CN111260162B

CN111260162B - 阻风区识别方法和设备

Info

Publication number: CN111260162B
Application number: CN201811452797.3A
Authority: CN
Inventors: 李小兵; 苏文华; 许小龙
Original assignee: Beijing Goldwind Science and Creation Windpower Equipment Co Ltd
Current assignee: Beijing Goldwind Science and Creation Windpower Equipment Co Ltd
Filing date: 2018-11-30
Publication date: 2024-06-11
Anticipated expiration: 2038-11-30

Abstract

提供了一种阻风区识别方法和设备。该方法包括：根据输入的指定点以及指定风向从地形数据提取经过所述指定点和所述指定风向的预定长度的二维剖面地形；针对所述二维剖面地形上的预定范围内的每一个点，通过将所述每一个点与所述指定点的海拔值之间的差值的预定倍数与所述指定点到所述每一个点之间的水平距离进行比较来确定所述指定点是否位于所述每一个点的阻风区内。

Description

阻风区识别方法和设备

技术领域

本发明涉及风电领域，更具体地讲，涉及一种阻风区识别方法和设备。

背景技术

阻风区风险识别技术是对选定风场内风况受高拔海地点阻塞影响的区域进行识别的技术。目前阻风区风险识别主要依靠CFD方法，即，通过根据地形与测风塔观测数据使用CFD方法对整场风况进行计算，进而获得风参在场区内的分布情况，然后根据获得的风参来综合判断选定点是否在阻风区中。

然而，运用CFD方法来进行阻风区风险识别存在着诸多的问题。具体地讲，现有技术方案的输入信息包括地形数据、测风塔观测结果等，并且通常在微观选址阶段开展阻风区风险识别工作，但是无法为测风方案设计提供参考，目前，对阻风区测风塔的代表性判断缺乏标准和方法。此外，CFD方法的计算结果会受到边界条件、空气参数、物理模型等的影响，因此CFD方法对于在气象环境下高拔海地形对空气的阻滞作用的评估准度不高，并且对阻风区范围与风速的判断均存在一定偏差。另外，CFD方法通过求解N-S方程来获得流场计算结果，存在计算速度慢且占用计算资源多的问题。

因此，提出一种基于地形的阻风区快速自动风险识别方法和设备，具有重大的现实意义。

发明内容

为了至少解决现有技术中存在的上述问题，本发明提供了一种基于地形的阻风区识别方法和设备以及一种山脊阻风区识别方法和设备。

本发明的一方面在于提供基于地形的阻风区识别方法，所述方法可包括：根据输入的指定点以及指定风向从地形数据提取经过所述指定点和所述指定风向的预定长度的二维剖面地形；针对所述二维剖面地形上的预定范围内的每一个点，通过将所述每一个点与所述指定点的海拔值之间的差值的预定倍数，与所述指定点到所述每一个点之间的水平距离进行比较，来确定所述指定点是否位于所述每一个点的阻风区内。

所述方法还可包括：遍历所述地形数据中的所有格点以确定是否存在海拔值为非浮点型的格点；如果存在海拔值为非浮点型的格点，则通过利用该格点周围的预定数量格点的海拔值进行反距离插值运算来将该格点的海拔值计算为浮点型。

提取经过所述指定点和所述指定风向的二维剖面地形的步骤可包括：按照预定步长确定以所述指定点为起始点的在所述指定风向上的多个点；计算所述多个点中的每个点的海拔值进而获得所述二维剖面地形。

确定所述指定点是否位于所述每一个点的阻风区内的步骤可包括：通过对所述二维剖面地形进行分析来搜索所述二维剖面地形上的所述多个点中的最高点和最低点；将所述多个点中距所述指定点的距离小于或等于预定阈值的所有点确定为所述预定范围内的点，其中，所述预定阈值是所述最高点和所述最低点的海拔值之间的差值与所述预定倍数的乘积。

计算所述多个点中的每个点的海拔值进而获得所述二维剖面地形的步骤可包括：从所述地形数据获得与所述每个点最近的预定数量格点的海拔值；通过使用所述预定数量格点的海拔值进行反距离插值运算来计算所述每个点的海拔值。

按照预定步长确定以所述指定点为起始点的在所述指定风向上的多个点的步骤可包括：根据以下等式分别计算所述指定点的与所述地形数据的高程数组相关的行号L_S和列号C_S：L_s＝(Y_s-Y_o)/Q，C_s＝(X_s-X_o)/Q，其中，X_S和Y_S分别为所述指定点的X坐标和Y坐标，X_o和Y_o分别为所述地形数据的原点的X坐标和Y坐标，Q为所述地形数据中的格网单元的格距；根据以下等式分别计算所述多个点中的第i个点的与所述高程数组相关的行号L_i和列号C_i：L_i＝L_s+P×i×cos(θ+π)，C_i＝C_s+P×i×sin(θ+π)，其中，θ表示所述指定风向，P表示所述预定步长，i为整数且取值范围为[0，Int(min(D_set/P，(L_max-L_S)/|cosθ|，(C_max-C_S)/|sinθ|))]，L_max和C_max分别为所述高程数组的行号和列号的最大值，D_set表示所述预定长度。

从所述地形数据获得与所述每个点最近的预定数量格点的海拔值的步骤可包括：对第i个点的行号L_i和列号C_i分别向上和向下取整以确定与第i个点最近的四个格点在所述高程数组中的行号和列号；根据所述四个格点在所述高程数组中的行号和列号从所述高程数组中分别获得所述四个格点的海拔值，其中，所述四个格点是所述预定数量格点。

确定所述指定点是否位于所述每一个点的阻风区内的步骤可包括：如果所述差值的预定倍数大于或等于所述指定点到所述多个点中的一个点的水平距离，则确定所述指定点位于该点的阻风区内；如果所述差值的预定倍数小于所述指定点到所述多个点中的一个点的水平距离，则确定所述指定点位于该点的阻风区外。

所述方法还可包括：在所述多个点中的对所述指定点具有阻风影响的所有点之中，确定具有最高海拔值的山脊点的X坐标和Y坐标；通过基于输入的预定高度的风图谱数据利用反距离插值运算来确定所述山脊点的风速；计算所述指定点与所述具有最高海拔值的山脊点之间的平均坡度；以所述山脊点为参考点计算所述二维剖面地形上的所述多个点的倒置地形海拔值；根据所述指定点的海拔值及其倒置地形海拔值、所述山脊点的风速、所述平均坡度来确定在所述指定点的所述预定高度处的风速。

计算所述指定点与所述具有最高海拔值的山脊点之间的平均坡度的步骤可包括：计算所述地形数据的每一个格点在X方向的坡度和在Y方向的坡度以获得坡度矩阵；根据所述坡度矩阵来确定所述多个点中的位于所述指定点与所述山脊点之间的各个点在所述指定风向上的坡度；将所述各个点在所述指定风向上的坡度的平均值确定为所述指定点与所述山脊点之间的平均坡度。

本发明的另一方面在于提供一种基于地形的阻风区识别设备，所述设备可包括：提取单元，被配置为根据输入的指定点以及指定风向从地形数据提取经过所述指定点和所述指定风向的预定长度的二维剖面地形；阻风区识别单元，被配置为：针对所述二维剖面地形上的预定范围内的每一个点，通过将所述每一个点与所述指定点的海拔值之间的差值的预定倍数，与所述指定点到所述每一个点之间的水平距离进行比较，来确定所述指定点是否位于所述每一个点的阻风区内。

所述设备还可包括：数据处理单元，被配置为：遍历所述地形数据中的所有格点以确定是否存在海拔值为非浮点型的格点；如果存在海拔值为非浮点型的格点，则通过利用该格点周围的预定数量格点的海拔值进行反距离插值运算来将该格点的海拔值计算为浮点型。

提取单元可被配置为通过以下操作提取经过所述指定点和所述指定风向的二维剖面地形：按照预定步长确定以所述指定点为起始点的在所述指定风向上的多个点；计算所述多个点中的每个点的海拔值进而获得所述二维剖面地形。

提取单元可被配置为通过以下操作确定所述预定范围：通过对所述二维剖面地形进行分析来搜索所述二维剖面地形上的所述多个点中的最高点和最低点；将所述多个点中距所述指定点的距离小于或等于预定阈值的所有点确定为所述预定范围内的点，其中，所述预定阈值是所述最高点和所述最低点的海拔值之间的差值与所述预定倍数的乘积。

