CC BY
5
УДК - 550.36 (575.1)
Сафаров Е.Ю., д.т.н.
профессор
Национальный университет Узбекистана
Ибрагимов О.А. независимый исследователь Национальный университет Узбекистана
СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ МЕТОДИКИ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПОДХОДЯЩИХ ПЛОЩАДЕЙ ДЛЯ РАЗМЕЩЕНИЯ ОБЪЕКТОВ АЛЬТЕРНАТИВНОЙ ЭНЕРГЕТИКИ
Аннотация: Важным процессом является электронное цифровое картографирование альтернативных ресурсов и источников энергии на основе программного обеспечения, относящегося к семейству современных геоинформационных систем. В данной статье анализируются возможности использования карт при реализации проектов международного значения, а также в интерактивных услугах правительству, а также возможности картографирования альтернативных источников энергии, синтеза данных и выработки управленческих решений за счет развития инновационных технологий.
Ключевые слова: карта, цифровая карта, геоинформационные системы и технологии, пространственные данные, визуализация, ArcGIS.
Safarov E. Yu., doctor of technical sciences
professor
National University of Uzbekistan Ibragimov O.A. independent researcher National University of Uzbekistan
IMPROVING THE METHODOLOGY FOR DETERMINING SUITABLE AREAS FOR THE PLACEMENT OF ALTERNATIVE ENERGY
FACILITIES
Annotation. An important process is electronic digital mapping of alternative resources and energy sources based on software belonging to the family of modern geographic information systems. This article analyzes the possibilities of using maps in the implementation of projects of international importance, as well as in interactive services to the government, as well as the possibilities of mapping alternative energy sources, synthesizing data and developing management decisions through the development of innovative technologies.
Keywords: map, digital map, geoinformation systems and technologies, spatial data, visualization, ArcGIS.
Введение. Целевые исследования, направленные на разработку эффективных методов сбора, хранения, оцифровки, анализа, обработки, регистрации, оценки и прогнозирования данных, моделирования и визуализации на основе пространственных данных с использованием современных геоинформационных методов и технологий картографирования альтернативных энергоресурсов в мире особого внимания выплачивается. В связи с этим одной из важных задач является развитие современных технологий геоинформации, картографических методов, в том числе создание и обновление карт имеющихся в нашей стране альтернативных энергоресурсов.
Известно, что в будущем необходимо использовать источники энергии в обеспечении экологической, экономической, энергетической безопасности и развития энергетического сектора нашей страны. Безусловно, развитие возобновляемых и альтернативных источников энергии путем защиты окружающей среды при сохранении природных ресурсов имеет важное значение для жизни будущих поколений.
Методология исследования. В рамках целевого исследования были проведены крупномасштабные полевые и камеральные исследования для геовизуализации альтернативных энергетических ресурсов и карт ресурсов. Проанализированы разработанные методы картирования альтернативных энергоресурсов на основе направления ветра, скорости ветра на высоте 10-50 метров над поверхностью земли, температуры воздуха на поверхности земли и на высоте 2 метров над землей, а также проанализированы этапы определения в современном программном обеспечении оптимальных (благоприятных) для установки солнечных батарей и ветрогенераторов. По результатам анализа разработаны предложения и рекомендации по выбору оптимальных площадей для строительства объектов альтернативной энергетики.
Для анализа альтернативных энергетических ресурсов и ресурсов в программном обеспечении, относящемся к семейству геоинформационных систем, автор сначала изучил географическое положение в общей сложности 80 действующих в стране гидрометеорологических станций (табл. 1).
