【金笔征文】基于GIS平台下阴影计算数据分析实例

【金笔征文】基于GIS平台下阴影计算数据分析实例

    目前风光互补布局的形式,成为各大建设单位的趋势所在,在风电场周围合理的布置光伏太阳电池板成为各大设计院的研究课题。

避开风机阴影的影响对于布置光伏板有实际的意义,通常目前有多种软件能实现风机阴影的仿真,但是都有各自的优缺点,基于GIS方法布置光伏电站更是少之又少。笔者认为,基于GIS计算阴影区域有如下两大优点:

1、GIS具有很好的统计功能,众所周知ARCGIS目前应用领域最广,空间统计功能是其最大的优势。

2、定位坐标准确快捷,在工程设计中,往往涉及到坐标转换问题,全球UTM坐标系统与中国的北京54、西安80、以及各种地方坐标系存在较多差异,GIS通过输入参数可以准确的进行坐标转换。

3、Gis软件可以同sketch up 3Dmax之间相互转化,进一步仿真计算,通过定位导入到sketch up中进行编辑,再导入回GIS软件中。

笔者以某风电场为例,计算冬至日时间所有风机阴影范围计算。

准备数据:

(1)、某风电场建设27台轮毂高度为80米的风力发电机组(坐标系采用西安80

(2)Arcgis 10.3.1

arcgis中把风机位置按照原坐标系导入到软件中,见下图:

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1风机布置图

风机塔筒直径为6米,塔筒高度为80米。

数据处理;Arcgis 数据分为两种格式即:适用于平面的shapefile格式和基于空间数据的multipatch多面体格式,分析阴影范围采用多面体格式,多面体格式需要导入到geodatabase数据库中进行视图,在做阴影分析时,软件只识别于面文件与线文件,因此,需要首先把27台风机的点文件转为面文件,这里适用buffer工具,见下图:

 

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2 分析工具中的buffer工具

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3 分析工具中的buffer工具输入参数

linear unit中输入塔筒的直径6米,生成面文件,见下图:

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4 生成后效果

  生成面文件后,在arcscene中打开,通过设置拉伸命令,此处拉伸设置为风机塔筒高度80米。

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5 设置拉伸命令示意图

 

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6拉伸后效果

过程完成后,就可以计算该地区任意时刻的阴影面积分布。选择arctoolbox-3D Analyst Tools-visibility-sun shadow volume工具见下图:

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7 工具示意图

在弹出界面下设置相应参数,input features是只要做的投影文件名词,此处选择刚拉伸后的面文件,start date and time 选择要计算的投影分析时间;此处选择冬至日1221日 上午9时,time zone 为所在区域的计算时区,此处选择北京,重庆,香港特别行政区,乌鲁木齐东8区,end date and time 为计算的结束时间:此处选择1221日下午1500iteration interval 为采样点的间隔时间 这里选择1interation unit 为间隔的单位是,此处选择hours。设置见下图:

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8 设置参数表

 

 

点击ok开始计算

计算完成后生成的为多面体

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9 计算完成后效果图红色为风机塔筒(三维)

通过 3d阴影面转2d平面的工具是:3d analysis tools>conversion>mutipatch footprint工具将投影转换成二维

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10转换成二维后效果图

注:本次所计算的阴影为每小时的阴影,通过设置步长可以精确到分钟,效果更加明显,此结果可以导出为CAD格式,便于总图布置,同时可以转换为sketchup 等国内多种软件。

黑龙江省林业设计研究院 热电规划设计院     关利民 

原文始发于微信公众号(坎德拉学院):【金笔征文】基于GIS平台下阴影计算数据分析实例

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