阻风区识别单元可被配置为通过以下操作计算所述多个点中的每个点的海拔值：从所述地形数据获得与所述每个点最近的预定数量格点的海拔值；通过使用所述预定数量格点的海拔值进行反距离插值运算来计算所述每个点的海拔值。

阻风区识别单元可被配置为通过以下操作确定所述多个点：根据以下等式分别计算所述指定点的与所述地形数据的高程数组相关的行号L_S和列号C_S：L_s＝(Y_s-Y_o)/Q，C_s＝(X_s-X_o)/Q，其中，X_S和Y_S分别为所述指定点的X坐标和Y坐标，X_o和Y_o分别为所述地形数据的原点的X坐标和Y坐标，Q为所述地形数据中的格网单元的格距；根据以下等式分别计算所述多个点中的第i个点的与所述高程数组相关的行号L_i和列号C_i：L_i＝L_s+P×i×cos(θ+π)，C_i＝C_s+P×i×sin(θ+π)，其中，θ表示所述指定风向，P表示所述预定步长，i为整数且取值范围为[0，Int(min(D_set/P，(L_max-L_S)/|cosθ|，(C_max-C_S)/|sinθ|))]，L_max和C_max分别为所述高程数组的行号和列号的最大值，D_set表示所述预定长度。

阻风区识别单元可被配置为通过以下操作获得所述预定数量格点的海拔值：对第i个点的行号L_i和列号C_i分别向上和向下取整以确定与第i个点最近的四个格点在所述高程数组中的行号和列号；根据所述四个格点在所述高程数组中的行号和列号从所述高程数组中分别获得所述四个格点的海拔值，其中，所述四个格点是所述预定数量格点。

阻风区识别单元可被配置为通过以下操作来确定所述指定点是否位于所述每一个点的阻风区内：如果所述差值的预定倍数大于或等于所述指定点到所述多个点中的一个点的水平距离，则确定所述指定点位于该点的阻风区内；如果所述差值的预定倍数小于所述指定点到所述多个点中的一个点的水平距离，则确定所述指定点位于该点的阻风区外。

所述设备还可包括：风速确定单元，被配置为：在所述多个点中的对所述指定点具有阻风影响的所有点之中，确定具有最高海拔值的山脊点的X坐标和Y坐标；

通过基于输入的预定高度的风图谱数据利用反距离插值运算来确定所述山脊点的风速；计算所述指定点与所述具有最高海拔值的山脊点之间的平均坡度；以所述山脊点为参考点计算所述二维剖面地形上的所述多个点的倒置地形海拔值；根据所述指定点的海拔值及其倒置地形海拔值、所述山脊点的风速、所述平均坡度来确定在所述指定点的所述预定高度处的风速。

风速确定单元还可被配置为通过以下操作来计算所述指定点与所述具有最高海拔值的山脊点之间的平均坡度：计算所述地形数据的每一个格点在X方向的坡度和在Y方向的坡度以获得坡度矩阵；根据所述坡度矩阵确定所述多个点中的位于所述指定点与所述山脊点之间的各个点在所述指定风向上的坡度；将所述各个点在所述指定风向上的坡度的平均值确定为所述指定点与所述山脊点之间的平均坡度。

本发明的另一方面在于提供一种山脊阻风区识别方法，所述方法可包括：分别以地形数据中的多个山脊点中的每一个山脊点为起始点沿指定风向的反方向从所述地形数据提取预定长度的二维剖面地形以获得多个二维剖面地形；针对所述多个二维剖面地形中的每一个二维剖面地形，逐个确定在所述每一个二维剖面地形上以相应山脊点为起点的按预定步长排列的多个点中的各个点的预定高度处的风速，并根据所述每一个二维剖面地形上的相应山脊点处的风速与所述风速之间的差值和预定阈值的比较结果来确定所述多个点中的当前点是否处于该山脊的阻风区内。

确定所述多个点中的当前点是否处于该山脊的阻风区内的步骤可包括：如果关于当前点的所述差值大于或等于所述预定阈值，则当前点处于该山脊点的阻风区内，如果关于当前点的所述差值小于所述预定阈值，则当前点处于该山脊点的阻风区外。

本发明的另一方面在于提供一种山脊阻风区识别设备，所述设备可包括：提取单元，被配置为分别以地形数据中的多个山脊点中的每一个山脊点为起始点沿指定风向的反方向从所述地形数据提取预定长度的二维剖面地形以获得多个二维剖面地形；山脊阻风区识别单元，被配置为：针对所述多个二维剖面地形中的每一个二维剖面地形，逐个确定在所述每一个二维剖面地形上以相应山脊点为起点的按预定步长排列的多个点中的各个点的预定高度处的风速，并根据所述每一个二维剖面地形上的相应山脊点处的风速与所述风速之间的差值和预定阈值的比较结果来确定所述多个点中的当前点是否处于该山脊的阻风区内。

如果关于当前点的所述差值大于或等于所述预定阈值，则山脊阻风区识别单元可确定当前点处于该山脊点的阻风区内，如果关于当前点的所述差值小于所述预定阈值，则山脊阻风区识别单元可确定当前点处于该山脊点的阻风区外。

本发明的一方面在于提供一种计算机可读存储介质，存储有程序，所述程序包括用于执行以上所述的基于地形的阻风区识别方法和山脊阻风区识别方法的指令。

本发明的一方面在于提供一种计算机，包括存储有计算机程序的可读介质，所述程序包括用于执行以上所述的基于地形的分组区识别方法和山脊阻风区识别方法的指令。

综上，通过以上所述基于地形的阻风区识别方法和所述山脊阻风区识别方法，能够基于地形输入实现阻风区的识别，添补了目前风电行业尚无阻风区识别的专用方法的空白，并且对高效相应业务需求具有重要的作用。此外，通过以上所述基于地形的阻风区识别方法和所述山脊阻风区识别方法，可在风电场设计前期需要先进行测风塔测风时使测风塔选址更加准确，从而有利于区域风资源评估，即，可以有效避免测风塔被选址在阻风区中进而导致场区风资源评估准度降低的情况。上述方法可在微观选址阶段有效地识别风机是否选址于阻风区，进而降低低效资产出现的可能性。此外，上述方法需要的信息少，占用的计算资源也少，并且使用方便，利于扩展风险识别使用方位。另外，上述方法利用已有数据与统计方法，可以提高计算速度，并且保证计算准确度。此外，上述的山脊阻风区识别方法能够基于输入的点列实现风险区域排除数字化、自动化。

附图说明

通过下面结合附图对本发明示例性实施例的详细描述，本领域技术人员将会获得对本发明的全面理解，其中：

图1是示出根据本发明的示例性实施例的基于地形的阻风区识别方法的总流程图；

图2是示出根据本发明的示例性实施例的提取经过指定点和指定风向的二维剖面地形的具体过程的流程图；

图3是示出根据本发明的示例性实施例的确定以指定点为起始点的在指定风向上的多个点的过程的流程图；

图4是用于说明风向的角度的示图；

图5是示出根据本发明的示例性实施例的确定所述多个点中的每个点的海拔值的过程的流程图；

图6是示出根据本发明的示例性实施例的确定指定点的预定高度处的风速的过程的流程图；

图7是示出根据本发明的示例性实施例的格点划分示意图；

图8是示出根据本发明的示例性实施例的基于地形的阻风区识别设备的框图；

图9是示出根据本发明的示例性实施例的山脊阻风区识别方法的总流程图；

图10是示出根据本发明的示例性实施例的确定多个点中的第i个点的预定高度处的风速的过程的流程图；

图11是示出根据本发明的示例性实施例的山脊阻风区识别设备的框图。

具体实施方式

现在将详细参照本公开的示例性实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中，相同的标号始终指示相同的部件。以下将通过参照附图来说明所述实施例，以便于解释本发明。显然，所描述的实施例仅是本公开一部分实施例，而不是全部的实施例。

在本公开中，包括诸如“第一”、“第二”等序数的术语可以被用于描述各种元素，但是这些元素不应被理解为受限于这些术语。这些术语仅被用于将一个元素与其他元素区分开来。例如，在不脱离本公开的范围的情况下，第一元素可以被称为第二元素，反之亦然。