1-таблица
Номенклатура действующих метеостанций в Республике Узбекистан
п/п Название Широта Долгота
Нукус 59,617 42,483
Жаслык 57,508 43,972
Муйнак 59,015 43,768
Чимбай 59,770 42,935
Тахиаташ 59,568 42,336
Ургенч 60,633 41,567
Хива 60,353 41,379
Бухара 64,480 39,761
Каракуль 63,861 39,527
0 Джангельды 63,336 40,845
1 Навои 65,35 40,133
2 Бузаубай 62,467 41,75
3 Тамды 64,626 41,744
4 Машикудук 65,283 41,05
5 Нурата 65,695 40,560
6 Самарканд 66,95 39,65
7 Кушрабад 66,644 40,234
8 Дагбит 66,917 39,75
9 Джизак 67,833 40,117
0 Янгикишлак 67,2 40,417
1 Галляарал 67,583 40,033
2 Ляльмикор 67,45 39,933
Сырдарья 68,672 40,831
п/п Название Широта Долгота
1 Кунград 58,839 43,052
2 Аякагитма 64,485 40,664
3 Акбайтал 64,281 43,175
4 Тюябугуз 69,304 40,992
5 Улугнар 71,583 40,75
6 Пап 71,107 40,874
7 Кува 72,067 40,567
8 Каракалпакия 56,198 44,776
9 Тюямуюн 61,35 41,217
0 Сентоб-Нурата 66,117 40,717
1 Нурабад 66,292 39,613
2 Бахмал 68,016 39,716
3 Дустлик 68,019 40,534
4 Ангрен 70,183 41
5 Сукок 69,797 41,247
6 Пскем 70,378 41,940
7 Чимган 70,017 41,55
8 Дукант 70,103 41,092
9 Башкызылсай 69,899 41,100
0 Ойгаинг 70,883 42,167
1 Дехканабад 66,5 38,35
2 Минчукур 66,933 38,633
Акрабад 66,803 38,301
3
4 Янгиер 68,833 40,283
5 Ташкент 69,3 41,333
6 Янгиюль 69 41,083
7 Алмалык 69,609 40,845
8 Кокарал 69,02 40,683
9 Дальверзин 69,283 40,4
0 Бекабад 69,266 40,2
1 Карши 65,821 38,856
2 Шахрисябз 66,839 39,074
3 Гузар 66,267 38,617
4 Термез 67,298 37,247
5 Денау 67,904 38,284
6 Шурчи 67,777 38,003
7 Шерабад 67,014 37,676
8 Андижан 72,338 40,778
9 Наманган 71,723 41,005
0 Фергана 71,800 40,410
3
4 Куль 67,517 39,1
5 Чимкурган 66,365 38,957
6 Байсун 67,209 38,215
7 Сарыасия 67,95 38,4
8 Кургантепа 72,914 40,731
9 Камчик 70,5 41,1
0 Сарыканда 71,133 39,967
1 Шахимардан 71,75 39,95
2 Боз 71,933 40,683
3 Актумсук 58,3 45,133
4 Тахтакупыр 60,282 43,023
5 Бустон 60,940 41,843
6 Учкудук 63,555 42,156
7 Западный Арнасай 67,666 40,85
8 Мубарек 65,15 39,25
9 Коканд 71,053 40,458
0 Пайшанба 66,05 39,15
Согласно таблице 1 объектами исследований являются 4 метрологические станции в Самаркандской области и 15 станций метрополитена в Ташкентской области, которые собирают и анализируют информацию о температуре воздуха, влажности, направлении и скорости ветра. На основе этой информации было сформировано географическое расположение метрологических станций в электронно-цифровом виде в программе ArcGIS (рис. 1).
Рисунок 1. Текущее расположение действующих метеостанций в
Республике Узбекистан
Таблицы атрибутов гидрометеостанций, сформированные в программе ArcGIS, включали и геовизуализированные данные, такие как температура поверхности, температура на высоте 2 м над землей, направление ветра, скорость ветра на высоте 10 м над землей и скорость ветра на высоте 50 м над землей.
Анализы. На основании данных, полученных в ходе полевых работ, проведен анализ весов показателей приземной температуры методом обратного взвешенных расстояния (ОВР-обратно взвешенных расстояний) путем интерполяции информации с помощью программы ArcGIS и геовизуализации температурных карт Самаркандской и Ташкентской областей (Рис. 2).
Рисунок - 2. Карта приземной температуры Самаркандской области
В ходе анализа также проанализирована температура на высоте 2 метра над землей, и создана картографическая основа для определения районов, где могут быть установлены солнечные батареи, путем создания электронной цифровой карты температуры воздуха в Самаркандской и Ташкентской областях.
В результате исследования было рекомендовано установить солнечные панели в районах Самаркандской области с запада на восток (Пахтачинский, Нарпайский, Нурабадский, Каттакурганский, Иштиханский, Кушрабадский, Акдарьинский и Пайарикский районы) в связи со среднегодовой температурой выше 13Со.
В Ташкентской области в юго-западной части области (Бекабадский, Букинский, Аккурганский, Пискентский, Куйчирчикский, Ортачирчикский, Чинозский, Янгиюльский и Зангиатинский районы) рекомендуется установка солнечных батарей в этих районах, так как среднегодовая температура выше 12 Со (Рис.3).
Рисунок 3. Карта приземной температуры Ташкентской области.
По результатам исследования удалось определить оптимальные (удобные) районы для установки солнечных панелей в любой части страны через автоматизированную геоинформационную систему и повысить эффективность. При этом объем полевых исследований сократился на 50%.
В целях усовершенствования системы определения оптимальных (удобных) площадей для установки ветрогенераторов с помощью программы ArcGIS был проведен анализ ОВР (ОВР-обратно взвешенных расстояний) на основе данных о направлениях ветра от независимых метрологических метрологических систем. станции выражены и нанесены на карту (Рис. 4).
Рис. 4. Карта направления ветра в Самаркандской области с помощью
подвижных линейных знаков.
