摘要：近幾十年能源短缺嚴(yán)重，世界范圍內(nèi)煤和石油的大量使用造成空氣污染，風(fēng)能作為一個(gè)環(huán)境友好的可再生能源在世界上流行起來(lái)，世界范圍內(nèi)對(duì)風(fēng)能的需求日益加劇。對(duì)風(fēng)力發(fā)電廠的需求也與日俱增。基于GIS技術(shù)的發(fā)展，本文通過(guò)深入分析該技術(shù)在選址領(lǐng)域的應(yīng)用，歸納總結(jié)出一套方法，使得選址工作變得有法可依，有章可循。
　　關(guān)鍵字：GIS 選址 威爾士 風(fēng)力發(fā)電廠
　　1、 簡(jiǎn)介：風(fēng)電場(chǎng)的背景
　　由于最近幾十年能源短缺嚴(yán)重，世界范圍內(nèi)煤和石油的大量使用造成空氣污染，風(fēng)能作為一個(gè)環(huán)境友好的可再生能源在世界上流行起來(lái)，世界范圍內(nèi)對(duì)風(fēng)能的需求日益加劇。對(duì)風(fēng)力發(fā)電廠的需求也與日俱增。以此同時(shí)，風(fēng)電場(chǎng)數(shù)量的增加將會(huì)產(chǎn)生規(guī)劃和環(huán)境的沖突。很多因素都是對(duì)風(fēng)力發(fā)電差選址的影響因素例如：斜坡方位與河流到居民區(qū)和主要道路的距離。GIS做為一個(gè)包含所有這些因素的重要工具在風(fēng)電場(chǎng)選址的過(guò)程中將會(huì)起到重要作用。
　　2、GIS分析過(guò)程
　　根據(jù)風(fēng)力發(fā)電廠的基本影響因素研究先初步制定了初步分析的框架。
　　2.1 初步分析
　　圖1顯示了根據(jù)方法1南威爾士適合建造風(fēng)電場(chǎng)的區(qū)域。圖中紫色區(qū)域是0，代表不適合建立風(fēng)電場(chǎng)的區(qū)域，綠色區(qū)域是1，代表適合建立風(fēng)電場(chǎng)的區(qū)域。方法1中假設(shè)所有的制約因素都有同等的重要性。根據(jù)在本文中提出的標(biāo)準(zhǔn)，如果斜坡坡度小于17度，方向應(yīng)為西向(包括西南和西北)，距離河流250米之外，距離2000米之內(nèi)沒(méi)有居住區(qū)，5000米之內(nèi)沒(méi)有道路。這就完成了把區(qū)域劃分為(1)適合修建區(qū)域和(0)不適合修建區(qū)域。考慮到所有的制約因素具有相同的重要性，然后使用光柵計(jì)算將各分類標(biāo)準(zhǔn)重合到一起，會(huì)得到如圖1所示的結(jié)果。表1顯示了基于流程圖的方法1。
　　2.2 進(jìn)一步分析
　　為了進(jìn)一步分析，以上標(biāo)準(zhǔn)被當(dāng)作選擇風(fēng)電場(chǎng)場(chǎng)地的限制因素。坡度和方位以及居住區(qū)和主要道路均影響到河流的距離。進(jìn)一步分析，限制因素將被用之前的方法1計(jì)算同時(shí)考慮坡度和方位的共同影響。
　　為了將不同的制約因素結(jié)合起來(lái)，不同的制約因素的值應(yīng)該被統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)。使用光柵計(jì)算統(tǒng)一不同的制約因素的值。在這個(gè)項(xiàng)目中，雖然只有兩個(gè)方程，但計(jì)算得出的新值在0——1000之間。河流和居民區(qū)這兩個(gè)制約因素涉及到“遠(yuǎn)離”，所以計(jì)算新值的公式是：
　　新變量=(舊變量/舊最大值)*新最大變化值
　　而上述因素是主要道路，因此計(jì)算距離道路的新值是“接近”：
　　新變量={(舊變量/舊最大值)*新變化最大值｝*(-1)+新變化最大值
　　當(dāng)結(jié)合三個(gè)因素時(shí)，應(yīng)該考慮其影響范圍的變化。他們被分為不同的等級(jí)，因?yàn)樗麄儗?duì)風(fēng)電場(chǎng)的影響范圍不同。下表表明不同級(jí)別的限制因素對(duì)風(fēng)電場(chǎng)選址的影響。
第一級(jí)因素           第二級(jí)因素               第三級(jí)因素             第四季因素
坡度                 農(nóng)田                     歷史遺跡               路線