在进行详细说明之前，对本公开中涉及的技术术语进行描述，以便于对本公开的具体内容的理解：

风电：又被称为风力发电，指风的动能转换为电能。

风电场：是人类发明的一种工具，利用风能并结合一系列发电机器从而实现利用风能发电的目的。

选址：包括在选定的风电场区域中对测风塔位置的选定，以及在风电场设计过程中优化布置风力发电机组的位置。

阻风区：风况受到下风向高海拔地形影响而风速降低的区域。

上风向：风先吹到的地方位于上风向。

下风向：风后吹到的地方位于下风向。

图1是示出根据本发明的示例性实施例的基于地形的阻风区识别方法的总流程图。

如图1中所示，在步骤S100，根据输入的指定点S以及指定风向从地形数据提取经过所述指定点和所述指定风向的预定长度的二维剖面地形。其中，所述预定长度可以是由用户利用输入装置手动输入的。其中，所述指定点S和所述指定风向可以是用户利用输入装置实时输入的，也可以是由用户利用输入装置预先输入的。所述地形数据是读入的地图数据，该地图数据可以是扩展名为asc格式的文件，但是这仅是示例，本发明不限于asc格式的文件。该地图数据以二维的高程数组的形式被存储，该高程数组存储有地图的起点、以及地图中的所有格点的海拔值。在以下描述中，可以用(X_S，Y_S，Z_S)表示所述指定点S在地图中坐标，并且可以用(L_S，C_S)表示所述指定点S的与二维的高程数组相关的行号和列号，其中，由于所述指定点S可以是用户利用输入装置(例如鼠标)在地图上点击而输入的点，因此L_S和C_S可能会是非整数。

此外，在步骤S100之前，所述方法还可包括：遍历所述地形数据中的所有格点以确定是否存在海拔值为非浮点型的格点；如果存在海拔值为非浮点型的格点C，则通过利用该格点C周围的预定数量格点的海拔值进行反距离插值运算来将该格点C的海拔值计算为浮点型。

具体地讲，为了确保后续处理的准确性，地形数据中的每个格点的海拔值应为浮点类型，因此需要检查输入的地形数据中的每个格点的海拔值，如果存在海拔值为非浮点型的格点C，则可以利用该格点C周围的预定数量格点的海拔值来重新计算出一个浮点型的海拔值来替换该格点C的海拔值，例如，在以下的示例中，可以选择离该格点C最近的4个格点，利用如下等式所示出的反距离插值法来计算出该格点C的插值海拔值：

其中，(X_C，Y_C)为该格点C的坐标，Z_C为该格点C的插值后的海拔值，(X_i，Y_i)为离该格点C最近的4个格点中的第i个格点，D_i为该格点C与第i个格点之间的距离，W为加权归一化因子，Z_i为第i个点处的海拔高度。

在经过上述处理之后，可使得地形数据中的每个格点的海拔值均为浮点类型。

以下将参照图2至图5来详细描述如何提取经过指定点和指定风向的二维剖面地形。

图2是示出根据本发明的示例性实施例的提取经过指定点S和指定风向的二维剖面地形的具体过程的流程图。

如图2中所示，在步骤S110，按照预定步长确定以所述指定点S为起始点的在所述指定风向上的所述多个点，在以下描述中，所示多个点包括作为起始点的所述指定点S。

在步骤S120，计算所述多个点中的每个点的海拔值进而获得所述二维剖面地形。下面将参照图3和图5来详细描述如何确定所述二维剖面地形。

具体地讲，由于所述指定点S是用户通过输入装置(例如鼠标)直接点击地图而输入的点，所以以所述指定点S为起始点的在所述指定风向上确定的所述多个点中的每个点的位置通常不是地图中的格点的位置，为了确定所述多个点中的每个点的海拔值，可首先利用所述指定点S的坐标值(X_S，Y_S)与地图原点的坐标值(X₀，Y₀)之间的关系确定出所述指定点S的与高程数组相关的行号L_S和列号C_S，然后根据所述指定点S的与高程数组相关的行号L_S和列号C_S以及预定步长和所述指定风向来确定所述多个点中的其它各个点的与高程数据相关的行号和列号，并最终针对所述多个点中的每个点，根据距所述每个点最近的预定数量格点的海拔值来确定所述每个点的海拔值。

首先，参照图3详细描述如何按照预定步长确定以所述指定点为起始点的在所述指定风向上的多个点。

首先，在步骤S111，根据以下等式分别计算所述指定点S的与所述地形数据的高程数组相关的行号L_S和列号C_S：

L_s＝(Y_s-Y_o)/Q (4)

C_s＝(X_s-X_o)/Q (5)

其中，X_S和Y_S分别为所述指定点S的X坐标和Y坐标，X_o和Y_o分别为所述地形数据的原点的X坐标和Y坐标，Q为所述地形数据中的格网单元的格距。由于所述地形数据的原点的X坐标和Y坐标存储在地形数据的高程数组中，因此，X_o坐标和Y_o坐标是已知的。

此后，在确定出所述指定点S的与高程数组相关的行号L_S和列号C_S之后，在步骤S112，根据以下等式分别计算所述多个点中的第i个点的与所述高程数组相关的行号L_i和列号C_i：

L_i＝L_s+P×i×cosθ (6)

C_i＝C_s+P×i×sinθ (7)

其中，P表示所述预定步长，可根据需要由用户设置为正整数，其中，在以下描述中，为了便于描述，将P设置为1；θ表示所述指定风向，θ的取值范围为[0，360)度，如图4中所示，当风向为北风时，θ为0度，当风向沿顺时针方向改变时，θ逐渐增大；i为整数且取值范围为[0，Int(min(D_set/P，(L_max-L_S)/|cosθ|，(C_max-C_S)/|sinθ|))]，其中，L_max和C_max分别为高程数组的行数和列数的最大值，D_set表示用户利用输入装置手动输入的所述预定长度。

至此，通过图3中的步骤S111和S112可以确定出以所述指定点为起始点的在所述指定风向上的多个点的与高程数组相关的行号和列号。

在确定了所述多个点的与高程数组相关的行号和列号之后，可根据图5所示的过程来确定所述多个点中的每个点的海拔值进而获得二维剖面地形。

如图5中所示，在步骤S121，从所述地形数据获得与所述多个点中的每个点最近的预定数量格点的海拔值，在下面的描述中，假设所述预定数量是4，然而本发明不限于此，所述预定数量可以是4之外的其它整数，例如，2、3等。

具体地讲，由于通过以上等式(6)和(7)计算出的行号L_i和列号C_i均为非整数，因此，首先对所述多个点中的第i个点的行号L_i和列号C_i分别向上和向下取整，以确定出与第i个点最近的4个格点在所述高程数组中的行号和列号，即，通过进行和运算来确定出与第i个点最近的4个格点在所述高程数组中的行号和列号。然后，根据所述4个格点在所述高程数组中的行号和列号从所述高程数组中分别获得所述4个格点的海拔值。

此后，在步骤S122，针对所述多个点中的每个点，通过使用与所述每个点距离最近的4个格点的海拔值进行反距离插值运算来计算所述每个点的海拔值。由于以上已根据等式(1)-等式(3)具体描述了反距离插值运算过程，因此，此处不再进行重复描述。

通过以上参照图2-图5的过程可提取出经过所述指定点S和所述指定风向的二维剖面地形。

返回图1，在步骤S200，针对所述二维剖面地形上的预定范围内的每一个点，通过将所述每一个点与所述指定点S的海拔值之间的差值的预定倍数与所述指定点到所述每一个点之间的水平距离进行比较来确定所述指定点S是否位于所述每一个点的阻风区内。

具体地讲，所述方法判断所述指定点S是否位于所述二维剖面地形上的预定范围内的每一个点的阻风区内，进而确定出对所述指定点S有阻风影响的区域范围。

其中，所述预定范围可以是所述二维剖面地形上的所述多个点，即，可针对所述多个点中的每一个点，通过将所述每一个点的海拔值与所述指定点S之间的差值的预定倍数与所述指定点S到所述每一个点之间的水平距离进行比较来确定所述指定点S是否位于所述每一个点的阻风区内。

具体地讲，可将所述多个点中的第i个点的海拔值Z_i与所述指定点S的海拔值Z_S之间的差值的预定倍数确定为判断基准R_i，判断基准R_i会根据第i个点的海拔值的不同而变化，其中，所述预定倍数可以是10，即，R_i＝10×(Z_s-Z_i)，但本方法不限于此，所述预定倍数还可以是9、9.5、10.5、11或11.5等任何合适的数值。然后，对所述判断基准R_i和所述指定点S到所述多个点中的第i个点之间的水平距离(即，)进行比较，来确定所述指定点S是否位于第i个点的阻风影响范围内。