Согласно проведенному анализу, в Пайарикском, Булунгурском, Джамбайском, Тайлакском и Ургутском районах Самаркандской области рекомендуется установка ветрогенераторов в вышеперечисленных районах, учитывая, что ветры дуют преимущественно с севера в круговом направлении и образуют путь ветра.
В Бостанлыкском, Ахангаронском, Пискентском, Бекабадском, Букинском, Ортачирчикском, Койичирчикском, Чинозском и Янгиюльском районах Ташкентской области рекомендуется установка ветрогенераторов в вышеперечисленных районах (Рис. 5).
Рис. 5. Карта направления ветра в Ташкентской области с помощью
движущихся линейных знаков.
С целью повышения качества и оперативности исследований направлений ветра на основе данных метрологических станций были изучены скорости ветра в Самаркандской и Ташкентской областях. Статистика скорости ветра была геовизуализирована на основе векторных слоев.
Анализ Самаркандской области показывает, что в связи с тем, что средняя скорость ветра в западной части области составляет более 4 м/с в год, целесообразно устанавливать и эксплуатировать ветрогенераторы в западной части Пахтачи, Нарпай. и Нурабадском районах.
По данным анализа Ташкентской области, в связи с тем, что средняя скорость ветра в южной части области выше 3 м/с в год, целесообразно устанавливать и эксплуатировать ветрогенераторы в южной части Бекабада, Букинский, Пискентский и Ахангаронский районы.
Исследование проводилось при скорости ветра 10 метров над землей. Скорость ветра на высоте 50 метров над землей также анализировалась в виде векторного слоя в геоданных.
В целях дальнейшего повышения точности научных исследований по использованию альтернативных источников энергии исследование было проанализировано путем привязки его к местности. При учете рельефа местности проводились работы по отбору участков в исследуемом районе с абсолютной высотой над уровнем Балтийского моря и определению (подбору, выделению) наиболее оптимальных для установки ветрогенераторов и солнечных батарей методом калькулирования в программе ArcGIS применительно к зонам с высокой скоростью ветра и температурой воздуха.
В ходе исследования использовалась программа Global Mapper для определения и геовизуализации значений высот земной поверхности. С помощью программы Global Mapper через Интернет были загружены данные о поверхности Республики Узбекистан в формате «DT0». Граничные линии были четко проведены по данным, полученным территориальным подразделением, а точки отметки выставлены с помощью команды создания высоты.
Точечные векторные слои со значениями высоты были экспортированы в модуль формата «Shape» программного обеспечения ArcGIS. Экспортированные слои были загружены в программное обеспечение ArcGIS, и точки были генерализированы в соответствии с рабочим масштабом. Точечная генерализация считается необходимой для создания карт среднего масштаба. Рабочий масштаб научно -исследовательской работы заключается в создании электронных цифровых карт масштаба от 1:100 000 до 1:450 000.
Атрибут точки высоты учитывал, что абсолютные значения высоты каждой точки относительно уровня Балтийского моря автоматически занижаются при загрузке из программы Global Mapper. На основе этих высотных точек высота земли была геовизуализирована в виде полевого слоя путем интерполяции с помощью команды анализа ОВР (обратно взвешенных расстояний) в ArcGIS.
Всего в Самаркандской области создано 354 точки отметки, при этом отмечено, что уровень земли расположен по отношению к Балтийскому морю в диапазоне значений от 250 метров до 2298 метров.
Всего в Ташкентской области создано 335 отметочных точек, при этом отмечено, что уровень земли расположен по отношению к Балтийскому морю в диапазоне значений от 229 метров до 3797 метров.
Полученные результаты. Как только данные карты структурированы в векторной форме, они делятся на категории в соответствии с высотой. В программу была включена классификационная работа по высотному диапазону регионов. Для Самаркандской области получено 5 классов, т.е. от 250 метров до 2500 метров, а для Ташкентской области определено 5 классов от 200 метров до 4000 метров.
По результатам классификации разработан алгоритм с использованием программного обеспечения ArcGIS, а также даны предложения и рекомендации по выбору или определению наиболее оптимального места размещения солнечных батарей и ветрогенераторов (Табл. 2).
Таблица 2
Алгоритм определения оптимального местоположения с помощью
программы ArcGIS
/п Степени приемлемости Температура над поверхностью земли, оС Скорость ветра, м/с Высота над поверхностью земли, м
Для Самаркандской области
1 степень 13< 4,0< 2500<
2 степень 10-13 3,5-4,0 1500 -2500
3 степень 6-10 2,5-3,5 250 -1500
Для Ташкентской области
1 степень 10< 3,5< 3000<
2 степень 5-10 2,5<3,5 2000 -3000
3 степень 1-5 1,5<2,5 200 -2000
Степени приемлемости были разделены на 4 типа, как показано в таблице 2. В соответствии с ним были разделены области с 1 степенью высокой приемлемости, области со 2 степенями средней приемлемости и области с 3 степенями низкой приемлемости. Районы уровня 4 охватывают горные районы с крутыми склонами.