道路                 鐵路                     國(guó)有財(cái)產(chǎn)
城市中心             河流
                     樹(shù)林
                     水體
                     生態(tài)區(qū)                                                    

　　表2：分組制約因素及其意義。
　　根據(jù)上表，與公路和城市中心的距離被歸為第一級(jí)因素，到河流距離被歸結(jié)為第二級(jí)因素。我們假設(shè)第一級(jí)因素的值為2，第二級(jí)因素的值為1，接著隊(duì)長(zhǎng)這些因素賦予不同的權(quán)重值。城市居住區(qū)的權(quán)重是：城市居住區(qū)/(城市居住區(qū)+道路+河流)，即2/2+2+1。因此城市居住區(qū)的權(quán)重0.4，道路的權(quán)重是0.4，河流的權(quán)重是0.2。然后使用加權(quán)求和工具，結(jié)合三個(gè)因素的權(quán)重，將道路和城市中心賦予0.4，將河流賦予0.2的權(quán)重。結(jié)果如圖3所示。
　　對(duì)公路和城市中心的距離是屬于第一等級(jí)的因素，而河流距離屬于到第二級(jí)的因素。我們假設(shè)一等級(jí)的因子為2，第二級(jí)因子為1。可以通過(guò)以下制定權(quán)重：城市居住區(qū)的權(quán)重是：城市居住區(qū)/(城市道路距離+城市中心距離 +水)，這是2 /(2 +2 +1)。因此，城市居住區(qū)的權(quán)重為0.4，道路因素是0.4，而河流重量為0.2。然后使用'加權(quán)求和'工具，結(jié)合三個(gè)因素的權(quán)重，給道路和城市中心給予權(quán)重0.4和0.2河流。
　　圖4顯示了南威爾士適合風(fēng)電場(chǎng)區(qū)域的值的變化范圍。適宜尺度由值為577.069的藍(lán)色理想?yún)^(qū)域到值為0的桔黃色不可接受區(qū)域。
　　3、討論：分析過(guò)程中的缺陷
　　GIS在決定最佳位置中扮演重要角色同時(shí)也存在一定缺陷。GIS的錯(cuò)誤可以被總結(jié)為四個(gè)方面：一是可能收集中的錯(cuò)誤導(dǎo)致不精確數(shù)據(jù);二是數(shù)據(jù)處理和分析的錯(cuò)誤;三是理論上的錯(cuò)誤;最后是數(shù)據(jù)解譯上的錯(cuò)誤。
　　GIS具有強(qiáng)大的分析能力，同時(shí)也會(huì)在分析過(guò)程中產(chǎn)生嚴(yán)重的錯(cuò)誤。數(shù)據(jù)分析上的失誤將會(huì)在幾個(gè)抽象的層次上被傳播，導(dǎo)致很難追蹤。
　　在GIS分析過(guò)程中，數(shù)據(jù)基于在一個(gè)柵格系統(tǒng)中的確定尺寸區(qū)域中的像素大小，測(cè)量距離則是點(diǎn)之間像素之和。成角度的像素距離需要通過(guò)加權(quán)計(jì)算獲得，因?yàn)榫€是彎曲的。因此在測(cè)量距離過(guò)程中，無(wú)論使用任何功能包括緩沖，最小成本分析等都會(huì)導(dǎo)致錯(cuò)誤。
　　在風(fēng)電場(chǎng)項(xiàng)目中，使用方法1的“最初分析”將會(huì)有五個(gè)確定的因素限制選址，其中的三個(gè)與距離有關(guān)。雖然道路和河流的初始向量文件在完成了遠(yuǎn)程操作柵格表面時(shí)就已被創(chuàng)建，在最后時(shí)依然可能會(huì)出現(xiàn)錯(cuò)誤。有三種方法可以幫助我們選擇距離區(qū)域。第一個(gè)就是使用“歐氏距離”，第二個(gè)是“直線”工具，最后是“緩沖區(qū)”工具。前兩種方法可以獲得相同的結(jié)果。他們之間最重要的區(qū)別之一就是使用“多緩沖區(qū)”工具可以創(chuàng)建一系列多邊形。例如，如果輸入3個(gè)圓環(huán)將會(huì)產(chǎn)生3個(gè)不同距離的圓環(huán)。雖然“歐氏距離”和“直線”工具會(huì)得到不同的許多結(jié)果(不輸入最大距離時(shí))，我們可以按照需要重新分類。例如，用一個(gè)統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)認(rèn)為，風(fēng)電場(chǎng)應(yīng)該位于道路的5000米之內(nèi)，使用“歐氏距離”或“直線”工具獲得的結(jié)果將重新分類為0和1，1代表著0-5000米之間適合的地區(qū)，而0代表著不適合地區(qū)。