如果所述判断基准R_i大于或等于所述指定点S到所述多个点中的第i个点的水平距离(即，)，则确定所述指定点S位于第i个点的阻风区内。如果所述判断基准R_i小于所述指定点S到所述多个点中的第i个点的水平距离(即，)，则确定所述指定点S位于第i个点的阻风区外。换句话说，在所述二维剖面地形上凡是与所述指定点S之间的距离小于所述判断基准R_i的点均会对所述指定点S产生阻风影响。

此外，为了提高所述方法的效率，所述方法可对所述预定范围进行进一步限定，即，通过排除所述二维剖面地形上的所述多个点中明显对所述指定点S不具有阻风影响的一些点，进而缩小在所述多个点中查找对所述指定点S具有阻风影响的点的查找范围。

具体地讲，可利用所述二维剖面地形上的所述多个点中的最高点和最低点的海拔值的差值来确定所述预定范围，详细地讲，首先，通过对所述二维剖面地形进行分析来搜索所述二维剖面地形上的所述多个点中的最高点和最低点；然后，将所述多个点中距所述指定点的距离小于或等于预定阈值的所有点确定为所述预定范围内的点，其中，所述预定阈值是所述最高点的海拔值Z_max和所述最低点的海拔值Z_min之间的差值(Z_max-Z_min)与所述预定倍数的乘积D_max。也就是说，在所述二维剖面地形上的所述多个点中与所述指定点S的距离小于Dmax的点，均可有可能对所述指定点S产生阻风影响。通过该处理可缩小在所述多个点中查找对所述指定点S具有阻风影响的点的查找范围，进而提高阻风区判断效率。

在经过步骤S200之后，可确定出二维剖面地形上的所述多个点中对所述指定点S产生阻风影响的所有点。此后，为了确定所述指定点S是否适合安装风电机组，所述方法需要在步骤S200之后确定在所述指定点S的预定高度处的风速，例如，需要确定所述指定点S在50m高度处的风速，然后确定是否适合于安装风电机组。下面将参照图6对此进行详细描述。

图6是示出根据本发明的示例性实施例的确定指定点的预定高度处的风速的过程的流程图。

如图6中所示，在步骤S300，所述方法可在所述多个点中的对所述指定点S具有阻风影响的所有点之中，确定具有最高海拔值的山脊点的X坐标和Y坐标。具体地讲，由于已经在步骤S200中确定出了所述多个点中的对所述指定点S具有阻风影响的所有点，因此可通过对这些点的海拔值进行比较以确定出具有最高海拔值的山脊点，进而可获知该山脊点的X坐标X_max和Y坐标Y_max。

此后，在步骤S400，所述方法通过基于输入的预定高度的风图谱数据利用反距离插值运算来确定所述山脊点的风速。

具体地讲，在下面的描述中，假设所述预定高度可以是50m，但这仅是示例，所述预定高度可以随着风机的高度的不同而被设置为不同的高度值，例如，可被设置为45m、55m、60m、65m等任何适当的值。此外，风图谱数据可以是wrg文件，该文件可包括每个格点的X坐标和Y坐标以及相应的风速值，并且该文件可通过中尺度数据来提供。由于已经在步骤S300中确定出了具有所述山脊点的X坐标X_max和Y坐标Y_max，所以可通过反距离插值法来计算该山脊点的风速V_ref，即，可以根据风图谱数据文件中与所述山脊点最近的4个点的风速利用反距离插值法计算出该山脊点的风速Vref，由于以上已经参照等式(1)-(3)详细介绍了反距离插值法的过程，因此，此处不再进行重复描述。

此后，在步骤S500，所述方法计算所述指定点S与所述具有最高海拔值的所述山脊点之间的平均坡度Slope_ave。

具体地讲，首先计算所述地形数据的每一个格点在X方向的坡度和在Y方向的坡度以获得坡度矩阵，例如，参照图7示出的格点划分示意图，可根据以下的等式(8)和(9)来分别计算格点e所在位置在x方向的坡度Slope_x和y方向的坡度Slope_y：

其中，Z_a、Z_b、Z_c、Z_d、Z_e、Z_f、Z_g、Z_h和Z_j分别表示格点a、b、c、d、e、f、g、h和j的海拔值，Q表示网格单元的格距。通过针对地形数据中的每一个格点进行上述处理来计算出每一个格点的x方向和y方向的坡度，进而获得地图文件中的格点的坡度矩阵。

然后，根据所述坡度矩阵确定所述多个点中的位于所述指定点S与所述山脊点之间的各个点的坡度。

具体地讲，首先，根据以上计算出的地图文件中的格点的坡度矩阵，利用反距离插值法来计算所述多个点中的位于所述指定点S与所述山脊点之间的每一个点的x方向的坡度和y方向的坡度。其次，根据以下的等式(10)计算所述多个点中的位于所述指定点S与所述山脊点之间的第i个点在所述指定风向上的坡度Slope_i：

Slope_i＝Slope_x×sinθ+Slope_y×cosθ (10)

此后，将所述各个点在所述指定风向上的坡度的平均值确定为所述指定点与所述山脊点之间的平均坡度，即，对计算出的所述多个点中的位于所述指定点S与所述山脊点之间的每一个点在所述指定风向上的坡度进行加和平均(即，求取平均值)，进而获得所述指定点S与所述具有最高海拔值的所述山脊点之间的平均坡度Slope_ave，即，根据以下的等式(11)来计算所述平均坡度Slope_ave：

其中，m表示所述多个点中的位于所述指定点S与所述具有最高海拔值的所述山脊点之间的点的数量。

然后，在步骤S600，以具有最高海拔值的所述山脊点为参考点计算所述二维剖面地形上的所述多个点的倒置地形海拔值。

具体地讲，根据以下等式(12)，以具有最高海拔值的所述山脊点的海拔值Z_max作为二维剖面地形倒置参考点来对所述二维剖面地形上的所述多个点中的每个点计算倒置地形海拔。

Zrev_i＝2×Z_max-Z_i (12)

其中，Zrev_i表示第i个点的倒置地形海拔值，Z_i表示第i个点的海拔值。

此后，在步骤S700，根据所述指定点S的海拔值及其倒置地形海拔值、所述山脊点的风速、所述平均坡度来确定在所述指定点S的所述预定高度处的风速。具体地讲，在以上的描述中将所述预定高度假设为50m，因此，此处可以以计算所述指定点S的50m高度处的风速为例来进行说明。例如，可采用以下的等式(13)来计算所述指定点S的50m高度处的风速V_S：

V_S＝V_ref×(50/((Zrev_S-Z_S)-50))ⁿ (13)

其中，V_ref为以上在步骤S400确定的山脊点的风速，Zrev_S表示所述指定点S的倒置地形海拔值，Z_S表示所述指定点S的海拔值，n表示基于以往数据拟合得到的参数，n可根据以上在步骤S500计算出的平均坡度Slope_ave从查找表中查找得出，其中，n值与平均坡度Slope_ave之间的对应关系如以下的表1所示。

[表1]

Slope_ave(度)	0-2	2-7	7-12	12-17	17-22	22-27	27-32
								n	0.1	0.13	0.16	0.19	0.25	0.33	0.45

然而，以上以所述预定高度是50m为例来描述了步骤S700，但是本发明不限于此，所述预定高度可随着风机的高度的不同而被设置为不同的高度值，例如，可被设置为45m、55m、60m、65m等任何适当的值，并且相应的等式(13)可以根据所述预定高度的变化而相应地修改其中的参数，并且可根据以往数据重新拟合得到类似于表1中的n与平均坡度之间的对应关系。

在步骤S700之后，可确定出在所述指定点S的所述预定高度处的风速，进而可判断确定出的在所述指定点S的所述预定高度处的风速是否符合安装风电机组的风速要求。

如果确定出的在所述指定点S的所述预定高度处的风速不符合安装风电机组的风速要求，则可在所述二维剖面地形上位于所述指定点S两侧的点中选择新的指定点S来重新执行步骤S500、S600和S700来重新确定在新的指定点S的所述预定高度处的风速，并判断该风速是否符合安装风电机组的风速要求。通过以上过程可降低测风塔与风机选址的风险，优化测风塔选址和风机选址。

