專利名稱：用于廣闊地域上的多樣化資源基礎(chǔ)的測繪建模的系統(tǒng)和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本公開涉及在全球基礎(chǔ)上的市場上的多樣化資源的評估、采購、開發(fā)、細(xì)化和分配，并且更特別地，涉及用于優(yōu)化可再生能量的生產(chǎn)和傳輸?shù)姆椒ā?br>

圖1是根據(jù)公開實施例的用于收集在建模系統(tǒng)中可用的數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)收集系統(tǒng)100的示意圖。圖2是根據(jù)公開實施例的數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)200的示意圖。圖3是根據(jù)公開實施例的高斯平滑算法的示意圖。圖4是根據(jù)公開實施例的可用土地確定方法的示意圖。圖5-8是根據(jù)公開實施例的風(fēng)力使用建模系統(tǒng)的地圖視圖。圖9是根據(jù)公開實施例的生物燃料建模的圖形視圖。圖10是根據(jù)公開實施例的生物燃料建模方案的示意圖。圖11是根據(jù)公開實施例的數(shù)據(jù)分布系統(tǒng)300的示意性表示。圖12是根據(jù)公開實施例的用于建?？稍偕茉磁渲玫姆椒?00的流程圖表示。
具體實施例方式下面提供的示例性實施例論述了可以進行建模以用于營銷、生產(chǎn)、融資以及電力和能量的生成的可再生資源的各種形式。然而，本領(lǐng)域的技術(shù)人員將領(lǐng)會本公開不限于此。相反地，公開實施例和方法可以用于建模任何其它資源的可用性，例如非自然產(chǎn)生的產(chǎn)品、化石燃料、海產(chǎn)食物、勞動力、資金、土地、辦公空間、礦物、通信帶寬以及其它資源和資產(chǎn)。這些和其它資源和資產(chǎn)模型可以應(yīng)用于任何其它類型的工業(yè)或生產(chǎn)方案，例如包括消費包裝品、紙漿與造紙、建筑、金融服務(wù)、運輸、通信和在示例性實施例以外的其它這樣的工業(yè)，而不脫離本公開的范圍。另外，這些綜合模型可以支持用于發(fā)展的項目的高度針對性的營銷、安排項目的融資、預(yù)測產(chǎn)出和工業(yè)的許多其它方面。圖1是根據(jù)公開系統(tǒng)的數(shù)據(jù)收集系統(tǒng)100的示意圖。一般而言，與在不同分辨率水平下的能源相關(guān)的數(shù)據(jù)可以從不同來源聚集并且進行分析以生成關(guān)于能源和消耗的可靠和精確信息。為此，在實施例中，數(shù)據(jù)收集系統(tǒng)100的衛(wèi)星成像系統(tǒng)102、機載傳感器104、街面?zhèn)鞲衅?06、固定傳感器和傳感器網(wǎng)絡(luò)107以及地面實況系統(tǒng)108可以使用它們的相應(yīng)技術(shù)收集關(guān)于地形、天氣狀況、顆粒物質(zhì)、地面植被、基礎(chǔ)設(shè)施、地下地質(zhì)、水文以及其它人類、自然和環(huán)境動力學(xué)的信息。此外，該被收集信息可以傳送到并且存儲在數(shù)據(jù)存儲系統(tǒng)110中。
數(shù)據(jù)存儲系統(tǒng)110可以將該被存儲信息傳送到測繪庫112和/或測繪處理系統(tǒng)114。在實施例中，數(shù)據(jù)存儲系統(tǒng)110可以是測繪數(shù)據(jù)儲存庫。這些儲存庫可以分布在公共、私人和混合網(wǎng)絡(luò)上。測繪處理系統(tǒng)114可以處理該被存儲數(shù)據(jù)。特別地，測繪處理系統(tǒng)114可以訪問、處理和分析原始遙感數(shù)據(jù)以產(chǎn)生可以更好地描述人類、自然和環(huán)境地理學(xué)的特征和屬性的新數(shù)據(jù)集。這些特征和屬性例如可以包括建筑結(jié)構(gòu)高度和占地面積、森林覆蓋類型和覆蓋量、農(nóng)業(yè)面積、種植和產(chǎn)量、云量、濕度、傳輸線和變電站、熱損失、城市密度、商品消費和供應(yīng)以及關(guān)于人類、自然和環(huán)境地理學(xué)的其它這樣的信息。來自測繪處理系統(tǒng)114的結(jié)果集可以返回分布式儲存庫110中或直接輸入測繪庫112中。測繪庫112可以包括與本系統(tǒng)的操作相關(guān)的可用測繪數(shù)據(jù)集和元數(shù)據(jù)的索引和檔案。測繪庫112可以從數(shù)據(jù)儲存庫110獲得該信息。在實施例中，測繪庫112可以收羅并且索引分布式測繪儲存庫110以收集存儲在測繪儲存庫110中的數(shù)據(jù)集和關(guān)于它們的信息。測繪庫112因此可以保持與本系統(tǒng)的操作相關(guān)的測繪數(shù)據(jù)源的引用。在實施例中，衛(wèi)星成像系統(tǒng)102可以包括能夠采集并且傳送關(guān)于地球的陸地或水面或大氣的觀測數(shù)據(jù)的任何已知的衛(wèi)星載運傳感器系統(tǒng)。這些例如可以是由美國(“us”)國家海洋和大氣局(“Ν0ΑΑ”)的對地靜止環(huán)境工作衛(wèi)星(“GOES”)地球同步天氣監(jiān)測系統(tǒng)和美國國家航空航天局(“NASA”)陸地衛(wèi)星系統(tǒng)載運的傳感器。這些系統(tǒng)可以提供中空間分辨率頻譜成像以評估地球的地域的變化。此外，NASA陸地衛(wèi)星系統(tǒng)和在太陽同步軌道中飛行的跨國地球觀測系統(tǒng)(E0S)，例如 Terra、Aqua、Aster、CALIPSO、CloudSat 和 PARASOL (法國)以及RES0URCESAT-1(印度)，可以運載遠(yuǎn)程傳感器以監(jiān)測地球的環(huán)境。