專利名稱：：用于風(fēng)電場(chǎng)微觀選址的地圖和地表粗糙度數(shù)字化方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明屬于風(fēng)電場(chǎng)規(guī)劃
技術(shù)領(lǐng)域：
，具體是一種得到風(fēng)電場(chǎng)規(guī)劃和微觀選址所需要的數(shù)字化地形圖的方法。
背景技術(shù)：
：能源是人類社會(huì)存在與發(fā)展的物質(zhì)基礎(chǔ)。過去200多年，建立在煤炭、石油、天然氣等化石燃料基礎(chǔ)上的能源體系極大地推動(dòng)了人類社會(huì)地發(fā)展，但也帶來了巨大的環(huán)境污染問題。而風(fēng)能是一種清潔、無污染的可再生能源。我國是世界上風(fēng)能資源較為豐富的國家之一，根據(jù)中國氣象科學(xué)研究院繪制的全國平均風(fēng)功率密度分布圖，中國陸地10m高度層的風(fēng)能總儲(chǔ)量為32.26億kW，實(shí)際可開發(fā)的風(fēng)能資源儲(chǔ)量為2.53億kW，近海風(fēng)場(chǎng)的可開發(fā)風(fēng)能資源是陸上的3倍，據(jù)此，我國可開發(fā)的風(fēng)能資源約為10億kW，風(fēng)力發(fā)電在我國擁有廣闊的應(yīng)用前景。根據(jù)國家發(fā)改委規(guī)劃，我國風(fēng)電裝機(jī)規(guī)劃目標(biāo)2020年達(dá)到3000萬kW，2030年后可能超過核電，2040年超過水電。因此風(fēng)電場(chǎng)的規(guī)劃和微觀選址顯得極為重要。取得擬建風(fēng)電場(chǎng)區(qū)域數(shù)字化地形圖是進(jìn)行風(fēng)電場(chǎng)規(guī)劃的前提和基礎(chǔ)，目前國外采用的方法一般是直接從相關(guān)研究機(jī)構(gòu)和渠道購買數(shù)字化地形圖。而目前國內(nèi)的許多風(fēng)電場(chǎng)區(qū)域沒有數(shù)字化地形圖，而且風(fēng)電場(chǎng)微觀選址需要地形圖上的地表粗糙度信息，但現(xiàn)有的許多地形圖測(cè)繪年代久遠(yuǎn)，地形圖上的地表地貌與當(dāng)前實(shí)際情況已經(jīng)有了很大不同，根據(jù)地形圖上的圖例來進(jìn)行數(shù)字化確定地表粗糙度勢(shì)必會(huì)帶來很大的誤差。而通常衛(wèi)星觀測(cè)圖根據(jù)最近的衛(wèi)星拍攝照片處理得到，可以準(zhǔn)確反映當(dāng)前地表地貌情況。
發(fā)明內(nèi)容技術(shù)問題本發(fā)明針對(duì)國內(nèi)風(fēng)電場(chǎng)微觀選址的工程實(shí)際情況，為克服傳統(tǒng)地圖數(shù)字化方法因?qū)嶋H地表地貌與地例不符造成的地表粗糙度誤差，提出了一種用于風(fēng)電場(chǎng)微觀選址的地圖和地表粗糙度數(shù)字化方法，可廣泛應(yīng)用于無法直接獲得數(shù)字化地形圖的區(qū)域。技術(shù)方案本發(fā)明提供的用于風(fēng)電場(chǎng)微觀選址的地圖和地表粗糙度數(shù)字化方法，包括以下步驟1)原始地圖掃描對(duì)原始地圖進(jìn)行掃描，生成光柵圖像；2)光柵圖像坐標(biāo)確定根據(jù)原始地圖標(biāo)注的坐標(biāo)系，在光柵圖像上選擇至少三個(gè)控制點(diǎn)，輸入平面直角坐標(biāo)；3)等高線捕捉和數(shù)字化利用地圖數(shù)字化軟件自動(dòng)捕捉等高線并進(jìn)行數(shù)字化，或者人機(jī)交互手動(dòng)捕捉等高線并進(jìn)行數(shù)字化，并給每條等高線賦屬性值；4)衛(wèi)星觀測(cè)圖下載將原始地圖的坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換為WGS-84坐標(biāo)系，利用GoogleEarth軟件下載WGS-84坐標(biāo)系下的地圖坐標(biāo)所對(duì)應(yīng)區(qū)域的衛(wèi)星觀測(cè)圖；5)衛(wèi)星觀測(cè)圖坐標(biāo)確定在衛(wèi)星觀測(cè)圖上選擇至少三個(gè)控制點(diǎn)，輸入原始地圖坐標(biāo)系下的平面直角坐標(biāo)；36)衛(wèi)星觀測(cè)圖與數(shù)字化等高線的拓?fù)浜铣蓪⑿l(wèi)星觀測(cè)圖作為背景圖添加到數(shù)字化等高線地形圖中；7)地表粗糙度的確定辨別、分類衛(wèi)星觀測(cè)圖中不同的地形地貌，在數(shù)字化等高線地形圖中描繪粗糙度曲線，設(shè)置粗糙度曲線包圍區(qū)域內(nèi)、外的粗糙度長度，輸出矢量文件。