图8是示出根据本发明的示例性实施例的基于地形的阻风区识别设备100的框图。

如图8中所示，阻风区识别设备100包括提取单元110和阻风区识别单元120。

提取单元110可被配置为根据输入的指定点S以及指定风向从地形数据提取经过所述指定点S和所述指定风向的预定长度的二维剖面地形。其中，所述预定长度可以是由用户利用输入装置手动输入的。所述指定点S和所述指定风向可以是用户利用输入装置实时输入的，也可以是由用户利用输入装置预先输入的。所述地形数据是读入的地图数据，该地图数据以二维的高程数组的形式被存储，该高程数组存储有地图的起点、以及地图中的所有格点的海拔值。在以下描述中，可以用(X_S，Y_S，Z_S)表示所述指定点S在地图中坐标，并且可以用(L_S，C_S)表示所述指定点S的与二维的高程数组相关的行号和列号，其中，由于所述指定点S可以是用户利用输入装置(例如鼠标)在地图上点击而输入的点，因此L_S和C_S可能会是非整数。

此外，所述阻风区识别设备100还可包括可选的数据预处理单元130。数据处理单元130可被配置为：遍历所述地形数据中的所有格点以确定是否存在海拔值为非浮点型的格点；如果存在海拔值为非浮点型的格点C，则通过利用该格点C周围的预定数量格点的海拔值进行反距离插值运算来将该格点C的海拔值计算为浮点型。由于输入到阻风区识别设备100中的地形数据可以是事先已经经过处理的浮点型地形数据，所以数据预处理单元130是可选项，在图8中用虚线表示。由于以上已经参照图1具体描述了当某个格点的海拔值为非浮点型时如何利用该格点周围的预定数量格点将该格点的海拔值计算为浮点型，因此，此处不再进行重复描述。

作为示例，在提取经过所述指定点S和所述指定风向的反方向的二维剖面地形的过程中，首先，提取单元110可按照预定步长确定以所述指定点S为起始点的在所述指定风向上的所述多个点，在以下描述中，所示多个点包括作为起始点的所述指定点S。此外，提取单元110可计算所述多个点中的每个点的海拔值进而获得所述二维剖面地形。

具体地讲，提取单元110可根据以上的等式(4)和(5)分别计算所述指定点S的与所述地形数据的高程数组相关的行号L_S和列号C_S。

在确定出所述指定点S的与高程数组相关的行号L_S和列号C_S之后，提取单元110可根据以上的等式(6)和(7)分别计算所述多个点中的第i个点的与所述高程数组相关的行号L_i和列号C_i。

至此，提取单元110可以确定出以所述指定点S为起始点的在所述指定风向上的多个点的与高程数组相关的行号和列号。

在确定了所述多个点的与高程数组相关的行号和列号之后，提取单元110可从所述地形数据获得与所述多个点中的每个点最近的预定数量格点的海拔值，在下面的描述中，假设所述预定数量是4，然而本发明不限于此，所述预定数量可以是4之外的其它整数，例如，2、3等。

具体地讲，由于通过以上等式(6)和(7)计算出的行号L_i和列号C_i均为非整数，因此首先提取单元110可对所述多个点中的第i个点的行号L_i和列号C_i分别向上和向下取整，以确定出与第i个点最近的4个格点在所述高程数组中的行号和列号，即，通过进行和/>运算来确定出与第i个点最近的4个格点在所述高程数组中的行号和列号。然后，提取单元110可根据所述4个格点在所述高程数组中的行号和列号从所述高程数组中分别获得所述4个格点的海拔值。

此后，针对所述多个点中的每个点，提取单元110可通过使用与所述每个点距离最近的4个格点的海拔值进行反距离插值运算来计算所述每个点的海拔值。由于以上已根据等式(1)-等式(3)具体描述了反距离插值运算过程，因此，此处不再进行重复描述。

通过以上过程，提取单元110可提取出经过所述指定点S和所述指定风向的二维剖面地形。

此后，阻风区识别单元200可被配置为针对所述二维剖面地形上的预定范围内的每一个点，通过将所述每一个点与所述指定点S的海拔值之间的差值的预定倍数与所述指定点到所述每一个点之间的水平距离进行比较来确定所述指定点S是否位于所述每一个点的阻风区内。

具体地讲，阻风区识别单元200可判断所述指定点S是否位于所述二维剖面地形上的预定范围内的每一个点的阻风区内，进而确定出对所述指定点S有阻风影响的区域范围。

具体地讲，阻风区识别单元200可将所述多个点中的第i个点的海拔值Z_i与所述指定点S的海拔值Z_S之间的差值的预定倍数确定为判断基准R_i，判断基准R_i会根据第i个点的海拔值的不同而变化，其中，所述预定倍数可以是10，即，R_i＝10×(Z_S-Z_i)，但本方法不限于此，所述预定倍数还可以是9、9.5、10.5、11或11.5等任何合适的数值。然后，阻风区识别单元200可对所述判断基准R_i和所述指定点S到所述多个点中的第i个点之间的水平距离(即，)进行比较，来确定所述指定点S是否位于第i个点的阻风影响范围内。

如果所述判断基准R_i大于或等于所述指定点S到所述多个点中的第i个点的水平距离(即，)，则阻风区识别单元200可确定所述指定点S位于第i个点的阻风区内。如果所述判断基准R_i小于所述指定点S到所述多个点中的第i个点的水平距离(即，/>)，则阻风区识别单元200可确定所述指定点S位于第i个点的阻风区外。换句话说，在所述二维剖面地形上凡是与所述指定点S之间的距离小于所述判断基准R_i的点均会对所述指定点S产生阻风影响。

此外，为了提高所述方法的效率，阻风区识别单元200可对所述预定范围进行进一步限定，即，通过排除所述二维剖面地形上的所述多个点中明显对所述指定点S不具有阻风影响的一些点，进而缩小在所述多个点中查找对所述指定点S具有阻风影响的点的查找范围。

具体地讲，阻风区识别单元200可利用所述二维剖面地形上的所述多个点中的最高点和最低点的海拔值的差值来确定所述预定范围，详细地讲，首先，阻风区识别单元200可通过对所述二维剖面地形进行分析来搜索所述二维剖面地形上的所述多个点中的最高点和最低点；然后，阻风区识别单元200可将所述多个点中距所述指定点的距离小于或等于预定阈值的所有点确定为所述预定范围内的点，其中，所述预定阈值是所述最高点的海拔值Z_max和所述最低点的海拔值Z_min之间的差值(Z_max-Z_min)与所述预定倍数的乘积D_max。也就是说，在所述二维剖面地形上的所述多个点中与所述指定点S的距离小于Dmax的点，均可有可能对所述指定点S产生阻风影响。通过该处理可缩小在所述多个点中查找对所述指定点S具有阻风影响的点的查找范围，进而提高阻风区判断效率。

此后，阻风区识别单元200可确定出二维剖面地形上的所述多个点中对所述指定点S产生阻风影响的所有点。此后，为了确定所述指定点S是否适合安装风电机组，阻风区识别设备100需要在步骤S200之后确定在所述指定点S的预定高度处的风速，例如，需要确定所述指定点S在50m高度处的风速，然后确定是否适合于安装风电机组。因此，阻风区识别设备100还可包括风速确定单元140。

风速确定单元140可为在所述多个点中的对所述指定点具有阻风影响的所有点之中确定具有最高海拔值的山脊点的X坐标和Y坐标。具体地讲，由于阻风区识别单元120可确定出所述多个点中的对所述指定点S具有阻风影响的所有点，因此风速确定单元140可通过对这些点的海拔值进行比较以确定出具有最高海拔值的山脊点，进而可获知该山脊点的X坐标X_max和Y坐标Y_max。

然后，风速确定单元140可通过基于输入的预定高度的风图谱数据利用反距离插值运算来确定所述山脊点的风速。

具体地讲，在下面的描述中，假设所述预定高度可以是50m，但这仅是示例，所述预定高度可以随着风机的高度的不同而被设置为不同的高度值，例如，可被设置为45m、55m、60m、65m等任何适当的值。风速确定单元140可通过反距离插值法来计算该山脊点的风速V_ref，即，可以根据风图谱数据文件中与所述山脊点最近的4个点的风速利用反距离插值法计算出该山脊点的风速Vref，由于以上已经参照图6对此进行了相似描述，因此不再进行重复描述。