由EOS運載的傳感器可以包括ASTER(高級星載熱散發(fā)和反射輻射儀)傳感器、CERES (云和地球輻射能量系統(tǒng))傳感器、MISR (多角度成像分光輻射譜儀)傳感器、MODIS (中分辨率成像分光輻射譜儀)傳感器、MOPITT (對流層污染測量儀)傳感器、AIRS (大氣紅外探測器)傳感器以及WiFS (高級廣域傳感器)。這些傳感器可以測量環(huán)境屬性，例如云性質(zhì)、海面溫度、近地面風(fēng)速、輻射能流、地表水、冰、雪、懸浮微粒性質(zhì)、土地覆蓋和土地使用變化、火災(zāi)、火山爆發(fā)以及大氣溫度和濕度。在實施例中，衛(wèi)星成像系統(tǒng)102、機載傳感器104、街面?zhèn)鞲衅?06、固定傳感器和傳感器網(wǎng)絡(luò)107以及地面實況系統(tǒng)10可以產(chǎn)生具有變化的空間、時間和頻譜分辨率的數(shù)據(jù)點和數(shù)據(jù)集。在一個方面中，系統(tǒng)可以在不同分辨率下調(diào)節(jié)各種這樣的傳感器以建立可以用對應(yīng)于在相同或不同時間來自具有不同特性的不同傳感器的相同地理的新數(shù)據(jù)集進一步細(xì)分、增加和關(guān)聯(lián)的基本測量的精確基礎(chǔ)?？臻g、時間和頻譜分辨率是在衛(wèi)星成像系統(tǒng)102的選擇中可以考慮的特征中的一些?？臻g分辨率可以指示由傳感器讀數(shù)產(chǎn)生的最小數(shù)據(jù)點的高度、寬度和長度的尺寸。例如，使用衛(wèi)星成像系統(tǒng)102，空間分辨率可以大體上作為生成地球圖像的一個圖像元素(“像素”)的尺寸被測量。高空間分辨率衛(wèi)星傳感器(例如Geoeye-1、WorldView-K IKNOS和SP0T-5)可以產(chǎn)生具有O. 6乘4米分辨率的圖像。中空間分辨率傳感器(例如ASTER和LANDSAT7)可以在4至30米之間的分辨率下產(chǎn)生圖像，并且低空間分辨率傳感器可以產(chǎn)生每個像素大于30米并且通常每個像素小于1000米的圖像。時間分辨率可以指示特定位置的傳感器的重訪頻率。對于衛(wèi)星成像系統(tǒng)102，這可以基于衛(wèi)星的軌道的高度、衛(wèi)星的軌跡和速度。具有高時間分辨率的衛(wèi)星傳感器可以在小于3天內(nèi)重訪靶點，中時間分辨率衛(wèi)星傳感器可以在4至16天之間重訪靶點并且低時間分辨率衛(wèi)星傳感器可以在16天或更長時間內(nèi)重訪靶點。傳感器的頻譜分辨率可以指示傳感器可以在其中收集反射和生成信號的電磁頻譜中的頻譜帶的數(shù)量和帶的位置。對于衛(wèi)星成像系統(tǒng)102，高頻譜分辨率可以表示220個反射輻射亮度的帶。此外，中頻譜分辨率傳感器可以收集3至15個之間的反射輻射亮度的帶。另外，低頻譜分辨率傳感器可以收集小于3個的反射輻射亮度的帶。各種空間、時間和頻譜分辨率可以是衛(wèi)星成像系統(tǒng)102在數(shù)據(jù)收集系統(tǒng)100中的應(yīng)用的門控因素。在實施例中，由于技術(shù)限制，衛(wèi)星成像系統(tǒng)102可以提供空間和頻譜分辨率之間的權(quán)衡。具體地，高空間分辨率可以與低頻譜分辨率關(guān)聯(lián)，反之亦然。此外，在實施例中，為了生成精確、高分辨率可持續(xù)發(fā)展和可再生資源模型，衛(wèi)星成像系統(tǒng)102可以增加其它測繪數(shù)據(jù)創(chuàng)建系統(tǒng)，例如機載傳感器104、街面?zhèn)鞲衅?06、固定傳感器和傳感器網(wǎng)絡(luò)107以及地面實況系統(tǒng)108。機載傳感器104可以是安裝在機載設(shè)備(例如飛機、直升機和無人駕駛飛機)上的傳感器。在實施例中，機載傳感器可以收集來自光探測和測距(LiDAR)點云的數(shù)據(jù)。LiDAR是測量散射光的性質(zhì)以尋找遠(yuǎn)靶的范圍和其它信息的光學(xué)遙感技術(shù)。為了建模對象的形狀和體積，LiDAR測量激光脈沖的傳輸和反射返回信號之間的時間延遲。除了 LIDAR以外，機載傳感器104也可以產(chǎn)生彩色紅外(CIR)、高頻譜、彩色數(shù)字正射影像或其它圖像。由于傳感器設(shè)備地理配準(zhǔn)傳感器數(shù)據(jù)，因此可以在測繪處理系統(tǒng)114中融合并且分析這些圖像集以提取地域的特征作為測繪對象表示。此外，具有單獨特性和屬性的獨立測繪數(shù)據(jù)集可以存儲和保持在建模系統(tǒng)(關(guān)于圖2論述)中，所述建模系統(tǒng)也可以管理描述它們的起源以及可靠性、精度和分辨率的關(guān)于數(shù)據(jù)集的元數(shù)據(jù)。在實施例中，通過測繪處理系統(tǒng)114從機載傳感器104產(chǎn)生的獨立、細(xì)化數(shù)據(jù)集例如可以包括建筑物占地面積、街道中心線、能量傳輸、分配和變電站、街道地址、古跡、棕色地帶、濕地、河流、植被、農(nóng)業(yè)附屬建筑、區(qū)劃和其它這樣的測繪數(shù)據(jù)集。在實施例中，固定傳感器和傳感器網(wǎng)絡(luò)(提供綜合數(shù)據(jù)集的單獨傳感器的有線或無線網(wǎng)絡(luò))107可以包括可以配置成隨著時間提供位置、區(qū)域或地帶中的測量的不同類型的傳感器和傳感器的網(wǎng)絡(luò)。這些例如可以包括化學(xué)、環(huán)境、流量、光、壓力、熱和近程傳感器，例如從180度視野攔截并且測量平表面上的太陽輻照度作為太陽輻射通量密度(瓦/平方米)的高溫計。這些也可以例如包括風(fēng)速計(用于測量風(fēng)速的裝置)、測量紅外輻射的裝置、確定電力傳輸線上的流量和容量的裝置、測量結(jié)構(gòu)的熱損失的裝置或用于空氣質(zhì)量的化學(xué)傳感器。傳感器和傳感器網(wǎng)絡(luò)107可以提供風(fēng)速和風(fēng)向數(shù)據(jù)、土壤濕度、日射、溫度數(shù)據(jù)以及可以根據(jù)本公開中描述的技術(shù)用于分析的其它測量。