在步驟(7)中，參照衛(wèi)星觀測(cè)圖確定地表粗糙度，并且衛(wèi)星觀測(cè)圖作為矢量等高線地形圖的背景，兩者坐標(biāo)相同，圖形完全重疊，保證地表粗糙度的準(zhǔn)確性。有益效果本發(fā)明的有益效果是，在地圖數(shù)字化過程中結(jié)合衛(wèi)星觀測(cè)圖確定地表粗糙度，可以準(zhǔn)確反映當(dāng)前地表地貌情況，克服了傳統(tǒng)地圖數(shù)字化方法中利用原始地例確定地表粗糙度造成的誤差，有利于提高風(fēng)電場(chǎng)微觀選址的精度。圖1是用于風(fēng)電場(chǎng)微觀選址的地圖和地表粗糙度數(shù)字化方法流程圖，其中虛線框內(nèi)部分是本專利的核心內(nèi)容。具體實(shí)施例方式下面參考附圖對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式做進(jìn)一步說明。1)原始地圖掃描收集等高線地形圖，對(duì)原始地圖進(jìn)行掃描，生成光柵圖像；在這個(gè)過程中，對(duì)圖幅過大的地形圖，如果無法進(jìn)行整體掃描，可將地形圖分為幾個(gè)部分單獨(dú)進(jìn)行掃描。2)光柵圖像坐標(biāo)確定根據(jù)原始地圖標(biāo)注的坐標(biāo)系，在光柵圖像上選擇至少三個(gè)控制點(diǎn)，輸入平面直角坐標(biāo)；為確定數(shù)字化地形圖的坐標(biāo)信息，至少需要在地圖中選取三個(gè)控制點(diǎn)并輸入平面直角坐標(biāo)(高斯投影)，為簡(jiǎn)單考慮一般將控制點(diǎn)選取在經(jīng)度線和緯度線的交點(diǎn)上，然后輸出矢量地圖文件。3)等高線捕捉和數(shù)字化利用地圖數(shù)字化軟件自動(dòng)捕捉等高線并進(jìn)行數(shù)字化，或者人機(jī)交互手動(dòng)捕捉等高線并進(jìn)行數(shù)字化，并給每條等高線賦屬性值；理論上可以利用軟件自動(dòng)進(jìn)行地形圖數(shù)字化，但對(duì)于年代久遠(yuǎn)的地圖，經(jīng)過掃描清晰度進(jìn)一步下降，所以只能手動(dòng)進(jìn)行數(shù)字化。沿著地形圖中每條等高線的軌跡，利用鼠標(biāo)描繪每條等高線?？梢栽诘雀呔€上標(biāo)出一下關(guān)鍵點(diǎn)，然后把這些關(guān)鍵點(diǎn)連成直線，在等高線彎曲度比較大的地方需要多標(biāo)出一些點(diǎn)以提高精度。最后，為每一條等高線標(biāo)注海拔高度，海拔高度信息可以在紙質(zhì)地形圖中得到。4)衛(wèi)星觀測(cè)圖下載將原始地圖的坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換為WGS-84坐標(biāo)系，利用GoogleEarth軟件下載WGS-84坐標(biāo)系下的地圖坐標(biāo)所對(duì)應(yīng)區(qū)域的衛(wèi)星觀測(cè)圖；目前我國測(cè)量工作中使用的國家大地坐標(biāo)系為北京54坐標(biāo)系和西安80坐標(biāo)系，而GoogleEarth使用的是WGS-84坐標(biāo)系統(tǒng)，所以需要將地形圖中的北京54坐標(biāo)系和西安80坐標(biāo)系下的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換為WGS-84坐標(biāo)系統(tǒng)下的坐標(biāo)，然后在GoogleEarth中輸入經(jīng)諱度坐標(biāo)，截取與擬進(jìn)行數(shù)字化的地形圖相同區(qū)域的衛(wèi)星觀測(cè)圖。