风速确定单元140可计算所述指定点S与所述具有最高海拔值的所述山脊点之间的平均坡度Slope_ave。具体地讲，风速确定单元140可首先计算所述地形数据的每一个格点在X方向的坡度和在Y方向的坡度以获得坡度矩阵，由于以上已参照等式(8)和(9)对此进行了详细描述，因此，此处不再进行重复。风速确定单元140可进一步根据所述坡度矩阵确定所述多个点中的位于所述指定点S与所述山脊点之间的各个点的坡度，详细地讲，风速确定单元140可根据以上计算出的地图文件中的格点的坡度矩阵，利用反距离插值法来计算所述多个点中的位于所述指定点S与所述山脊点之间的每一个点的x方向的坡度和y方向的坡度。此后，风速确定单元140可根据以上描述的等式(10)来计算所述多个点中的位于所述指定点S与所述山脊点之间的第i个点在所述指定风向上的坡度Slope_i，然后将所述各个点在所述指定风向上的坡度的平均值确定为所述指定点S与所述山脊点之间的平均坡度Slope_ave，即根据以上的等式(11)对计算出的所述多个点中的位于所述指定点S与所述山脊点之间的每一个点在所述指定风向上的坡度进行加和平均(即，求取平均值)，进而获得所述指定点S与所述具有最高海拔值的所述山脊点之间的平均坡度Slope_ave。由于以上已参照图6的步骤S500详细描述了如何计算所述指定点S与所述具有最高海拔值的所述山脊点之间的平均坡度Slope_ave的过程，因此此处不再进行重复描述。

进一步地，风速确定单元140可以以所述山脊点为参考点计算所述二维剖面地形上的所述多个点的倒置地形海拔值。由于以上已参照图6的步骤S600对此进行了详细描述，因此此处不再进行重复描述。

此后，风速确定单元140可根据所述指定点S的海拔值及其倒置地形海拔值、所述山脊点的风速、所述平均坡度来确定在所述指定点S的所述预定高度处的风速。具体地讲，在以上的描述中将所述预定高度假设为50m，因此，风速确定单元140可采用以上的等式(13)来计算所述指定点S的50m高度处的风速V_s。由于以上已参照图6的步骤S700对此进行了详细描述，因此此处不再进行重复描述。

通过以上过程，风速确定单元140可确定出在所述指定点S的所述预定高度处的风速，进而可判断确定出的在所述指定点S的所述预定高度处的风速是否符合安装风电机组的风速要求。如果确定出的在所述指定点S的所述预定高度处的风速不符合安装风电机组的风速要求，则风速确定单元140可在所述二维剖面地形上位于所述指定点S两侧的点中选择新的指定点S来重新确定在新的指定点S的所述预定高度处的风速，并判断该风速是否符合安装风电机组的风速要求。通过以上过程可降低测风塔与风机选址的风险，优化测风塔选址和风机选址。

以上描述了在指定点S和指定风向的情况下如何确定出阻风区，下面将描述如何针对山脊和指定风向确定山脊的阻风区，由于山脊上的山脊点可被视为以上参照图1-图7描述的经过指定点和指定风向的二维剖面地形上的最高点，因此，在以下描述中将省略重复的描述。

图9是示出根据本发明的示例性实施例的山脊阻风区识别方法的总流程图。

如图9中所示，在步骤S910，分别以地形数据中的多个山脊点中的每一个山脊点为起始点沿指定风向的反方向从所述地形数据提取预定长度的二维剖面地形以获得多个二维剖面地形。

所述多个山脊点可以是用户利用输入装置在地图上手动点选的用于描述山脊的走向的坐标点串，也可以是在实施中直接导入的山脊线坐标，或者是由依据特定判断条件自动确定的点列。此外，所示指定风向也是由用户利用输入装置输入或者依据特定判断条件自动确定。在以下描述中，假设所述多个山脊点为用户手动选取的用于描述山脊走向的坐标点串。此外，由于对所述多个山脊点中的每一个山脊点都进行相同的操作，因此，在下面的描述中仅描述对所述多个山脊点中的一个山脊点的处理，并将该山脊点称为山脊点S。

所述地形数据是读入的地图数据，该地图数据以二维的高程数组的形式被存储，该高程数组存储有地图的起点、以及地图中的所有格点的海拔值。在以下描述中，可以用(X_S，Y_S，Z_S)表示所述山脊点S在地图中坐标，并且可以用(L_S，C_S)表示所述山脊点S的与二维的高程数组相关的行号和列号，其中，由于所述山脊点S可以是用户利用输入装置(例如鼠标)在地图上点击而输入的点，因此L_S和C_S可能会是非整数。

此外，在步骤S910之前，所述方法还可包括：遍历所述地形数据中的所有格点以确定是否存在海拔值为非浮点型的格点；如果存在海拔值为非浮点型的格点C，则通过利用该格点C周围的预定数量格点的海拔值进行反距离插值运算来将该格点C的海拔值计算为浮点型。由于以上已经参照图1进行了反距离插值运算的具体过程，因此，此次不再进行重复描述。在经过上述处理之后，可使得地形数据中的每个格点的海拔值均为浮点类型。

具体地讲，以山脊点S为起始点沿指定风向的反方向从所述地形数据提取预定长度的二维剖面地形的步骤包括：按照预定步长确定以所述山脊点S为起始点的在所述指定风向的反方向上的所述预定长度内的所述多个点，在以下描述中，所述多个点包括作为起始点的所述山脊点S；计算所述多个点中的每个点的海拔值进而获得所述预定长度的二维剖面地形。

按照预定步长确定以所述山脊点S为起始点的在所述指定风向上的所述预定长度内的所述多个点的步骤可包括：根据以上的等式(4)和(5)分别计算所述山脊点S的与所述地形数据的高程数组相关的行号L_S和列号C_S；根据以上的等式(6)和(7)分别计算所述多个点中的第i个点的与所述高程数组相关的行号L_i和列号C_i。由于以上已参照图3对此进行了详细描述，因此此处不再进行重复描述。

在针对所述山脊点S确定了所述多个点的与高程数组相关的行号和列号之后，可根据图5所示的过程来确定所述多个点中的每个点的海拔值进而获得所述预定长度的二维剖面地形，由于以上已参照图5进行了详细描述，因此此处不再进行重复。至此，可确定出以所述山脊点S为起点的沿所述指定风向的反方向的二维剖面地形。根据工程方法，可确定出所述多个山脊点中的每一个山脊点为起始点的沿指定风向的反方向的所述预定长度的二维剖面地形，进而获得多个二维剖面地形。

在步骤S920，针对所述多个二维剖面地形中的每一个二维剖面地形，逐个确定在所述每一个二维剖面地形上以相应山脊点为起点的按预定步长排列的多个点中的各个点的预定高度处的风速，并根据所述每一个二维剖面地形上的相应山脊点处的风速与所述风速之间的差值和预定阈值的比较结果来确定所述多个点中的当前点是否处于该山脊的阻风区内。其中，所述预定阈值可以是用户根据实际情况设置的值，例如，可被设置为1m/s、1.5m/s或2m/s等。下面将参照图10对确定在所述每一个二维剖面地形上以相应山脊点为起点的按预定步长排列的多个点中的各个点的预定高度处的风速的过程进行详细描述。

如图10中所示，在步骤S1010，针对所述多个二维剖面地形中的每一个二维剖面地形，通过基于输入的预定高度的风图谱数据利用反距离插值运算来确定当前二维剖面地形中的相应山脊点的风速。假设所述预定高度可以是50m，但这仅是示例，所述预定高度可以随着风机的高度的不同而被设置为不同的高度值，例如，可被设置为45m、55m、60m、65m等任何适当的值。此外，风图谱数据可以是wrg文件，该文件可包括每个格点的X坐标和Y坐标以及相应的风速值，并且该文件可通过中尺度数据来提供。由于山脊点的X坐标X_max和Y坐标Y_max已知，所以可通过反距离插值法来计算该山脊点的风速V_ref，即，可以根据风图谱数据文件中与该山脊点最近的4个格点的风速利用反距离插值法计算出该山脊点的风速Vref，由于以上已经参照等式(1)-(3)详细介绍了反距离插值法的过程，因此，此处不再进行重复描述。