該信息也可以傳送到并且存儲在數(shù)據(jù)存儲系統(tǒng)110中。地面實況系統(tǒng)108可以基于人工測量和觀測產(chǎn)生測繪數(shù)據(jù)點和數(shù)據(jù)集。例如，在實施例中，人類可以實際地勘測地形并且以顯示地面信息(例如棲息地、植被、泛濫平原、公路、結(jié)構(gòu)和電力線)的地圖的形式表示勘測信息。另外或備選地，地面實況系統(tǒng)108可以使用全球定位系統(tǒng)(GPS)來精確地記錄現(xiàn)場樣本的位置以用于與其它測繪數(shù)據(jù)集對齊、地理配準(zhǔn)和關(guān)聯(lián)。各種地面實況系統(tǒng)108可能在精度上不同，范圍從可以精確地記錄樣本的水平位置以用于以后與其它測繪數(shù)據(jù)集關(guān)聯(lián)的具有勘測級GPS的專業(yè)傳感器到以更高可變性記錄位置的消費級GPS系統(tǒng)?？梢杂么罅繕颖究朔涂臻g精度。例如，消費級手機(例如iPhone、藍莓手機和安卓手機)具有照相機、麥克風(fēng)和GPS系統(tǒng)，并且因此可以用作地面實況系統(tǒng)108。具體地，當(dāng)用手機的照相機拍攝照片時，時間和位置記錄在由聯(lián)合圖像專家組(JPEG)格式指定的文件中。這些照片可以上載到儲存庫110，在那里它們可以由處理系統(tǒng)114聚集、索引和處理以隨著時間和空間生成更多的高溫讀數(shù)。類似地，麥克風(fēng)可以用于在特定時間和地點記錄風(fēng)速。地面實況系統(tǒng)108也可以傳送經(jīng)收集的數(shù)據(jù)點和數(shù)據(jù)集以用于存儲在測繪儲存庫110中。為此，測繪儲存庫110可以被配置成接收并且存儲來自系統(tǒng)100中的所有來源的信息。在實施例中，衛(wèi)星成像系統(tǒng)102可以包括由美國國家環(huán)境衛(wèi)星、數(shù)據(jù)和信息服務(wù)處(NESDIS)操作的對地靜止環(huán)境工作衛(wèi)星(“GOES”)。系統(tǒng)102可以提供低和中空間分辨率入射太陽輻射(“日射”)測量。日射可以表達為平均千瓦每平方米(kW/m2)，并且表示在指定時間接收在指定表面積上的太陽輻射能量的量度。對于全球日射測量可以在25至50km處產(chǎn)生來自GOES衛(wèi)星傳感器的日射，并且對于區(qū)域日射測量可以在3至12km處產(chǎn)生中空間分辨率日射。具體地，為了導(dǎo)出中和低空間分辨率日射測量，來自GOES衛(wèi)星傳感器的多年高時間-分辨率樣本與可以發(fā)布到測繪數(shù)據(jù)儲存庫110的基于地面的傳感器站107組合，可以在測繪處理系統(tǒng)114中進行處理。測繪處理系統(tǒng)114的輸出可以是特定區(qū)域的全球水平輻照度(GHI)、側(cè)傾斜輻射度(LTI)和直接垂直輻照度(DNI)值的中低空間分辨率集合。GHI可以描述由與地面水平的表面從上方接收的短波輻射的總量。LTI可以描述與地球的表面水平定向平板收集器可用的太陽能資源。直接垂直輻照度(DNI)可以描述全天跟蹤太陽的集中太陽能收集器可用的太陽能資源。一旦由測繪處理系統(tǒng)114從原始衛(wèi)星成像系統(tǒng)102的區(qū)域的數(shù)據(jù)計算出這些值，新GN1、LTI和DNI數(shù)據(jù)集輸出到測繪數(shù)據(jù)儲存庫110或直接輸出到測繪庫112。為了導(dǎo)出中和低空間分辨率溫度、風(fēng)、天空覆蓋和其它氣象數(shù)據(jù)，使用來自NREL所提供的地面站的典型氣象年(TMY)數(shù)據(jù)作為它們的TMY3數(shù)據(jù)的一部分，其基于15年或更大的歷史數(shù)據(jù)。該數(shù)據(jù)發(fā)布到測繪數(shù)據(jù)儲存庫100并且可以在測繪處理系統(tǒng)114中進行處理。測繪處理系統(tǒng)114的輸出可以是特定站的各種氣象數(shù)據(jù)(溫度、濕度、風(fēng)等)和日射值(DNI, GHI和天空覆蓋)的中低分辨率集和小時時間分辨率數(shù)據(jù)集。在實施例中，在可以創(chuàng)建高分辨率資源模型之前，不同類型的數(shù)據(jù)集可以通過上述的傳感器和感測系統(tǒng)收集并且輸入測繪儲存庫Iio中以用于在測繪處理系統(tǒng)114中處理。兩個這樣的測繪數(shù)據(jù)集可以是數(shù)字高程模型(DEM)，也被稱為數(shù)字地形模型(DTM)，以及數(shù)字表面地圖(DSM)。DEM是可以表示為柵格(方形的網(wǎng)格)或表示為三角形不規(guī)則網(wǎng)絡(luò)的地面形貌或地形的數(shù)字表示，排除諸如植被、建筑物、橋梁等的特征。DEM可以由衛(wèi)星成像系統(tǒng)102通過干涉合成孔徑雷達收集的數(shù)據(jù)產(chǎn)生。該雷達需要雷達衛(wèi)星(例如RADARSAT-1或TerraSAR-X)的兩次通過,或配備有兩個天線的衛(wèi)星(例如SRTM(航天飛機雷達地形測量)儀器)的單次通過。另外或備選地，使用數(shù)字圖像相關(guān)的其它類型的立體傳感器對(其中兩個光學(xué)圖像以不同角采集，從飛機或衛(wèi)星的相同通過獲得)也可以被使用而不脫離本公開的范圍。在實施例中，可以在全球尺度上以30米分辨率、在國家尺度上以10米分辨率或在某些區(qū)域中以I米分辨率產(chǎn)生DEM。DSM可以是包括建筑物、植被、橋梁和道路以及自然地形特征的地面的數(shù)字表示。DSM可以在測繪處理系統(tǒng)114中由機載傳感器104所收集的LiDAR點云導(dǎo)出。具體地，可以在測繪處理系統(tǒng)114中通過由定時激光脈沖回波產(chǎn)生的原始LiDAR點云中的數(shù)據(jù)的平滑和過濾創(chuàng)建DSM。