В исследовании использовалось программное обеспечение ArcGIS, относящееся к семейству геоинформационных систем, отвечающее требованиям для решения стоящих перед нами задач. Выше, при создании электронных цифровых карт, разработанных во второй части первой главы исследовательской работы, картографирование, описывающее альтернативные энергоресурсы, выполнялось на основе структурированной структуры GISAE.
В частности, с учетом уровня приемлемости установки альтернативных источников энергии, результаты вышеуказанных работ были увязаны с разработанной в ходе исследования математической базой, т.е. путем размещения собранных результатов исследования в центральной базе данных с использованием геолокации. Затем с использованием картографических методов была построена карта территорий, подходящих для установки альтернативных источников энергии (Рис. 6 и 7).
Рис 6. Карта наиболее подходящих мест для установки солнечных батарей в Самаркандской и Ташкентской областях
Рис 7. Карта наиболее подходящих мест для установки ветрогенераторов в Самаркандской и Ташкентской областях
На сегодняшний день существующие версии технологий геоинформационных систем полностью перекрывают предыдущие и, безусловно, совершенствуются. Существующее программное обеспечение позволило эффективно использовать цифровые карты, встроенные в предыдущие электронные версии.
В результате создание карт альтернативной энергетики регионов, создание баз альтернативной энергетики по разным темам, в том числе по
регионам, вся их работа проводилась в современном программном обеспечении.
Одной из основных задач технологии геоинформационных систем было создание карт и планов, их обработка, формирование, объединение и визуализация баз данных.
На основе алгоритмического анализа программы ArcGIS были выявлены и внедрены в производственные организации наиболее оптимальные участки путем размещения их в высотных точках местности по отношению к ветрово-температурным показателям Самаркандской и Ташкентской областей.
Выводы и предложения. Важнейшим фактором развития альтернативной энергетики является перспективное размещение альтернативных энергоресурсов.
Технологии геоинформационной системы были использованы при размещении альтернативных источников энергии в удобном и наглядном виде. При размещении для удобного и наглядного анализа альтернативных источников энергии использовались технологии геоинформационных систем. На основе методологических и теоретических основ исследования разработана система серийных карт альтернативных энергоресурсов с использованием методов картографического, геоинформационного, математико-картографического моделирования, логического,
статистического, сравнительного анализа, обработки данных -качественного и количественного анализа, методов графической интерполяции.
Результирующие данные исследования, собранные в центральной базе данных методом геолокации на математической основе, который был разработан с учетом степени приемлемости при установке альтернативных источников энергии, были взаимосвязаны, и были составлены серийные карты регионов, которые были приемлемы для установки альтернативных источников энергии.
Использованные источники:
1. Ibragimov О.А. Nigmatov A.N. The subject of modern cartography and its scientific research methodology: problems and solutions. EPRA International Journal of Environmental Economics, Commerce and Educational Management Journal DOI: 10.36713/epra0414 |ISI I.F Value: 0.815|SJIF Impact Factor (2020): 7.572.
2. Ковин Р.В., Н.Марков. Геоахборот тизимлари. М.:Томск 2008. 206 б.
3. Абдурахмонов С.Н. Инамов А. Давлат геодезия пунктларини ракамлаштириш ва объектларни мазкур пунктларга боглаш // Узбекистон Республикаси "Ергеодезкадастр" давлат кумитаси ахборотномаси. 2-сон. -Тошкент., 2013. - 14 б.
4. Зокиров Ш.Э. "Узбекистонда кайта тикланувчи энергетикани ривожлантириш масалалари" "UzBridge" электрон журнали 2 - сон
октябрь, 2019 йил 34 - 46 б.
5. Мукобил энергия манбалари ва самарадорлиги. www.uzbekenergo.uz.
6. Официальный сайт Международного агентства по возобновляемой энергетике. [Электронный ресурс]. - 2014. Режим доступа: http: //globalatlas .irena.org
7. Рудак М.С. "Узбекистоннинг шамол ва гелиоэнергетика ресурслари ва улардан фойдаланиш имкониятлари"//Узбекистон Республикаси шамол ва куёш энергияси кадастри. - Т. САНИГМИ, 2003.-148 б.
8. http://conf.ict.nsc.ru/files/conferences/intercarto17/fulltext/83284/89180/докл ад_ed.doc
9. http: //www.nrel .gov/gis/about.html.
10. hrrp: // www.//caiTografiya.com.
11. hттp: //www.//maping.com.
12. https://daryo.uz/k/2019/ Elektr tarmoqlari obyektlarini muhofaza qilish qoidalari.