GoogleEarth地圖已能覆蓋國內(nèi)絕大部分區(qū)域，且精度能滿足微觀選址的需要。對(duì)于北京54坐標(biāo)系統(tǒng)向WGS-84坐標(biāo)系統(tǒng)的轉(zhuǎn)換，可直接利用七參數(shù)模型4<formula>formulaseeoriginaldocumentpage5</formula>其中，模型的七參數(shù)分別為<formula>formulaseeoriginaldocumentpage5</formula>對(duì)于西安80坐標(biāo)系統(tǒng)向WGS-84坐標(biāo)系統(tǒng)的轉(zhuǎn)換，可先轉(zhuǎn)換為北京54坐標(biāo)系統(tǒng)，再轉(zhuǎn)換為WGS-84坐標(biāo)系統(tǒng)，其中西安80坐標(biāo)系統(tǒng)向?yàn)楸本?4坐標(biāo)系統(tǒng)轉(zhuǎn)換可采用Bursa-Wolf模型(2)式(2)中AX。，AY。，AZ。為三個(gè)平移參數(shù)，ex，ey，ez為三個(gè)旋轉(zhuǎn)參數(shù)，m為尺度變化參數(shù)。5)衛(wèi)星觀測(cè)圖坐標(biāo)確定在衛(wèi)星觀測(cè)圖上選擇至少三個(gè)控制點(diǎn)，輸入原始地圖坐標(biāo)系下的平面直角坐標(biāo)；選取衛(wèi)星觀測(cè)圖的任意三個(gè)角作為控制點(diǎn)，與擬進(jìn)行數(shù)字化的地形圖相對(duì)應(yīng)輸入北京54坐標(biāo)系或西安80坐標(biāo)系下的控制點(diǎn)坐標(biāo)。6)衛(wèi)星觀測(cè)圖與數(shù)字化等高線的拓?fù)浜铣蓪⑿l(wèi)星觀測(cè)圖作為背景圖添加到數(shù)字化等高線地形圖中；7)地表粗糙度的確定辨別、分類衛(wèi)星觀測(cè)圖中不同的地形地貌，在數(shù)字化等高線地形圖中描繪粗糙度曲線，設(shè)置粗糙度曲線包圍區(qū)域內(nèi)、外的粗糙度長度，輸出矢量文件。不同地表地貌粗糙度等級(jí)和粗糙度長度數(shù)值的確定可以參考表1。表1不同地表地貌粗糙度長度數(shù)值和粗糙度等級(jí)<table>tableseeoriginaldocumentpage5</column></row><table>粗糙/又寸級(jí)粗糙度長度/m能量指數(shù)(%)地表類形10.0352開闊的農(nóng)村沒有柵欄和灌木籬墻，有很零星的房屋，有緩的圓形山丘1.50.05545農(nóng)田，有一些房屋和8米高的間距為1250米的擋風(fēng)灌木帶20.139農(nóng)田，有一些房屋和8米高的間距為500米的擋風(fēng)灌木帶.2.50.231農(nóng)田，有許多房屋、灌木，或有8米高間距為250米的擋風(fēng)灌木帶30.424村莊，有許多高的擋風(fēng)灌木帶、森林和地表非常粗糙且不平坦區(qū)域3.50.818大城市有許多高的建筑物41.613非常大的城市有高大建筑物和摩天大樓以中國東北某風(fēng)電場(chǎng)的地圖和地表粗糙度數(shù)字化過程為例來說明上述步驟的具體實(shí)施過程1)收集等高線地形圖，對(duì)地形圖進(jìn)行掃描；從圖中可以看出該地形圖航拍于1955年，測(cè)繪于1962年，距現(xiàn)在年代久遠(yuǎn)。2)該地圖采用北京54坐標(biāo)系統(tǒng)，選取三個(gè)控制點(diǎn)，為便于操作，選在經(jīng)線和諱線交點(diǎn)處，輸入控制點(diǎn)坐標(biāo)，控制點(diǎn)的平面直角坐標(biāo)可以從圖上讀取到，并保存為矢量圖。3)利用地圖數(shù)字化軟件(比如R2V)，繪制等高線，并標(biāo)注等高線的海拔高度。4)利用公式(1)的七參數(shù)模型將北京54坐標(biāo)系下的地形圖坐標(biāo)轉(zhuǎn)換成WGS-84坐標(biāo)系下的坐標(biāo)，利用GoogleEarth軟件下載WGS-84坐標(biāo)系下的地圖坐標(biāo)所對(duì)應(yīng)區(qū)域的衛(wèi)星觀測(cè)圖。