在實施例中，數(shù)據(jù)存儲系統(tǒng)110可以包括可以存儲從衛(wèi)星成像系統(tǒng)102、機載傳感器104、街面?zhèn)鞲衅?06、固定傳感器和傳感器網(wǎng)絡(luò)107和地面實況系統(tǒng)108獲得的信息的數(shù)據(jù)存儲裝置，例如服務(wù)器、膝上型電腦和工作站以及云計算。如上所述，在實施例中，數(shù)據(jù)存儲系統(tǒng)110可以是測繪數(shù)據(jù)儲存庫。測繪數(shù)據(jù)儲存庫110可以包括在互聯(lián)網(wǎng)或私有網(wǎng)絡(luò)上連接的多個存儲位置處的存儲子系統(tǒng)。這些存儲位置可以由各種國際、國家、州和地方機關(guān)、個人和私人企業(yè)擁有、管理或維護。例如，測繪數(shù)據(jù)儲存庫110可以包括由國家可再生能源實驗室(“NREL”)、N0AA、美國地質(zhì)勘探局(USGS)、NASA、美國農(nóng)業(yè)部和其它聯(lián)邦機構(gòu)擁有的數(shù)據(jù)存儲子系統(tǒng)。測繪數(shù)據(jù)儲存庫110也可以包括由州自然資源部、國家規(guī)劃部門和公共事業(yè)公司擁有的數(shù)據(jù)存儲子系統(tǒng)。測繪數(shù)據(jù)儲存庫110也可以包括由私人測繪數(shù)據(jù)收集和處理公司以及其它這樣的機構(gòu)和公司擁有的數(shù)據(jù)存儲子系統(tǒng)。此外，測繪數(shù)據(jù)儲存庫110也可以是公共網(wǎng)站和網(wǎng)絡(luò)服務(wù)，例如Flicker，其存儲照片，以JPEG文件格式編碼地理配準(zhǔn)點,或Foursquare ,其中用戶使用手機調(diào)查他們的當(dāng)前位置。測繪數(shù)據(jù)儲存庫110可以使用各種通信技術(shù)獲得來自上述來源的信息。這些例如可以包括電子郵件、直接下載、網(wǎng)絡(luò)地圖服務(wù)(麗S)、網(wǎng)絡(luò)特征服務(wù)(WFS)、可移動介質(zhì)(例如DVD-R、閃盤驅(qū)動器或硬盤驅(qū)動器)的物理運輸以及可以用于傳送來自來源102、104、106、107和108的信息的其它這樣的技術(shù)。測繪數(shù)據(jù)儲存庫110中的信息可以直接輸送到測繪庫112或首先由測繪處理系統(tǒng)114處理。測繪庫112中的數(shù)據(jù)可以從具有精度和完整度的不同水平的多種多樣的來源收集。此外，存儲在測繪庫112中的數(shù)據(jù)集均可以具有不同規(guī)則、許可和可用性。所以，測繪庫112可以用作測繪數(shù)據(jù)集的檔案和索引，具有保持在測繪數(shù)據(jù)儲存庫110上的測繪數(shù)據(jù)集的指引和指針。另外或備選地，測繪庫112可以保持已在測繪處理系統(tǒng)114中處理的復(fù)制數(shù)據(jù)集的檔案。產(chǎn)生、保持和存儲測繪數(shù)據(jù)集的系統(tǒng)常常被稱為地理信息系統(tǒng)(GIS)。組織的GIS部門典型地負(fù)責(zé)管理測繪信息，并且他們的任務(wù)的一部分可以是在互聯(lián)網(wǎng)上并通過可移動介質(zhì)維護和發(fā)布信息并且更新信息?？稍L問測繪庫112的測繪儲存庫110例如可以包括NOAA的對地靜止衛(wèi)星服務(wù)器、NREL動態(tài)地圖、GIS (地理信息系統(tǒng))數(shù)據(jù)和分析工具網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器、地圖服務(wù)器以及文件傳送協(xié)議(FTP)站點和位于加州理工學(xué)院的NASA噴氣推進實驗室的OnEarth系統(tǒng)。測繪儲存庫110也可以包括USGS無縫服務(wù)器和地理空間一站式服務(wù)(geodata, gov)、馬里蘭規(guī)劃GIS門戶、石頭地郡、NY GIS門戶以及由國家估稅員管理的許多國家級納稅地塊數(shù)據(jù)集。在實施例中，測繪庫112可以提供每個區(qū)域可用的數(shù)據(jù)集的可搜索引以及什么數(shù)據(jù)集不可用于特定區(qū)域。索引可以報告由上述的傳感器和感測系統(tǒng)收集的區(qū)域的數(shù)據(jù)的狀態(tài)的細(xì)節(jié)。另外，索引也可以報告關(guān)于管理測繪數(shù)據(jù)儲存庫110的使用的規(guī)定的細(xì)節(jié)。此夕卜，索引也可以報告測繪處理系統(tǒng)114的狀態(tài)。在實施例中，測繪庫112可以包括一個或多個計算裝置，例如云計算、服務(wù)器、工作站或膝上型電腦，其存儲可用和不可用、但是現(xiàn)存的測繪數(shù)據(jù)集的索引以及為了歸檔和維護從測繪儲存庫110獲得的一些測繪數(shù)據(jù)集的拷貝。圖2是根據(jù)公開實施例的數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)200的示意圖。數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)200包括數(shù)據(jù)規(guī)范化系統(tǒng)220、測繪基礎(chǔ)數(shù)據(jù)存儲系統(tǒng)230、建模和分析系統(tǒng)240以及模型開發(fā)系統(tǒng)248。在實施例中，數(shù)據(jù)規(guī)范化系統(tǒng)220可以經(jīng)細(xì)化、處理和對齊的地理空間數(shù)據(jù)集和元數(shù)據(jù)庫。另外，建模和分析系統(tǒng)240也可以包括資源潛力引擎242、開發(fā)、生產(chǎn)和市場因素引擎244以及分辨率引擎246。