然后在步骤S1020，针对所述多个二维剖面地形中的每一个二维剖面地形，计算所述每一个二维剖面地形上按照预定步长排列的多个点中的位于第i个点与相应的山脊点之间的平均坡度。

具体地讲，首先，计算所述地形数据的每一个格点在X方向的坡度和在Y方向的坡度以获得坡度矩阵，由于以上已经参照图7进行了详细的描述，因此此处不再进行重复描述。

然后，针对所述多个二维剖面地形中的每一个二维剖面地形，确定在所述每一个二维剖面地形上的所述多个点中的位于第i个点与相应的山脊点之间的各个点在所述指定风向上的坡度。具体地讲，根据以上计算出的地图文件中的格点的坡度矩阵计算所述多个点中的位于第i个点与相应的山脊点之间的每一个点在所述指定风向上的坡度。

此后，针对所述多个二维剖面地形中的每一个二维剖面地形，将在所述每一个二维剖面地形上的所述多个点中的位于第i个点与相应的山脊点之间的所有点在所述指定风向上的坡度的平均值确定为第i个点与相应的山脊点之间的平均坡度。具体地讲，对计算出的所述多个点中的位于第i个点与相应的山脊点之间的每一个点在所述指定风向上的坡度进行加和平均(即，求取平均值)，进而获得第i个点与相应的山脊点之间的平均坡度Slope_ave。由于以上已参照等式(8)-(11)对此进行了详细描述，因此此处不再进行重复描述。

此后，在步骤S1030，以所述每一个二维剖面地形上的相应的山脊点为参考点计算所述每一个二维剖面地形上的所述多个点的倒置地形海拔值。由于以上已参照等式10对此进行了详细描述，因此此处不再进行重复描述。

然后，在步骤S1040，针对所述每一个二维剖面地形，根据针对所述每一个二维剖面地形上的所述多个点中的第i个点的海拔值及其倒置地形海拔值、相应山脊点的风速、所述平均坡度来确定在第i个的所述预定高度处的风速。

具体地讲，在以上的描述中将所述预定高度假设为50m，因此，此处可以以计算第i个点的50m高度处的风速为例来进行说明。将第i个点看成图7中的所述指定点S，则可根据等式(13)来计算出第i个点的50m高度处的风速V_i。由于以上已对此进行了详细描述，因此此处不再进行重复描述。

以上以所述预定高度是50m为例来描述了步骤S1040，但是本发明不限于此，所述预定高度可随着风机的高度的不同而被设置为不同的高度值，例如，可被设置为45m、55m、60m、65m等任何适当的值，并且相应的等式(13)可以根据所述预定高度的变化而相应地修改其中的参数，并且可根据以往数据重新拟合得到类似于表1中的n与平均坡度之间的对应关系。

至此，可确定出在所述每一个二维剖面地形上按预定步长排列的多个点中的第i个点的预定高度处的风速。

在确定出所述多个点中的第i个点的预定高度处的风速时，根据所述每一个二维剖面地形上的相应山脊点处的风速与第i个点的预定高度处的风速之间的差值和预定阈值的比较结果来确定所述多个点中的第i个点是否处于该山脊的阻风区内。

具体地讲，如果关于第i个点的所述差值大于或等于所述预定阈值，则第i个点处于该山脊点的阻风区内，如果关于当前点的所述差值小于所述预定阈值，则当前点处于该山脊点的阻风区外。

图11是示出根据本发明的示例性实施例的山脊阻风区识别设备1100的框图。

如图11中所示，山脊阻风区识别设备1100包括提取单元1110和山脊阻风区识别单元1120。

提取单元1110可被配置为分别以地形数据中的多个山脊点中的每一个山脊点为起始点沿指定风向的反方向从所述地形数据提取预定长度的二维剖面地形以获得多个二维剖面地形。

山脊阻风区识别设备1100还可包括可选的数据预处理单元1130。数据预处理单元1130可被配置为遍历所述地形数据中的所有格点以确定是否存在海拔值为非浮点型的格点；如果存在海拔值为非浮点型的格点C，则通过利用该格点C周围的预定数量格点的海拔值进行反距离插值运算来将该格点C的海拔值计算为浮点型。由于以上已经参照图1进行了反距离插值运算的具体过程，因此，此次不再进行重复描述。在经过上述处理之后，可使得地形数据中的每个格点的海拔值均为浮点类型。

提取单元1110可被配置为通过执行以下操作以山脊点S为起始点沿指定风向的反方向从所述地形数据提取预定长度的二维剖面地形：按照预定步长确定以所述山脊点S为起始点的在所述指定风向的反方向上的所述预定长度内的所述多个点，在以下描述中，所述多个点包括作为起始点的所述山脊点S；计算所述多个点中的每个点的海拔值进而获得所述预定长度的二维剖面地形。

作为示例，提取单元1110可通过以下操作来按照预定步长确定以所述山脊点S为起始点的在所述指定风向上的所述预定长度内的所述多个点：根据以上的等式(4)和(5)分别计算所述山脊点S的与所述地形数据的高程数组相关的行号L_S和列号C_S；根据以上的等式(6)和(7)分别计算所述多个点中的第i个点的与所述高程数组相关的行号L_i和列号C_i。由于以上已参照图3对此进行了详细描述，因此此处不再进行重复描述。

在针对所述山脊点S确定了所述多个点的与高程数组相关的行号和列号之后，提取单元1110可根据图5所示的过程来确定所述多个点中的每个点的海拔值进而获得所述预定长度的二维剖面地形，由于以上已参照图5进行了详细描述，因此此处不再进行重复。至此，可确定出以所述山脊点S为起点的沿所述指定风向的反方向的二维剖面地形。根据工程方法，提取单元1110可确定出所述多个山脊点中的每一个山脊点为起始点的沿指定风向的反方向的所述预定长度的二维剖面地形，进而获得多个二维剖面地形。

山脊阻风区识别单元1120可被配置为：针对所述多个二维剖面地形中的每一个二维剖面地形，逐个确定在所述每一个二维剖面地形上以相应山脊点为起点的按预定步长排列的多个点中的各个点的预定高度处的风速，并根据所述每一个二维剖面地形上的相应山脊点处的风速与所述风速之间的差值和预定阈值的比较结果来确定所述多个点中的当前点是否处于该山脊的阻风区内。所述预定阈值可以是用户根据实际情况设置的值，例如，可被设置为1m/s、1.5m/s或2m/s等。由于以上已参照图10对逐个确定在所述每一个二维剖面地形上以相应山脊点为起点的按预定步长排列的多个点中的各个点的预定高度处的风速的过程进行了详细描述，因此此处不再进行重复描述。

在确定出所述多个点中的第i个点的预定高度处的风速时，山脊阻风区识别单元1120可根据所述每一个二维剖面地形上的相应山脊点处的风速与第i个点的预定高度处的风速之间的差值和预定阈值的比较结果来确定所述多个点中的第i个点是否处于该山脊的阻风区内。具体地讲，如果关于第i个点的所述差值大于或等于所述预定阈值，则山脊阻风区识别单元1120可确定第i个点处于该山脊点的阻风区内，如果关于当前点的所述差值小于所述预定阈值，则山脊阻风区识别单元112可确定当前点处于该山脊点的阻风区外。

此外，本发明还提供了一种计算机可读存储介质，存储有程序，所述程序可包括用于执行上述基于地形的阻风区识别方法和山脊阻风区识别方法中的各种操作的指令。具体而言，所述程序可以包括用于执行图1-图3、图5-图6、图9和图10中所描述的各个步骤的指令。

此外，本发明还提供了一种计算机，包括存储有计算机程序的可读介质，所述程序包括用于执行上述基于地形的阻风区识别方法和山脊阻风区识别方法中的各种操作的指令。具体而言，所述程序可以包括用于执行图1-图3、图5-图6、图9和图10中所描述的各个步骤的指令。

Claims

1.一种基于地形的阻风区识别方法，其特征在于，包括：

根据输入的指定点以及指定风向从地形数据提取经过所述指定点和所述指定风向的预定长度的二维剖面地形；

针对所述二维剖面地形上的预定范围内的每一个点，通过将所述每一个点与所述指定点的海拔值之间的差值的预定倍数，与所述指定点到所述每一个点之间的水平距离进行比较，来确定所述指定点是否位于所述每一个点的阻风区内，

其中，提取经过所述指定点和所述指定风向的二维剖面地形的步骤包括：按照预定步长确定以所述指定点为起始点的在所述指定风向上的多个点；计算所述多个点中的每个点的海拔值进而获得所述二维剖面地形。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括：

