用于风电场微观选址的地图和地表粗糙度数字化方法技术

用于风电场微观选址的地图和地表粗糙度数字化方法，可广泛应用于无法直接获得数字化地形图的区域，该方法包括以下步骤：１）原始地图扫描：２）光栅图像坐标确定：３）等高线捕捉和数字化：４）卫星观测图下载：５）卫星观测图坐标确定：６）卫星观测图与数字化等高线的拓扑合成：７）地表粗糙度的确定，参照卫星观测图确定地表粗糙度，并且卫星观测图作为矢量等高线地形图的背景，两者坐标相同，图形完全重叠，保证地表粗糙度的准确性。在地图数字化过程中结合卫星观测图确定地表粗糙度，可以准确反映当前地表地貌情况，克服了传统地图数字化方法中利用原始地图图例确定地表粗糙度造成的误差，有利于提高风电场微观选址的精度。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于风电场规划
，具体是一种得到风电场规划和微观选址所需要的数字化地形图的方法。
技术介绍
能源是人类社会存在与发展的物质基础。过去200多年，建立在煤炭、石油、天然 气等化石燃料基础上的能源体系极大地推动了人类社会地发展，但也带来了巨大的环境污 染问题。而风能是一种清洁、无污染的可再生能源。我国是世界上风能资源较为丰富的国 家之一，根据中国气象科学研究院绘制的全国平均风功率密度分布图，中国陆地10m高度 层的风能总储量为32. 26亿kW，实际可开发的风能资源储量为2. 53亿kW，近海风场的可开 发风能资源是陆上的3倍，据此，我国可开发的风能资源约为10亿kW，风力发电在我国拥有 广阔的应用前景。根据国家发改委规划，我国风电装机规划目标2020年达到3000万kW， 2030年后可能超过核电，2040年超过水电。因此风电场的规划和微观选址显得极为重要。 取得拟建风电场区域数字化地形图是进行风电场规划的前提和基础，目前国外采 用的方法一般是直接从相关研究机构和渠道购买数字化地形图。而目前国内的许多风电场 区域没有数字化地形图，而且风电场微观选址需要地形图上的地表粗糙度信息，但现有的 许多地形图测绘年代久远，地形图上的地表地貌与当前实际情况已经有了很大不同，根据 地形图上的图例来进行数字化确定地表粗糙度势必会带来很大的误差。而通常卫星观测图 根据最近的卫星拍摄照片处理得到，可以准确反映当前地表地貌情况。
技术实现思路
技术问题本专利技术针对国内风电场微观选址的工程实际情况，为克服传统地图数 字化方法因实际地表地貌与地例不符造成的地表粗糙度误差，提出了一种用于风电场 微观选址的地图和地表粗糙度数字化方法，可广泛应用于无法直接获得数字化地形图的区 域。 技术方案本专利技术提供的， 包括以下步骤 1)原始地图扫描对原始地图进行扫描，生成光栅图像； 2)光栅图像坐标确定根据原始地图标注的坐标系，在光栅图像上选择至少三个 控制点，输入平面直角坐标； 3)等高线捕捉和数字化利用地图数字化软件自动捕捉等高线并进行数字化，或者人机交互手动捕捉等高线并进行数字化，并给每条等高线赋属性值； 4)卫星观测图下载将原始地图的坐标系转换为WGS-84坐标系，利用GoogleEarth软件下载WGS-84坐标系下的地图坐标所对应区域的卫星观测图； 5)卫星观测图坐标确定在卫星观测图上选择至少三个控制点，输入原始地图坐标系下的平面直角坐标；3 6)卫星观测图与数字化等高线的拓扑合成将卫星观测图作为背景图添加到数 字化等高线地形图中； 7)地表粗糙度的确定辨别、分类卫星观测图中不同的地形地貌，在数字化等高 线地形图中描绘粗糙度曲线，设置粗糙度曲线包围区域内、外的粗糙度长度，输出矢量文 件。在步骤(7)中，参照卫星观测图确定地表粗糙度，并且卫星观测图作为矢量等高线地形 图的背景，两者坐标相同，图形完全重叠，保证地表粗糙度的准确性。 有益效果本专利技术的有益效果是，在地图数字化过程中结合卫星观测图确定地表 粗糙度，可以准确反映当前地表地貌情况，克服了传统地图数字化方法中利用原始地 例确定地表粗糙度造成的误差，有利于提高风电场微观选址的精度。附图说明 图1是流程图，其中虚线框 内部分是本专利的核心内容。具体实施例方式下面参考附图对本专利技术的具体实施方式做进一步说明。1)原始地图扫描收集等高线地形图，对原始地图进行扫描，生成光栅图像； 在这个过程中，对图幅过大的地形图，如果无法进行整体扫描，可将地形图分为几 个部分单独进行扫描。 2)光栅图像坐标确定根据原始地图标注的坐标系，在光栅图像上选择至少三个 控制点，输入平面直角坐标； 为确定数字化地形图的坐标信息，至少需要在地图中选取三个控制点并输入平面 直角坐标(高斯投影)，为简单考虑一般将控制点选取在经度线和纬度线的交点上，然后输 出矢量地图文件。 3)等高线捕捉和数字化利用地图数字化软件自动捕捉等高线并进行数字化，或 者人机交互手动捕捉等高线并进行数字化，并给每条等高线赋属性值； 理论上可以利用软件自动进行地形图数字化，但对于年代久远的地图，经过扫描 清晰度进一步下降，所以只能手动进行数字化。