此外，數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)200和圖1的數(shù)據(jù)收集系統(tǒng)100之間的連接可以通過數(shù)據(jù)規(guī)范化系統(tǒng)220和測繪庫112之間的搜索和傳送協(xié)議連接建立，例如XML(可擴展標(biāo)記語言)RPC (遠(yuǎn)程過程調(diào)用)，所述協(xié)議連接檢查數(shù)據(jù)集的可用性并且通過對象序列化安排傳送。在實施例中，數(shù)據(jù)規(guī)范化系統(tǒng)220可以存儲在測繪庫112中存儲或索引的可用信息的子集。此外，數(shù)據(jù)規(guī)范化系統(tǒng)220可以根據(jù)常用的大地數(shù)據(jù)基準(zhǔn)參考系統(tǒng)(例如投影系統(tǒng)以及其它標(biāo)準(zhǔn)和格式)規(guī)范化并且對齊從測繪庫112接收的數(shù)據(jù)。例如，用于測繪數(shù)據(jù)集的空間投影系統(tǒng)可以是設(shè)計成適合整個北美的北美數(shù)據(jù)基準(zhǔn)1983 (NAD83)投影系統(tǒng)，或作為由GPS使用的參考坐標(biāo)系的世界大地坐標(biāo)系1984 (WGS84)。由于地球是大體、但不完美的橢圓形并且地球的多數(shù)表示是平的，因此地球的表示必須投影到平表面上。所使用的投影系統(tǒng)可以取決于正表示的地球的區(qū)域和測繪數(shù)據(jù)集的來源。數(shù)據(jù)規(guī)范化系統(tǒng)220也可以創(chuàng)建并且存儲元數(shù)據(jù)。元數(shù)據(jù)記錄可以是通常表示為XML文檔的信息的文件，其可以俘獲數(shù)據(jù)或信息資源的基本特性。它可以表示資源的一切。地理空間元數(shù)據(jù)可以用于文檔化地理數(shù)字資源，例如地理信息系統(tǒng)(GIS )文件、地理空間數(shù)據(jù)庫和地球圖像。地理空間元數(shù)據(jù)記錄可以包括核心庫目錄元素，例如標(biāo)題、摘要和出版日期；地理元素，例如地理范圍和投影信息；以及數(shù)據(jù)庫元素，例如屬性標(biāo)簽定義和屬性域值。在實施例中，元數(shù)據(jù)可以描述數(shù)據(jù)集的使用權(quán)限。這些使用權(quán)限可以包括再使用數(shù)據(jù)集的權(quán)限、再分配數(shù)據(jù)集的權(quán)限、在建模新信息數(shù)據(jù)集中使用數(shù)據(jù)集的權(quán)限、為數(shù)據(jù)集的使用付款的要求以及數(shù)據(jù)集是否只能由數(shù)據(jù)集的擁有者使用。當(dāng)請求測繪數(shù)據(jù)完成新模型時數(shù)據(jù)規(guī)范化系統(tǒng)220也可以用作數(shù)據(jù)收集系統(tǒng)100的搜索和請求網(wǎng)關(guān)。在實施例中，數(shù)據(jù)規(guī)范化系統(tǒng)220可以包括能夠?qū)R并且組織由數(shù)據(jù)收集系統(tǒng)100提供的數(shù)據(jù)以用于由建模系統(tǒng)240處理的一個或多個計算裝置。計算裝置和系統(tǒng)例如可以包括公共、私有和混合云、膝上型電腦、服務(wù)器、工作站以及可以規(guī)范化數(shù)據(jù)的其它這樣的裝置。建模和分析系統(tǒng)240可以包括能夠處理存儲在數(shù)據(jù)規(guī)范化系統(tǒng)220內(nèi)的內(nèi)部數(shù)據(jù)集中的數(shù)據(jù)一個或多個計算裝置。建模和分析系統(tǒng)240可以通過執(zhí)行符合本公開的各種建模和分析算法處理該數(shù)據(jù)。計算裝置例如可以包括膝上型電腦、服務(wù)器、服務(wù)器的云、工作站以及可以根據(jù)符合本公開的技術(shù)處理數(shù)據(jù)的其它這樣的裝置。在實施例中，系統(tǒng)240可以被配置成執(zhí)行體現(xiàn)符合本公開的一個或多個算法的軟件指令，用于計算資源可用性、發(fā)展機遇、環(huán)境風(fēng)險、法規(guī)遵從、資源供給、選址或其它分析模型。本領(lǐng)域的技術(shù)人員將領(lǐng)會系統(tǒng)240可以運行算法以針對許多形式的土地使用、可持續(xù)發(fā)展分析、可再生資源潛力、環(huán)境污染和影響減緩、生產(chǎn)技術(shù)選項、政策影響、商品儲備以及本地和商品市場價格基于供給的變化分析測繪數(shù)據(jù)而不脫離本公開的范圍。此外，所公開的系統(tǒng)可以連續(xù)地處理可用測繪數(shù)據(jù)集和數(shù)據(jù)點并且更新和修改數(shù)據(jù)集。一般而言，系統(tǒng)可以用于針對任何資源的可用性建模地球或地球上的任何感興趣區(qū)域，例如大陸、國家、州、縣、市、城市、場所、農(nóng)場、森林、河流、湖泊等。系統(tǒng)也可以用于建模這些區(qū)域以基于資源、基礎(chǔ)設(shè)施、技術(shù)、政策和經(jīng)濟因素定位用于開發(fā)和生產(chǎn)的最佳位置。系統(tǒng)也可以用于確定城市和郊區(qū)的最有效土地使用。由于人類和自然環(huán)境是活動系統(tǒng)，因此資源供應(yīng)、基礎(chǔ)設(shè)施容量或本地市場動態(tài)的變化可能影響總模型。相反地，遙遠(yuǎn)地區(qū)的顯著變化可能影響本地供應(yīng)、價格、經(jīng)濟和其它市場動態(tài)。由于該原因，可以利用人類、自然和環(huán)境地理學(xué)的不斷監(jiān)測，基于由數(shù)據(jù)收集系統(tǒng)100提供的新收集的測繪數(shù)據(jù)集運行新模型。由于可以定期地、偶爾地、一直地或不斷地監(jiān)測輸入中的全部或一些的變化，因此系統(tǒng)可以構(gòu)建初始模型，并且然后當(dāng)新信息到達時再運行模型或模型的一部分。