摘要：近幾十年能源短缺嚴重，世界范圍內煤和石油的大量使用造成空氣污染，風能作為一個環境友好的可再生能源在世界上流行起來，世界范圍內對風能的需求日益加劇。對風力發電廠的需求也與日俱增。基于GIS技術的發展，本文通過深入分析該技術在選址領域的應用，歸納總結出一套方法，使得選址工作變得有法可依，有章可循。
關鍵字：GIS 選址 威爾士 風力發電廠
1、 簡介：風電場的背景
由于最近幾十年能源短缺嚴重，世界范圍內煤和石油的大量使用造成空氣污染，風能作為一個環境友好的可再生能源在世界上流行起來，世界范圍內對風能的需求日益加劇。對風力發電廠的需求也與日俱增。以此同時，風電場數量的增加將會產生規劃和環境的沖突。很多因素都是對風力發電差選址的影響因素例如：斜坡方位與河流到居民區和主要道路的距離。GIS做為一個包含所有這些因素的重要工具在風電場選址的過程中將會起到重要作用。
2、GIS分析過程
根據風力發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顯示了根據方法1南威爾士適合建造風電場的區域。圖中紫色區域是0，代表不適合建立風電場的區域，綠色區域是1，代表適合建立風電場的區域。方法1中假設所有的制約因素都有同等的重要性。根據在本文中提出的標準，如果斜坡坡度小于17度，方向應為西向(包括西南和西北)，距離河流250米之外，距離2000米之內沒有居住區，5000米之內沒有道路。這就完成了把區域劃分為(1)適合修建區域和(0)不適合修建區域。考慮到所有的制約因素具有相同的重要性，然后使用光柵計算將各分類標準重合到一起，會得到如圖1所示的結果。表1顯示了基于流程圖的方法1。
2.2 進一步分析
為了進一步分析，以上標準被當作選擇風電場場地的限制因素。坡度和方位以及居住區和主要道路均影響到河流的距離。進一步分析，限制因素將被用之前的方法1計算同時考慮坡度和方位的共同影響。
為了將不同的制約因素結合起來，不同的制約因素的值應該被統一標準。使用光柵計算統一不同的制約因素的值。在這個項目中，雖然只有兩個方程，但計算得出的新值在0——1000之間。河流和居民區這兩個制約因素涉及到“遠離”，所以計算新值的公式是：
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
當結合三個因素時，應該考慮其影響范圍的變化。他們被分為不同的等級，因為他們對風電場的影響范圍不同。下表表明不同級別的限制因素對風電場選址的影響。
第一級因素 第二級因素 第三級因素 第四季因素
坡度 農田 歷史遺跡 路線
道路 鐵路 國有財產
城市中心 河流
樹林
水體
生態區
表2：分組制約因素及其意義。
根據上表，與公路和城市中心的距離被歸為第一級因素，到河流距離被歸結為第二級因素。我們假設第一級因素的值為2，第二級因素的值為1，接著隊長這些因素賦予不同的權重值。城市居住區的權重是：城市居住區/(城市居住區+道路+河流)，即2/2+2+1。因此城市居住區的權重0.4，道路的權重是0.4，河流的權重是0.2。然后使用加權求和工具，結合三個因素的權重，將道路和城市中心賦予0.4，將河流賦予0.2的權重。結果如圖3所示。
對公路和城市中心的距離是屬于第一等級的因素，而河流距離屬于到第二級的因素。我們假設一等級的因子為2，第二級因子為1。可以通過以下制定權重：城市居住區的權重是：城市居住區/(城市道路距離+城市中心距離 +水)，這是2 /(2 +2 +1)。因此，城市居住區的權重為0.4，道路因素是0.4，而河流重量為0.2。然后使用'加權求和'工具，結合三個因素的權重，給道路和城市中心給予權重0.4和0.2河流。
圖4顯示了南威爾士適合風電場區域的值的變化范圍。適宜尺度由值為577.069的藍色理想區域到值為0的桔黃色不可接受區域。
3、討論：分析過程中的缺陷
GIS在決定最佳位置中扮演重要角色同時也存在一定缺陷。GIS的錯誤可以被總結為四個方面：一是可能收集中的錯誤導致不精確數據;二是數據處理和分析的錯誤;三是理論上的錯誤;最后是數據解譯上的錯誤。
