基于GIS分析的风电场道路选线的研究

高勇+程育侠

摘 要：以实际项目为例，基于GIS软件，对风电厂地形、地物分布、风电厂道路进行了分析，通过综合分析综合费用权值，对风电场道路实现了自动化选线。

关键词：风电场道路；GIS软件；国家电网；风能

中图分类号：TU984.191 文献标识码：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2017.11.039

随着全球能源的紧缺，风能成为发展最快的可再生能源。但由于国家电网等其他因素，北方地区限电严重，投资者已经将投资的重点转移到南方地区。

南方平原地区的特点为人口密度大、人均土地资源较少，因此，土地价格相比于北方地区差异较大。而南方山地、丘陵不仅地形复杂，而且地表覆盖复杂，山区内仍有较多的村庄。因此，风电场道路选线的可实施性和经济性评估非常重要。

本文以内蒙古实际项目为例，结合GIS软件，提出了风电场道路优化选线的方法。

1 工程概况

内蒙古固阳兴顺西100 MW风电场位于内蒙古包头市固阳县兴顺西镇，风电场风能资源丰富，地形、地质、交通和接入系统条件良好，具有良好的风电场建设条件。场区范围约33 km2，风电场拟建45台风力发电机组。

2 技术流程

本次在设计阶段收集到风电场测绘地形图以及场区范围内国土林业地类规划图。利用CAD地形图提取场区的地形高程，得到矢量数据格式的shp文件，同时，利用测绘地形图得到风电场内原有道路路径shp线文件以及场区内村落的面文件。将收集到的国土林业地类规划图进行矢量处理。利用ArcGIS软件建立各因素图层的道路选线属数据库，录入风电场范围内的地物信息，通过矢量与栅格数据的转化功能，分别建立数字地物模型。通过叠加分析功能将各图层进行加权叠加，建立道路选线的综合费用模型，调用成本距离、成本路径函数模型，最终确定风电场总的道路布置。

3 道路选线的相关因素分析

3.1 坡度分析

在道路设计中，道路的坡度与风机运输车辆的动力特性有很大的关系，风电场相关道路设计标准规范根据对实际工程的应用设计，干线道路按照最大纵坡不大于10%、最大坡長不超过200 m控制，支线道路可以按照最大纵坡不大于12%、最大坡长不超过100 m控制。条件允许的情况下，可以采用较高的

纵坡指标，比如采用一些辅助措施（辅助牵引）时，纵坡的最大坡度也适合放宽到14%，以使线路布置更加合理，并能方便施工、减少投资。我们对风电场地形进行坡度分析时，利用表面分析模块对风电场地形进行坡度分析，如图1所示。

由于坡度图层是不能直接进行道路选线的成本栅格计算的，因此，需要进行重分类，对分类等级赋予相应的权值。本次风电场地形比较简单，因此，对风电场坡度分3级，分别为0°～3°、3°～5°、5°～8°，对应的权值为1，2，3，如图2所示。其中，深黑色的地方为地形坡度相对较大，因此，修建工程土方工程越多，相应的费用就越大。

3.2 地类地物分析

风电场范围内的地物因素对道路选线的适宜性有一定的影响，可以将各种地物看成道路布线的障碍。在风电场未测绘进行之前，可以根据相关的遥感地图以及国土相关、林业的相关资料进行提取，或根据遥感影像进行提取分类。本次利用风电场内的测绘地形图以及土地规划利用等相关资料绘制了风电场内的地物分类图，最终结果如图3所示。

各种地物因素在道路选线费用模型中的权重，由地物所占土地的征用费、地物拆迁和居民的安置费用、修筑建筑结构物来跨越地物的建筑费等综合确定。本次考虑风电场范围内的主要因子有荒地、耕地、林地以及居民用地，预计其费用并给出相应的权值分别为1，4，8，64，图4为地物重赋值图。

4 最优路径的选择

本次根据现场单位长度坡度对施工道路费用成本的影响以及地类对施工道路征地成本的影响的费用比值按1∶1考虑，从而确定本次选线综合费用模型，如图5所示。

根据道路选线的综合费用权值，调用ArcGIS空间分析的成本距离加权函数（cost Weighted），计算得到道路选线的方向栅格，调用最小成本路径函数，得到研究区域各个单元的最小累计权值，计算各个单元选线的适宜性程度，从而确定最优风电场道路分布，最终风电场道路选线结果如图6所示。

5 结束语

风电场道路选线是风电场道路建设中的一个重要环节，道路选线将直接影响到风电工程投资、建设工期等。近些年来，风电场道路选线的方法很多。本次利用GIS强大的空间分析功能，将其作为道路选线的辅助分析工作，以实现道路选线的自动化、智能化为目的进行风电场道路选线研究。

本次选线综合考虑风电场地形坡度的影响，分析了风电场地形坡度以及地类地物对风电场道路选线的影响。通过地形坡度与地类地物对风电场道路选线影响的结合，通过成本路径分析构建了风电场道路选线的模型。风电场选线是一项因素复杂、具有综合性的工作，虽然本文通过GIS技术提出了风电场道路选线的方法，但在实际工程中还需要进一步完善。不同的地区、地形，现场单位长度坡度对施工道路费用成本的影响以及地类对施工道路征地成本的影响的费用比值是不同的。由于数据有限，本次仅针对地形地物进行分析，未考虑地质以及社会环境因素。这种风电场道路选线的方法还需要大量的实际工程进行验证。

参考文献

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〔编辑：张思楠〕