如圖6所示。

圖6 元胞轉(zhuǎn)化過程Fig.6 Cellular transformation process

二維元胞自動(dòng)機(jī)模型搜索過程隨機(jī)性強(qiáng)，算法復(fù)雜度高，求解最佳路徑時(shí)需要極長的運(yùn)行時(shí)間和極大的存儲(chǔ)空間，搜索目的性低導(dǎo)致結(jié)果很難令人滿意，且搜索區(qū)域每增加1行1列，計(jì)算量也會(huì)急劇增加。因此，本文在元胞轉(zhuǎn)化概率部分引入了啟發(fā)式搜索機(jī)制。啟發(fā)式搜索機(jī)制包含了局部成本最優(yōu)機(jī)制、全局方向控制機(jī)制和蟻群算法中的信息素機(jī)制。

（1）局部成本最優(yōu)機(jī)制。

輸電線路設(shè)計(jì)在保證其安全性、可靠性的前提下，以經(jīng)濟(jì)性為其主要優(yōu)化目標(biāo)。局部成本最優(yōu)機(jī)制即在確定t時(shí)刻轉(zhuǎn)化元胞過程中，成本低的元胞轉(zhuǎn)化概率高。

在元胞轉(zhuǎn)化概率中加入成本控制系數(shù)b，則位置坐標(biāo)為（x，y）的鄰居元胞的成本控制系數(shù)為：

其中，c（x，y）為位置坐標(biāo)為（x，y）的鄰居元胞的成本值。

（2）全局方向控制機(jī)制。

二維平面路徑搜索的搜索方向隨機(jī)性很強(qiáng)，搜索過程容易陷入局部最優(yōu)，也常常產(chǎn)生路徑迂回現(xiàn)象。本文算法引入了全局方向控制機(jī)制，以終點(diǎn)為控制點(diǎn)，使路徑搜索方向趨向于終點(diǎn)方向。

全局方向控制機(jī)制如圖7所示，圖中，中央的元胞為基準(zhǔn)元胞，元胞1、元胞2為2個(gè)鄰居元胞。從基準(zhǔn)元胞分別向鄰居元胞和終點(diǎn)方向連線，產(chǎn)生的夾角作為方向控制量，角度越小，搜索方向越傾向于終點(diǎn)方向。

圖7 方向控制機(jī)制Fig.7 Direction control mechanism

在元胞轉(zhuǎn)化概率中加入方向控制系數(shù)a：在t時(shí)刻，當(dāng)前元胞坐標(biāo)為（xt，yt），鄰居元胞坐標(biāo)為（xi，yi），終點(diǎn)元胞坐標(biāo)為（xd，yd）。 以元胞（xt，yt）為頂點(diǎn)，分別向元胞（xi，yi）和元胞（xd，yd）引出連線，連線夾角為θ，則元胞（xi，yi）的方向控制系數(shù) axy=cosθ，即線路方向越偏向終點(diǎn)，該線路上元胞方向控制系數(shù)越大。

全局方向控制可以減小路徑長度，減少線路轉(zhuǎn)彎，從而減小輸電距離和轉(zhuǎn)角桿塔數(shù)量，有利于經(jīng)濟(jì)性的提高。

（3）蟻群算法信息素機(jī)制。

按1.2節(jié)所述方法引入蟻群算法中的信息素機(jī)制，使每次搜索向最佳路徑的方向發(fā)展。同時(shí)設(shè)定信息素?fù)]發(fā)系數(shù)，避免因多次搜索積累信息素濃度過高而產(chǎn)生的早熟收斂。

在元胞轉(zhuǎn)化概率中引入信息素控制系數(shù)m，建立信息素濃度矩陣，每個(gè)位置元胞信息素濃度為mxy，各元胞的初始信息素濃度相同。采用信息素更新機(jī)制，在每組若干次成功搜索后，為線路上元胞增加Δm的信息素濃度。

其中，Ct為線路總成本。

設(shè)定信息素?fù)]發(fā)系數(shù)，新信息素矩陣中位置坐標(biāo)為（x，y）的元胞的信息素濃度 m′xy為：

其中，σ 為信息素?fù)]發(fā)系數(shù)，σ∈（0，1）。

更新信息素濃度后繼續(xù)進(jìn)行下一組運(yùn)算，信息素控制系數(shù)越大，元胞轉(zhuǎn)化概率越高。

方向控制系數(shù)a、成本控制系數(shù)b、信息素控制系數(shù)m的控制強(qiáng)度分別為α、β、γ，則鄰居元胞轉(zhuǎn)化概率 p（x，y）為：

鄰居元胞中只有一個(gè)元胞能夠成功轉(zhuǎn)化，將所有鄰居元胞轉(zhuǎn)化概率進(jìn)行歸一化處理，處理后的元胞轉(zhuǎn)化概率為：

其中，psum為t時(shí)刻所有鄰居元胞的轉(zhuǎn)化概率之和。

在確定每個(gè)鄰居元胞的轉(zhuǎn)化概率 pt（x，y）后，采用輪盤賭方法，隨機(jī)選取鄰居元胞中的一個(gè)為下一轉(zhuǎn)化元胞。

3.4 線路成本

初始時(shí)，起點(diǎn)元胞為第一個(gè)標(biāo)記點(diǎn)，狀態(tài)為1，其他元胞狀態(tài)為0。在t時(shí)刻，新搜索到的標(biāo)記點(diǎn)狀態(tài)變?yōu)?，其與t-1時(shí)刻搜索到的標(biāo)記點(diǎn)間形成線路，線路穿越元胞狀態(tài)變?yōu)?。則本段線路成本為：