GIS具有強大的分析能力，同時也會在分析過程中產生嚴重的錯誤。數據分析上的失誤將會在幾個抽象的層次上被傳播，導致很難追蹤。
在GIS分析過程中，數據基于在一個柵格系統中的確定尺寸區域中的像素大小，測量距離則是點之間像素之和。成角度的像素距離需要通過加權計算獲得，因為線是彎曲的。因此在測量距離過程中，無論使用任何功能包括緩沖，最小成本分析等都會導致錯誤。
在風電場項目中，使用方法1的“最初分析”將會有五個確定的因素限制選址，其中的三個與距離有關。雖然道路和河流的初始向量文件在完成了遠程操作柵格表面時就已被創建，在最后時依然可能會出現錯誤。有三種方法可以幫助我們選擇距離區域。第一個就是使用“歐氏距離”，第二個是“直線”工具，最后是“緩沖區”工具。前兩種方法可以獲得相同的結果。他們之間最重要的區別之一就是使用“多緩沖區”工具可以創建一系列多邊形。例如，如果輸入3個圓環將會產生3個不同距離的圓環。雖然“歐氏距離”和“直線”工具會得到不同的許多結果(不輸入最大距離時)，我們可以按照需要重新分類。例如，用一個統一標準認為，風電場應該位于道路的5000米之內，使用“歐氏距離”或“直線”工具獲得的結果將重新分類為0和1，1代表著0-5000米之間適合的地區，而0代表著不適合地區。
GIS具有3個非常有效的作用，覆蓋，交互式改變比例，結合不同來源的數據。在分析過程中會毫無征兆的覆蓋2個不同比例的地圖，而GIS用戶會很容易忽視此錯誤。
在進一步分析過程中，影響因素被視為模糊概念，如“遠離”或“接近”。而在GIS分析處理過程中，這些模糊概念應該被映射為可以繪制為地圖的確切條件。我們應當決定什么類型的距離是“遠離”，什么類型的是“接近”。在某些情況下，我們可以通過個人經驗和知識判斷已有數據的類型。
4、進一步分析基本權重
考慮到不同因素的影響，每個影響因素的權重不同。對于一個風電場，過多的坡地將會導致高投入和對技術的高要求。由于一些政治和經濟原因，在某些區域建造風電場時應特別考慮安全和環境問題。河流沿岸也會增加風電場預算。遠離居民區會減少噪聲對其的污染。此外因為一些法律政策，應避免在自然保護區選址。在此項目中，如第二部分所提到的，這三個因素的整體權重為1。影響因素被分為不同等級，所以在進一步分析中，我們可簡單的將各權重表示為：城市中心0.4，道路0.4，河流0.2 。
根據圖4，我們清晰的看到理想修建風電場的區域在南威爾士只占很小的一塊，條件一般和不能修建的區域則占很大一部分。考慮不同的權重時，我們應該特別注意安全和技術條件。造價在風電場建造中則是次要因素。如前面提到的，選址在河流附近將會增加建造成本，道路和居住區附近則涉及到安全和噪聲問題。因此，當給3個影響因素賦予權重的時候，數量可以變化但必須確保河流的權重低于道路和居住區。
5、建議
風電場選址時有很多標準，包括物理、經濟、環境壓力、資源和規劃考慮。風電場應該坐落在良好的地質條件區域，如地震烈度低的區域。然而，這些因素在此次項目中并沒有被考慮。此外氣候災害區也應當被避免。雷暴和沙塵暴會摧毀風電設備。如果這些因素和數據被考慮進來，分析的結果將會更加精確。
人也是GIS系統中的組成部分之一，并在分析過程中發揮著重要作用。由人去決定應該選中哪種標準，哪些因素在項目中會產生更大的影響。因此，經驗和只是對于GIS使用者來說很重要。為了在分析過程中獲得更加精確的數據，對GIS使用者進行更嚴格的教育和訓練。
良好的GIS分析有助于尋找潛在的適合建立風電場區域。歐盟和英國對風電場巨大的需求，預示著GIS在該領域將會起到巨大作用。
參考文獻：
【1】Baban S M J & Parry,，2001年。GIS在英國風電場選址中的應用。可再生能源，24(1)，59-71頁。
【2】Handout, 2011. Practical 1 ArcGIS 2011.
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