除了用新信息運行特定資源的相同算法(例如資源潛力)以外，系統(tǒng)240也可以處理其它資源的相同的和新的測繪數(shù)據(jù)集輸入，包括在先前建模運行上生成的輸入。具體地，在一些情況下，模型將從一個資源集合到另一個進行構(gòu)建。例如，農(nóng)業(yè)資源需要日光、土壤生產(chǎn)力和水，它們?nèi)靠梢葬槍ζ渥陨淼氖褂眠M行建模。然而，日光可以利用到太陽能中，土壤可以從工程和建筑用地的觀點進行評價并且水可以針對水力發(fā)電或工業(yè)使用(例如水力壓裂采集天然氣)進行評價。以該方式，可以生成更加魯棒、詳細(xì)和有價值的生態(tài)系統(tǒng)模型。在實施例中，一旦初始針對潛力建模資源，系統(tǒng)可以調(diào)用分析引擎沿著三個測繪軸繼續(xù)建模(1)資源潛力引擎242可以計算一個或多個資源(例如日射、風(fēng)、植被、水、天然氣、煤炭、石油)的可用性。引擎242可以串行地或并行地建模多個資源的資源潛力。在一個資源的可用性取決于另一個的情況下，可以首先建模基礎(chǔ)資源。(2)開發(fā)和生產(chǎn)因素引擎244可以取每個計算出的資源模型并且應(yīng)用與區(qū)域發(fā)展的可用性相關(guān)的因素，技術(shù)平臺選項和生產(chǎn)發(fā)展的能力，進行中的操作因素，基礎(chǔ)設(shè)施容量，例如輸電線、道路和廢水系統(tǒng)，政策和經(jīng)濟因素，例如可以加入生產(chǎn)的可再生資源?？梢愿鶕?jù)影響生產(chǎn)和消費的經(jīng)濟學(xué)的可再生能源配額標(biāo)準(zhǔn)(RPS)、可再生燃料標(biāo)準(zhǔn)(RFS)、替代性融資(例如資產(chǎn)評估清潔能源(PACE)債券)和環(huán)境法規(guī)(例如環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)和水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn))應(yīng)用這些因素。另外，引擎224可以處理資源和市場的競爭的數(shù)據(jù)集并且建模競爭的影響。這樣的競爭的例子可以包括來自食品和飼料加工廠或其它生物燃料廠的生物質(zhì)能量原料的競爭。(3)分辨率引擎246可以在逐漸更精細(xì)的尺度上創(chuàng)建相關(guān)的值的索引。為此，分辨率引擎246可以開始于廣闊區(qū)域和低分辨率，并且在逐漸更小的感興趣區(qū)域上增加分辨率直到模型產(chǎn)生單地點的精確結(jié)果。更低分辨率、更廣闊地域結(jié)果可以有用于識別適當(dāng)?shù)母信d趣區(qū)域。例如，通過在國家尺度上應(yīng)用引擎244在引擎242的結(jié)果集上的完整遍歷，可以排除若干完整的州或縣以用于在下一級尺度上進行處理。國家尺度的結(jié)果集可以自身有用于國家或州范圍的規(guī)劃和政策創(chuàng)議。引擎242、244和246可以是構(gòu)成建模和分析系統(tǒng)240的一個或多個計算裝置上的硬件部件、軟件部件或它們的任何組合。此外，引擎242、244和246的所有或任何組合的功能性可以組合到一個計算裝置上或者可以分散到可以由有線或無線連接彼此連接的獨立的多個計算裝置上而不脫離本公開的范圍。在實施例中，系統(tǒng)200可以包括模型開發(fā)系統(tǒng)248。模型開發(fā)系統(tǒng)248可以使用腳本驅(qū)動統(tǒng)計和數(shù)學(xué)建模工具(例如R、SAS、ROOT或Matlab)創(chuàng)建新模型?？梢蚤_發(fā)模型以分析任何數(shù)據(jù)集，生成任何情景或解決任何問題。一旦細(xì)化并且在更小數(shù)據(jù)集上測試，模型可以被編譯到目標(biāo)代碼中以更有效地處理大數(shù)據(jù)集并且安裝在系統(tǒng)240中。另外或在備選實施例中，可以針對特定情況開發(fā)模型，例如特定地點的詳細(xì)分析，或用編程方式并且精確地評估極端事件的影響和范圍，例如石油或化學(xué)品溢漏、機載有毒物質(zhì)釋放、霜凍、氣流、火災(zāi)或水災(zāi)?？梢栽诮：头治鱿到y(tǒng)240中產(chǎn)生的模型的一個例子是可以通過太陽能的利用在任何特定地點和區(qū)域中生成的可再生能量的評估。而且，使用相同模型，可以在全球、地區(qū)和感興趣的局部區(qū)域內(nèi)確定實用級、商用級和家用級太陽能潛力的最佳地點。太陽能模型可以應(yīng)用于任何區(qū)域，其中測繪數(shù)據(jù)集已使用數(shù)據(jù)收集系統(tǒng)100收集并且在數(shù)據(jù)規(guī)范化系統(tǒng)220中對齊。此外，一旦計算，太陽能潛力測繪數(shù)據(jù)集可以用作數(shù)據(jù)規(guī)范化系統(tǒng)220中的新數(shù)據(jù)集以用于本系統(tǒng)的另一個發(fā)展機遇或其它應(yīng)用的建模。評價太陽能對資源生產(chǎn)的應(yīng)用或貢獻的第一步驟可以是計算在某個地點的精確可用太陽能輻射。具體地，可以基于坡度和緯度確定具有最佳太陽能資源的面積的百分比，并且基于每天的位置、坡度和陰影遮蔽確定太陽的照射時間?？梢曰谔栞椛洹⒖墒褂妹娣e和日照確定可生產(chǎn)或被動收集的能量的大小?？梢栽趤喢追直媛仕缴洗_定太陽能資源可用性?？梢允褂迷跍y繪處理系統(tǒng)114中準(zhǔn)備的若干數(shù)據(jù)源獲得數(shù)據(jù)的粒度和結(jié)果的精度。這些例如可以包括來自由衛(wèi)星成像系統(tǒng)102和機載傳感器104產(chǎn)生并且存儲在測繪數(shù)據(jù)儲存庫110中的測量的DSM、TMY、DEM、LT1、DNI和GHI值?？梢杂蓽y繪處理系統(tǒng)114用坡度值修改輻照度值以解釋直接面對或備選地背對太陽的土地以及對輻照度值的影響。