　　GIS具有3個(gè)非常有效的作用，覆蓋，交互式改變比例，結(jié)合不同來(lái)源的數(shù)據(jù)。在分析過(guò)程中會(huì)毫無(wú)征兆的覆蓋2個(gè)不同比例的地圖，而GIS用戶會(huì)很容易忽視此錯(cuò)誤。
　　在進(jìn)一步分析過(guò)程中，影響因素被視為模糊概念，如“遠(yuǎn)離”或“接近”。而在GIS分析處理過(guò)程中，這些模糊概念應(yīng)該被映射為可以繪制為地圖的確切條件。我們應(yīng)當(dāng)決定什么類型的距離是“遠(yuǎn)離”，什么類型的是“接近”。在某些情況下，我們可以通過(guò)個(gè)人經(jīng)驗(yàn)和知識(shí)判斷已有數(shù)據(jù)的類型。
　　4、進(jìn)一步分析基本權(quán)重
　　考慮到不同因素的影響，每個(gè)影響因素的權(quán)重不同。對(duì)于一個(gè)風(fēng)電場(chǎng)，過(guò)多的坡地將會(huì)導(dǎo)致高投入和對(duì)技術(shù)的高要求。由于一些政治和經(jīng)濟(jì)原因，在某些區(qū)域建造風(fēng)電場(chǎng)時(shí)應(yīng)特別考慮安全和環(huán)境問(wèn)題。河流沿岸也會(huì)增加風(fēng)電場(chǎng)預(yù)算。遠(yuǎn)離居民區(qū)會(huì)減少噪聲對(duì)其的污染。此外因?yàn)橐恍┓烧撸瑧?yīng)避免在自然保護(hù)區(qū)選址。在此項(xiàng)目中，如第二部分所提到的，這三個(gè)因素的整體權(quán)重為1。影響因素被分為不同等級(jí)，所以在進(jìn)一步分析中，我們可簡(jiǎn)單的將各權(quán)重表示為：城市中心0.4，道路0.4，河流0.2 。
　　根據(jù)圖4，我們清晰的看到理想修建風(fēng)電場(chǎng)的區(qū)域在南威爾士只占很小的一塊，條件一般和不能修建的區(qū)域則占很大一部分。考慮不同的權(quán)重時(shí)，我們應(yīng)該特別注意安全和技術(shù)條件。造價(jià)在風(fēng)電場(chǎng)建造中則是次要因素。如前面提到的，選址在河流附近將會(huì)增加建造成本，道路和居住區(qū)附近則涉及到安全和噪聲問(wèn)題。因此，當(dāng)給3個(gè)影響因素賦予權(quán)重的時(shí)候，數(shù)量可以變化但必須確保河流的權(quán)重低于道路和居住區(qū)。
　　5、建議
　　風(fēng)電場(chǎng)選址時(shí)有很多標(biāo)準(zhǔn)，包括物理、經(jīng)濟(jì)、環(huán)境壓力、資源和規(guī)劃考慮。風(fēng)電場(chǎng)應(yīng)該坐落在良好的地質(zhì)條件區(qū)域，如地震烈度低的區(qū)域。然而，這些因素在此次項(xiàng)目中并沒(méi)有被考慮。此外氣候?yàn)?zāi)害區(qū)也應(yīng)當(dāng)被避免。雷暴和沙塵暴會(huì)摧毀風(fēng)電設(shè)備。如果這些因素和數(shù)據(jù)被考慮進(jìn)來(lái)，分析的結(jié)果將會(huì)更加精確。
　　人也是GIS系統(tǒng)中的組成部分之一，并在分析過(guò)程中發(fā)揮著重要作用。由人去決定應(yīng)該選中哪種標(biāo)準(zhǔn)，哪些因素在項(xiàng)目中會(huì)產(chǎn)生更大的影響。因此，經(jīng)驗(yàn)和只是對(duì)于GIS使用者來(lái)說(shuō)很重要。為了在分析過(guò)程中獲得更加精確的數(shù)據(jù)，對(duì)GIS使用者進(jìn)行更嚴(yán)格的教育和訓(xùn)練。
　　良好的GIS分析有助于尋找潛在的適合建立風(fēng)電場(chǎng)區(qū)域。歐盟和英國(guó)對(duì)風(fēng)電場(chǎng)巨大的需求，預(yù)示著GIS在該領(lǐng)域?qū)?huì)起到巨大作用。
　　參考文獻(xiàn)：
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