5)對(duì)衛(wèi)星觀測(cè)圖選擇控制點(diǎn)，輸入控制點(diǎn)坐標(biāo)。三個(gè)控制點(diǎn)可以選取在地圖的三個(gè)角上，三個(gè)控制點(diǎn)坐標(biāo)均為北京54坐標(biāo)系統(tǒng)下的坐標(biāo)，輸入控制點(diǎn)坐標(biāo)。66)使用輔助軟件(比如WAsP)將衛(wèi)星觀測(cè)圖作為背景圖添加到數(shù)字化等高線地形圖中。7)對(duì)應(yīng)衛(wèi)星觀測(cè)圖中不同的地形地貌，在矢量地形圖中描繪粗糙度曲線并設(shè)置粗糙度長度，輸出矢量文件，得到最終的數(shù)字化地形圖。對(duì)地形粗糙度的分類和界定可以參考表1進(jìn)行。權(quán)利要求一種用于風(fēng)電場(chǎng)微觀選址的地圖和地表粗糙度數(shù)字化方法，步驟包括1)原始地圖掃描對(duì)原始地圖進(jìn)行掃描，生成光柵圖像；2)光柵圖像坐標(biāo)確定根據(jù)原始地圖標(biāo)注的坐標(biāo)系，在光柵圖像上選擇至少三個(gè)控制點(diǎn)，輸入平面直角坐標(biāo)；3)等高線捕捉和數(shù)字化利用地圖數(shù)字化軟件自動(dòng)捕捉等高線并進(jìn)行數(shù)字化，或者人機(jī)交互手動(dòng)捕捉等高線并進(jìn)行數(shù)字化，并給每條等高線賦屬性值；4)衛(wèi)星觀測(cè)圖下載將原始地圖的坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換為WGS-84坐標(biāo)系，利用GoogleEarth軟件下載WGS-84坐標(biāo)系下的地圖坐標(biāo)所對(duì)應(yīng)區(qū)域的衛(wèi)星觀測(cè)圖；5)衛(wèi)星觀測(cè)圖坐標(biāo)確定在衛(wèi)星觀測(cè)圖上選擇至少三個(gè)控制點(diǎn)，輸入原始地圖坐標(biāo)系下的平面直角坐標(biāo)；6)衛(wèi)星觀測(cè)圖與數(shù)字化等高線的拓?fù)浜铣蓪⑿l(wèi)星觀測(cè)圖作為背景圖添加到數(shù)字化等高線地形圖中；7)地表粗糙度的確定辨別、分類衛(wèi)星觀測(cè)圖中不同的地形地貌，在數(shù)字化等高線地形圖中描繪粗糙度曲線，設(shè)置粗糙度曲線包圍區(qū)域內(nèi)、外的粗糙度長度，輸出矢量文件。2.根據(jù)權(quán)利要求l所述的地圖和地表粗糙度數(shù)字化方法，其特征在于，在步驟(7)中，參照衛(wèi)星觀測(cè)圖確定地表粗糙度，并且衛(wèi)星觀測(cè)圖作為矢量等高線地形圖的背景，兩者坐標(biāo)相同，圖形完全重疊，保證地表粗糙度的準(zhǔn)確性。全文摘要用于風(fēng)電場(chǎng)微觀選址的地圖和地表粗糙度數(shù)字化方法，可廣泛應(yīng)用于無法直接獲得數(shù)字化地形圖的區(qū)域，該方法包括以下步驟1)原始地圖掃描2)光柵圖像坐標(biāo)確定3)等高線捕捉和數(shù)字化4)衛(wèi)星觀測(cè)圖下載5)衛(wèi)星觀測(cè)圖坐標(biāo)確定6)衛(wèi)星觀測(cè)圖與數(shù)字化等高線的拓?fù)浜铣?)地表粗糙度的確定，參照衛(wèi)星觀測(cè)圖確定地表粗糙度，并且衛(wèi)星觀測(cè)圖作為矢量等高線地形圖的背景，兩者坐標(biāo)相同，圖形完全重疊，保證地表粗糙度的準(zhǔn)確性。在地圖數(shù)字化過程中結(jié)合衛(wèi)星觀測(cè)圖確定地表粗糙度，可以準(zhǔn)確反映當(dāng)前地表地貌情況，克服了傳統(tǒng)地圖數(shù)字化方法中利用原始地例確定地表粗糙度造成的誤差，有利于提高風(fēng)電場(chǎng)微觀選址的精度。文檔編號(hào)G09B29/00GK101697259SQ200910185350公開日2010年4月21日申請(qǐng)日期2009年11月5日優(yōu)先權(quán)日2009年11月5日發(fā)明者卞海紅,徐青山,趙偉然申請(qǐng)人:東南大學(xué);