除了建模和分析系統(tǒng)240中的其它因素以外，可以基于坡度和緯度確定太陽能板的理想面積的百分比。另外，可以基于日出和日落時間確定指定的一個塊土地的每月日光分鐘，基于每天的位置、坡度和陰影遮蔽確定太陽的照射分鐘。此外，可以基于太陽輻射、可使用面積和日照確定可生產(chǎn)能量的大小。可以基于基礎(chǔ)設(shè)施、政策和經(jīng)濟考慮加權(quán)資源可用性分層分析的結(jié)果?？梢钥紤]諸如地塊是否處于泛濫平原、保護濕地的一部分并且受到分區(qū)限制的因素。類似地，可以考慮與變電站以及傳輸和分配線的接近程度，同樣可以考慮地塊大小、所有權(quán)的類型以及當(dāng)前用途。另外，可以在分析數(shù)據(jù)并且創(chuàng)建模型中考慮本地經(jīng)濟因素，例如從獨立系統(tǒng)運營商(ISO)購買電力和可再生能量方面以及融資方面的本地邊際價格。通過將這些附加分析層加入模型，系統(tǒng)能夠精確地識別開發(fā)可再生能源的最佳機會，并且用于確定在每個地點利用可再生能量的機會，無論它是位于農(nóng)田上的實用級太陽能系統(tǒng)，還是位于屋頂上的商用或家用系統(tǒng)。由于數(shù)據(jù)可以不斷地更新并且精度由地面實況系統(tǒng)108確認(rèn)(在圖1中論述)，因此系統(tǒng)200可以提供關(guān)于不僅在美國而且在世界上的最佳可再生能量開發(fā)能力的最新和最精確信息。在符合本公開的實施例中，建模和分析系統(tǒng)240可以執(zhí)行以下算法以計算以千瓦/平方米每天測量的指定點或區(qū)域的精確的可收集太陽輻射，并且在大區(qū)域上應(yīng)用該算法以計算地域中的每個點的日射值。特別地，為了確定指定區(qū)域的太陽能潛力可能需要來自若干來源的輸入數(shù)據(jù)。此外，該數(shù)據(jù)可以通過建模軟件運行，所述建模軟件執(zhí)行一系列計算以獲得以kW/m2/每天測量的最終年平均潛力。
例如，在實施例中，該算法可以取決于具有以下信息源(a)以kW/m2/每天測量的歷史太陽輻射，作為矢量或點形狀文件數(shù)據(jù)集。這可以至少可用于年度和月度平均值并且可以包括TMY年的歷史小時值并且典型地以三種方式中的一個測量= (I)DN1-可用于CSP(集中式太陽能發(fā)電)，(2)GH1-可用于環(huán)境條件，(3)LT1-可用于平固定傾斜PV板。這三個測量中的一個可以輸入到所公開的算法。數(shù)據(jù)的選擇可以取決于待使用的板的類型(跟蹤、傾斜或固定)和期望的輸出結(jié)果。所公開的算法支持所有三個數(shù)據(jù)類型。該數(shù)據(jù)可以來自歷史衛(wèi)星測量并且可以具有3km2至IOkm2的典型空間分辨率，或來自歷史固定地面站數(shù)據(jù)，具有TMY小時時間分辨率。(b)用于目標(biāo)區(qū)的DEM可以作為地理配準(zhǔn)柵格文件(例如GeoTIFF)被提供。DEM可以提供指定區(qū)域的真實基準(zhǔn)高程。DEM可以用來自衛(wèi)星傳感器102 (例如RADAR)或機載傳感器104 (例如LiDAR)的數(shù)據(jù)產(chǎn)生，并且可以提供指定區(qū)域的精確高程，具有范圍從30m2下至Im2的分辨率。美國大部分以IOm2的分辨率覆蓋，選定區(qū)域高達lm2。(c)排除層可以作為矢量形狀文件被提供。這些層可以表示由于各種原因?qū)慕Y(jié)果地圖減去的所有區(qū)域。對于太陽能潛力，這些層可以包括(但不限于):濕地(包括河流、湖泊、海灣和河口)；農(nóng)業(yè)土地保護；瀕危物種棲息地；歷史遺產(chǎn)；歷史區(qū)；重要環(huán)境棲息地；道路；以及活躍鐵路。其它信息源可以包括(d)矢量形狀文件格式的電力傳輸線、電力分配線和變電站和(e)描繪土地所有權(quán)的矢量形狀文件格式的納稅地塊地圖。另外或備選地，取決于期望的分析，以下數(shù)據(jù)也可以用作建模算法的輸入(a)用于目標(biāo)區(qū)的DSM可以作為地理配準(zhǔn)柵格文件(例如GeoTIFF)被提供，具體地，通過類似于DEM的手段產(chǎn)生，與由DEM提供的地面高程不同，DSM顯示地域特征的頂部，例如樹木、建筑物和其它結(jié)構(gòu)。(b)建筑物輪廓可以作為矢量形狀文件被提供使得可以運行屋頂對比地面的不同分析，如以下算法中所述。(c)歷史溫度測量可以作為矢量或點形狀文件被提供，具體地，具有(至少)IOOkm2的分辨率的目標(biāo)區(qū)的年度和月度平均高溫和低溫值。歷史溫度測量也可以基于提供目標(biāo)區(qū)的小時數(shù)據(jù)以及年度和月度平均值的原始或TMY歷史氣象數(shù)據(jù)的固定位置傳感器作為點形狀文件或數(shù)據(jù)集被提供。具體位置的實際值可以使用雙線性插值從附近或遙遠(yuǎn)地面站導(dǎo)出。(d)目標(biāo)太陽能產(chǎn)生技術(shù)模型和類型，特別地，如果指定位置的“實際”潛力是期望的，則可以包括太陽能板的類型、逆變器和其它設(shè)備，原因是不同的板基于入射輻照度、溫度和對太陽的傾斜角具有不同轉(zhuǎn)換曲線。另外，可以考慮對太陽的取向、板跟蹤特性、潛力地點分級(坡度修正)和指定地點上的設(shè)備的具體布局以便精確地建模指定地點將如何產(chǎn)生能量。使用太陽能生產(chǎn)技術(shù)降額信息，本發(fā)明可以確定最佳地利用地點的最佳生產(chǎn)設(shè)備和配置。在實施例中，系統(tǒng)240可以執(zhí)行體現(xiàn)以下的建模算法的軟件(a)包含已連接到網(wǎng)格的居民和商業(yè)客戶的計費應(yīng)用(BTM)，或(b)實用級地點(2麗的大太陽能農(nóng)場并且大于需要直接連接到變電站或輸電線)。太陽能潛力可以在一系列步驟中運行以產(chǎn)生中間結(jié)果和輸出。這可以允許在該過程的每個步驟的不同使用投影(運行時間選項)和數(shù)據(jù)驗證(通過地面實況)。它也可以通過在不同計算設(shè)備之中流水線處理計算為系統(tǒng)200的管理員提供加速計算序列的能力。處理流水線取決于太陽能資源的級別(實用或BTM)分叉或利用不同輸入，并且計算橫越區(qū)域以確定并且計算所有地點，或者具體地集中于指定具體地點的分析。