其中，n為在t時(shí)刻狀態(tài)由0轉(zhuǎn)化為2的元胞個(gè)數(shù)，即線路元胞個(gè)數(shù)；ct02（i）為在t時(shí)刻狀態(tài)由0轉(zhuǎn)化為2的第i個(gè)元胞成本值；ct01為t時(shí)刻狀態(tài)由0轉(zhuǎn)化為1的元胞成本值；lt為t時(shí)刻轉(zhuǎn)化元胞與上一標(biāo)記點(diǎn)元胞的距離。

輸電線路要盡可能減少轉(zhuǎn)角數(shù)量，設(shè)定若t時(shí)刻形成線路與上一時(shí)刻形成線路產(chǎn)生夾角，那么t時(shí)刻線路成本提高30%。

設(shè)線路總成本為Ct，則有：

其中為搜索到終點(diǎn)時(shí)每一時(shí)刻的線路成本。

3.5 改進(jìn)元胞自動(dòng)機(jī)模型路徑自動(dòng)搜索流程

高壓輸電線路距離長，研究區(qū)域范圍大，為減小數(shù)據(jù)量，保證搜索的準(zhǔn)確性，對(duì)研究區(qū)域進(jìn)行分段處理。在起點(diǎn)與終點(diǎn)之間通過在圖上標(biāo)繪確定線路必須通過的關(guān)鍵點(diǎn)，相鄰關(guān)鍵點(diǎn)之間為具體研究區(qū)。通過每個(gè)具體研究區(qū)路徑自動(dòng)搜索，組合得到最終路徑結(jié)果。搜索流程圖如圖8所示。

圖8 路徑搜索流程圖Fig.8 Flowchart of path search

4 算例驗(yàn)證

根據(jù)本文算法設(shè)計(jì)原理，以Mapinfo和谷歌GIS作為軟件平臺(tái)，應(yīng)用C#技術(shù)開發(fā)輸電線路路徑自動(dòng)選擇功能模塊。

算例選擇的測(cè)試區(qū)域如圖9所示。測(cè)試區(qū)的起點(diǎn)為C、終點(diǎn)為B，南北方向的距離為26 km，東西方向的距離為16.75 km，對(duì)長距離線路進(jìn)行分段處理，設(shè)置參考點(diǎn)A，劃定測(cè)試具體研究區(qū)。

測(cè)試具體研究區(qū)的放大圖如圖10所示，其起點(diǎn)為A、終點(diǎn)為B，南北方向的距離為17.9 km，東西方向的距離為4.2 km，中央南北方向的河流和上部東西方向的公路為需跨越障礙。居民區(qū)和試驗(yàn)田區(qū)為需避讓區(qū)域。下面針對(duì)該測(cè)試具體研究區(qū)域進(jìn)行具體路徑搜索測(cè)試。

圖9 測(cè)試區(qū)航拍圖Fig.9 Aerial photo of test region

圖10 具體測(cè)試區(qū)放大圖Fig.10 Enlarged picture of specific test region

（1）利用谷歌GIS獲取區(qū)域地理圖像和地形、高程、地質(zhì)等相關(guān)地理信息，利用Mapinfo生成柵格地圖，元胞尺寸設(shè)定為60 m×60 m。補(bǔ)充協(xié)議區(qū)、風(fēng)速、覆冰等其他相關(guān)地理信息，判斷可行區(qū)域設(shè)定各元胞類型，同時(shí)確定各指標(biāo)因子評(píng)分，生成元胞屬性信息表。

（2）將評(píng)分結(jié)果代入到建立的層次結(jié)構(gòu)模型，得到各元胞成本值。將元胞坐標(biāo)、元胞類型、元胞成本值對(duì)應(yīng)導(dǎo)入路徑自動(dòng)選擇功能模塊。根據(jù)測(cè)試具體研究區(qū)的情況，輸入搜索參數(shù)，具體參數(shù)如下。

a.測(cè)試具體研究區(qū)的起點(diǎn)坐標(biāo)為（32，0）、終點(diǎn)坐標(biāo)為（202，55），行數(shù)、列數(shù)分別為 300、70。

b.程序參數(shù)：f=600 m，g=700 m；σ=0.3；α=1，β=1，γ=0.8；運(yùn)行組數(shù)為 50，每組運(yùn)行次數(shù)為 30。

（3）運(yùn)行該模塊，得到線路標(biāo)記點(diǎn)元胞坐標(biāo)為：記錄坐標(biāo)結(jié)果，并顯示在地圖中。

運(yùn)行結(jié)果如圖10所示，設(shè)計(jì)路徑成功跨越了公路和河流，避讓了限制區(qū)，綜合多個(gè)地理信息因素，由起點(diǎn)到達(dá)了終點(diǎn)，完成了輸電線路路徑計(jì)算機(jī)自動(dòng)選擇。

5 結(jié)論

a.以GIS作為平臺(tái)，結(jié)合專家經(jīng)驗(yàn)，以定性分析和定量評(píng)估結(jié)合的層次分析法確定元胞成本值，可以有效地整合地理信息，結(jié)果能夠定量地表達(dá)各評(píng)價(jià)單元適宜度。

b.本文提出的元胞自動(dòng)機(jī)鄰居模型，符合輸電線路設(shè)計(jì)的特點(diǎn)。在自動(dòng)搜索模型中采用啟發(fā)式搜索，提出3個(gè)影響元胞轉(zhuǎn)化概率的因子，明確了搜索的目的性，使得算法同時(shí)兼顧準(zhǔn)確性和收斂速度。

c.元胞自動(dòng)機(jī)輸電線路路徑選擇模型實(shí)現(xiàn)了計(jì)算機(jī)自動(dòng)選擇輸電線路路徑，路徑初選更具科學(xué)性和經(jīng)濟(jì)性，提高了工作效率。

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