遍历所述地形数据中的所有格点以确定是否存在海拔值为非浮点型的格点；

如果存在海拔值为非浮点型的格点，则通过利用该格点周围的预定数量格点的海拔值进行反距离插值运算来将该格点的海拔值计算为浮点型。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，确定所述指定点是否位于所述每一个点的阻风区内的步骤包括：

通过对所述二维剖面地形进行分析来搜索所述二维剖面地形上的所述多个点中的最高点和最低点；

将所述多个点中距所述指定点的距离小于或等于预定阈值的所有点确定为所述预定范围内的点，其中，所述预定阈值是所述最高点和所述最低点的海拔值之间的差值与所述预定倍数的乘积。

4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，计算所述多个点中的每个点的海拔值进而获得所述二维剖面地形的步骤包括：

从所述地形数据获得与所述每个点最近的预定数量格点的海拔值；

通过使用所述预定数量格点的海拔值进行反距离插值运算来计算所述每个点的海拔值。

5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，按照预定步长确定以所述指定点为起始点的在所述指定风向上的多个点的步骤包括：

根据以下等式分别计算所述指定点的与所述地形数据的高程数组相关的行号L_S和列号C_S：L_s＝(Y_s-Y_o)/Q，C_s＝(X_s-X_o)/Q，其中，X_S和Y_S分别为所述指定点的X坐标和Y坐标，X_o和Y_o分别为所述地形数据的原点的X坐标和Y坐标，Q为所述地形数据中的格网单元的格距；

根据以下等式分别计算所述多个点中的第i个点的与所述高程数组相关的行号L_i和列号C_i：L_i＝L_s+P×i×cos(θ+π)，C_i＝C_s+P×i×sin(θ+π)，其中，θ表示所述指定风向，P表示所述预定步长，i为整数。

6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，从所述地形数据获得与所述每个点最近的预定数量格点的海拔值的步骤包括：

对第i个点的行号L_i和列号C_i分别向上和向下取整以确定与第i个点最近的四个格点在所述高程数组中的行号和列号；

根据所述四个格点在所述高程数组中的行号和列号从所述高程数组中分别获得所述四个格点的海拔值，其中，所述四个格点是所述预定数量格点。

7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，确定所述指定点是否位于所述每一个点的阻风区内的步骤包括：

如果所述差值的预定倍数大于或等于所述指定点到所述多个点中的一个点的水平距离，则确定所述指定点位于该点的阻风区内；

如果所述差值的预定倍数小于所述指定点到所述多个点中的一个点的水平距离，则确定所述指定点位于该点的阻风区外。

8.如权利要求7所述的方法，其特征在于，还包括：

在所述多个点中的对所述指定点具有阻风影响的所有点之中，确定具有最高海拔值的山脊点的X坐标和Y坐标；

通过基于输入的预定高度的风图谱数据利用反距离插值运算来确定所述山脊点的风速；

计算所述指定点与所述具有最高海拔值的山脊点之间的平均坡度；

以所述山脊点为参考点计算所述二维剖面地形上的所述多个点的倒置地形海拔值；

根据所述指定点的海拔值及其倒置地形海拔值、所述山脊点的风速、所述平均坡度来确定在所述指定点的所述预定高度处的风速。

9.如权利要求8所述的方法，其特征在于，计算所述指定点与所述具有最高海拔值的山脊点之间的平均坡度的步骤包括：

计算所述地形数据的每一个格点在X方向的坡度和在Y方向的坡度以获得坡度矩阵；

根据所述坡度矩阵确定所述多个点中的位于所述指定点与所述山脊点之间的各个点在所述指定风向上的坡度；

将所述各个点在所述指定风向上的坡度的平均值确定为所述指定点与所述山脊点之间的平均坡度。

10.一种基于地形的阻风区识别设备，其特征在于，包括：

提取单元，被配置为根据输入的指定点以及指定风向从地形数据提取经过所述指定点和所述指定风向的二维剖面地形；

阻风区识别单元，被配置为：针对所述二维剖面地形上的预定范围内的每一个点，通过将所述每一个点与所述指定点的海拔值之间的差值的预定倍数，与所述指定点到所述每一个点之间的水平距离进行比较，来确定所述指定点是否位于所述每一个点的阻风区内，

其中，提取单元被配置为通过以下操作提取经过所述指定点和所述指定风向的二维剖面地形：

按照预定步长确定以所述指定点为起始点的在所述指定风向上的多个点；

计算所述多个点中的每个点的海拔值进而获得所述二维剖面地形。

11.如权利要求10所述的设备，其特征在于，还包括：

数据处理单元，被配置为：遍历所述地形数据中的所有格点以确定是否存在海拔值为非浮点型的格点；如果存在海拔值为非浮点型的格点，则通过利用该格点周围的预定数量格点的海拔值进行反距离插值运算来将该格点的海拔值计算为浮点型。

12.如权利要求10所述的设备，其特征在于，提取单元被配置为通过以下操作确定所述预定范围：

13.如权利要求10所述的设备，其特征在于，阻风区识别单元被配置为通过以下操作计算所述多个点中的每个点的海拔值：

14.如权利要求13所述的设备，其特征在于，阻风区识别单元被配置为通过以下操作确定所述多个点：

15.如权利要求14所述的设备，其特征在于，阻风区识别单元被配置为通过以下操作获得所述预定数量格点的海拔值：

16.如权利要求15所述的设备，其特征在于，阻风区识别单元被配置为通过以下操作来确定所述指定点是否位于所述每一个点的阻风区内：

17.如权利要求14所述的设备，其特征在于，还包括：风速确定单元，被配置为：

18.如权利要求17所述的设备，其特征在于，风速确定单元还被配置为通过以下操作来计算所述指定点与所述具有最高海拔值的山脊点之间的平均坡度：

19.一种山脊的阻风区识别方法，其特征在于，包括：

分别以地形数据中的多个山脊点中的每一个山脊点为起始点沿指定风向的反方向从所述地形数据提取预定长度的二维剖面地形以获得多个二维剖面地形，其中，获得二维剖面地形的步骤包括：按照预定步长确定以所述多个山脊点中的一个山脊点为起始点的在所述指定风向的反方向上的多个点，计算所述多个点中的每个点的海拔值进而获得针对所述一个山脊点的二维剖面地形；

针对所述多个二维剖面地形中的每一个二维剖面地形，逐个确定在所述每一个二维剖面地形上以相应山脊点为起点的按预定步长排列的多个点中的各个点的预定高度处的风速，并根据所述每一个二维剖面地形上的相应山脊点处的风速与所述风速之间的差值和预定阈值的比较结果来确定所述多个点中的当前点是否处于该山脊的阻风区内。

20.如权利要求19所述的方法，其中，确定所述多个点中的当前点是否处于该山脊的阻风区内的步骤包括：如果关于当前点的所述差值大于或等于所述预定阈值，则当前点处于该山脊点的阻风区内，如果关于当前点的所述差值小于所述预定阈值，则当前点处于该山脊点的阻风区外。

21.一种山脊的阻风区识别设备，其特征在于，包括：

提取单元，被配置为分别以地形数据中的多个山脊点中的每一个山脊点为起始点沿指定风向的反方向从所述地形数据提取预定长度的二维剖面地形以获得多个二维剖面地形，其中，提取单元被配置为通过以下操作提取经过所述多个山脊点中的一个山脊点为起始点沿所述指定风向的反方向的二维剖面地形：按照预定步长确定以所述一个山脊点为起始点的在所述指定风向的反方向上的多个点，计算所述多个点中的每个点的海拔值进而获得针对所述一个山脊点的二维剖面地形；

山脊阻风区识别单元，被配置为：

22.如权利要求21所述的设备，其中，如果关于当前点的所述差值大于或等于所述预定阈值，则山脊阻风区识别单元确定当前点处于该山脊点的阻风区内，如果关于当前点的所述差值小于所述预定阈值，则山脊阻风区识别单元确定当前点处于该山脊点的阻风区外。

23.一种计算机可读存储介质，存储有程序，其特征在于，所述程序包括用于执行如权利要求1-9和19-20中任一项所述方法的指令。

24.一种计算机，包括存储有计算机程序的可读介质，其特征在于，所述程序包括用于执行如权利要求1-9和19-20中任一项所述方法的指令。