沿着地形图中每条等高线的轨迹，利用鼠标 描绘每条等高线。可以在等高线上标出一下关键点，然后把这些关键点连成直线，在等高线 弯曲度比较大的地方需要多标出一些点以提高精度。最后，为每一条等高线标注海拔高度， 海拔高度信息可以在纸质地形图中得到。 4)卫星观测图下载将原始地图的坐标系转换为WGS-84坐标系，利用 GoogleEarth软件下载WGS-84坐标系下的地图坐标所对应区域的卫星观测图； 目前我国测量工作中使用的国家大地坐标系为北京54坐标系和西安80坐标系， 而Google Earth使用的是WGS-84坐标系统，所以需要将地形图中的北京54坐标系和西安 80坐标系下的坐标转换为WGS-84坐标系统下的坐标，然后在Google Earth中输入经讳度 坐标，截取与拟进行数字化的地形图相同区域的卫星观测图。Google Earth地图已能覆盖 国内绝大部分区域，且精度能满足微观选址的需要。 对于北京54坐标系统向WGS-84坐标系统的转换，可直接利用七参数模型4<formula>formula see original document page 5</formula> 其中，模型的七参数分别为<formula>formula see original document page 5</formula> 对于西安80坐标系统向WGS-84坐标系统的转换，可先转换为北京54坐标系统，再转换为WGS-84坐标系统，其中西安80坐标系统向为北京54坐标系统转换可采用Bursa-Wolf模型(2) 式(2)中AX。， AY。， AZ。为三个平移参数，e x， e y， e z为三个旋转参数，m为尺度变化参数。 5)卫星观测图坐标确定在卫星观测图上选择至少三个控制点，输入原始地图坐标系下的平面直角坐标； 选取卫星观测图的任意三个角作为控制点，与拟进行数字化的地形图相对应输入北京54坐标系或西安80坐标系下的控制点坐标。 6)卫星观测图与数字化等高线的拓扑合成将卫星观测图作为背景图添加到数字化等高线地形图中； 7)地表粗糙度的确定辨别、分类卫星观测图中不同的地形地貌，在数字化等高线地形图中描绘粗糙度曲线，设置粗糙度曲线包围区域内、外的粗糙度长度，输出矢量文件。 不同地表地貌粗糙度等级和粗糙度长度数值的确定可以参考表1。 表1不同地表地貌粗糙度长度数值和粗糙度等级<table>table see original document page 5</column></row><table>粗糙 /又寸 级粗糙 度长 度/m能量 指数 (%)地表类形10. 0352开阔的农村没有栅栏和灌木篱墙，有很零星的房屋， 有缓的圆形山丘1. 50. 05545农田，有一些房屋和8米高的间距为1250米的挡风 灌木带20. 139农田，有一些房屋和8米高的间距为500米的挡风 灌木带.2. 50. 231农田，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于风电场微观选址的地图和地表粗糙度数字化方法，步骤包括：　　　　１）原始地图扫描：对原始地图进行扫描，生成光栅图像；　　　　２）光栅图像坐标确定：根据原始地图标注的坐标系，在光栅图像上选择至少三个控制点，输入平面直角坐标；　　　　３）等高线捕捉和数字化：利用地图数字化软件自动捕捉等高线并进行数字化，或者人机交互手动捕捉等高线并进行数字化，并给每条等高线赋属性值；　　　　４）卫星观测图下载：将原始地图的坐标系转换为ＷＧＳ－８４坐标系，利用ＧｏｏｇｌｅＥａｒｔｈ软件下载ＷＧＳ－８４坐标系下的地图坐标所对应区域的卫星观测图；　　　　５）卫星观测图坐标确定：在卫星观测图上选择至少三个控制点，输入原始地图坐标系下的平面直角坐标；　　　　６）卫星观测图与数字化等高线的拓扑合成：将卫星观测图作为背景图添加到数字化等高线地形图中；　　　　７）地表粗糙度的确定：辨别、分类卫星观测图中不同的地形地貌，在数字化等高线地形图中描绘粗糙度曲线，设置粗糙度曲线包围区域内、外的粗糙度长度，输出矢量文件。

【技术特征摘要】
一种用于风电场微观选址的地图和地表粗糙度数字化方法，步骤包括1)原始地图扫描对原始地图进行扫描，生成光栅图像；2)光栅图像坐标确定根据原始地图标注的坐标系，在光栅图像上选择至少三个控制点，输入平面直角坐标；3)等高线捕捉和数字化利用地图数字化软件自动捕捉等高线并进行数字化，或者人机交互手动捕捉等高线并进行数字化，并给每条等高线赋属性值；4)卫星观测图下载将原始地图的坐标系转换为WGS-84坐标系，利用GoogleEarth软件下载WGS-84坐标系下的地图坐标所对应区域的卫星观测图；5)卫星观测图坐标确定在卫...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐青山，赵伟然，卞海红，
申请(专利权)人：东南大学，
类型：发明
国别省市：84[中国|南京]