對于實用級的區(qū)域分析，可以使用步驟的以下序列首先，可以確定規(guī)范化坡度。這可以包括以下步驟(I)從DEM、DSM或兩者計算目標(biāo)區(qū)域的3D規(guī)范化坡度矢量。這產(chǎn)生具有3個數(shù)據(jù)帶的新地理配準(zhǔn)柵格文件x、I和z規(guī)范化矢量。(2)可選地，可以將高斯平滑算法應(yīng)用于輸入地圖，基于平滑輸入高程數(shù)據(jù)產(chǎn)生具有坡度的附加的3帶地理配準(zhǔn)柵格文件。接著，可以確定實用級全區(qū)域分析的太陽能潛力。這可以包括以下步驟(3)基于在步驟I或2中計算的χ-y (水平)和y_z (豎直)坡度確定可用于收集太陽能的每個目標(biāo)網(wǎng)格位置的面積。(4)可選地將在步驟3中計算的結(jié)果作為I帶柵格“實用級太陽能潛力面積百分比(Utility Grade Solar Potential Area Percentage)” 地理配準(zhǔn)柵格文件輸出。(5)對于一年中的每個月和目標(biāo)網(wǎng)格位置，內(nèi)插歷史太陽能輻射值用于生成目標(biāo)網(wǎng)格的分辨率的精確和平滑結(jié)果(即，使用雙線性插值從3km2至IOkm2和/或固定地面地點低分辨率輸入數(shù)據(jù)給出高分辨率(1-1Om2)回答)。(6)對于一年中的每個月并且使用每個目標(biāo)網(wǎng)格位置的實際緯度和經(jīng)度，計算日出和日落時的太陽的角度(高程和方位角)并且確定目標(biāo)位置的一年中的該天的可用光的總分鐘。如果使用固定板，再計算使得計算出的日出和日落決不會在板之后(即，日出和日落的角度總是小于或等于離正南方90度)。(7)對于一年中的每個月，考慮在該天可能遮蔽日光的陰影確定落在目標(biāo)位置上的日光的實際分鐘。(8)通過用實際分鐘(在步驟7中計算)除以總分鐘(在步驟6中計算)并且然后使其乘以插值歷史太陽能數(shù)據(jù)(在步驟5中計算)而計算太陽能可用性的百分比。(9)求和每個月的結(jié)果并且計算年平均值。(10)可選地，將陰影計算結(jié)果作為I帶柵格“實用級無陰影太陽能潛力(UtilityGrade Non-Shadowed Solar Potential)” 地理配準(zhǔn)柵格文件輸出。(11)使從步驟2或3中的坡度計算的面積百分比乘以在步驟10中計算的無陰影潛力以給出目標(biāo)網(wǎng)格區(qū)域可用的以kW/m2/每天計的實際最大太陽能潛力。(12)將在步驟8中計算的數(shù)據(jù)作為I帶柵格“實用級最大太陽能潛力(UtilityGrade Maximum Solar Potential)”地理配準(zhǔn)柵格文件輸出。(13)如果可選地已知該年的溫度圖和太陽能板的類型，基于板特性(輸出對比溫度)、緯度(板的密度)和在步驟11中計算的結(jié)果(坡度、陰影等)計算實際太陽能潛力。(14)將在步驟13中計算的數(shù)據(jù)作為I帶柵格“實用級實際太陽能潛力(UtilityGrade Actual Solar Potential)”地理配準(zhǔn)柵格文件輸出。此外，該算法預(yù)見消除排除。這可以包括以下步驟(15)通過取針對太陽能潛力創(chuàng)建的地理配準(zhǔn)柵格文件(“實用級最大太陽能潛力”、“實用級實際太陽能潛力”等)中的一個或多個計算“實用級可使用太陽能潛力圖(Utility Grade Usable Solar Potential Map)”,并且從輸入柵格圖減去包含在所提供的排除層中的一個中的區(qū)域?？梢葬槍θ我舛嗟呐懦龑又貜?fù)該過程。這導(dǎo)致具有不應(yīng)當(dāng)被考慮用于太陽能潛力的“無數(shù)據(jù)”區(qū)域的最后柵格文件。
(16)可選地基于地塊尺寸排除區(qū)域，即，排除包含小于指定尺寸(例如10英畝)的地塊的潛在區(qū)域。另外，該算法也預(yù)見形成太陽能潛力輪廓圖。這可以包括以下步驟(17)取在步驟15或16中計算的“實用級可使用太陽能潛力圖”，并且基于考慮的期望潛力水平創(chuàng)建帶狀離散潛力圖。(18)將結(jié)果作為具有基于指定潛力水平的離散值的I帶地理配準(zhǔn)柵格“實用級離散可使用太陽能潛力(Utility Grade Discrete Usable Solar Potential)” 文件輸出。(19)取在步驟18中計算的離散柵格文件并且將它變成潛在地點的多邊形輪廓形狀文件。(20)對于在步驟19中計算的每個地點/多邊形，加入適當(dāng)統(tǒng)計元數(shù)據(jù)作為屬性。這包括生成的地點/多邊形ID (以變?yōu)槲覀兊牡攸cID)、地點/多邊形的尺寸(面積)、地點的坡度(最小、最大、平均)、針對該地點/多邊形可以產(chǎn)生的峰值功率、整個地點的總潛力、在該地點/多邊形內(nèi)發(fā)現(xiàn)的最大潛力、在該地點/多邊形內(nèi)發(fā)現(xiàn)的最小潛力以及該地點/多邊形的平均潛力。(21)將該地點/多邊形層“實用級太陽能潛力地點圖基礎(chǔ)(Utility GradeSolar Potential Site Map:Base)”作為矢量形狀文件輸出或作為表列數(shù)據(jù)集輸出到空間啟用數(shù)據(jù)集。此外，該算法也預(yù)見基于太陽能潛力分級地點。這可以包括以下步驟(22)可以通過分揀屬性字段(例如總潛力、平均潛力或峰值功率)中的一個分級地點并且這些字段可以用于索引數(shù)據(jù)庫內(nèi)的地點或產(chǎn)生地點的分揀形狀文件。另外，該算法也可以計算并且將附加基礎(chǔ)設(shè)施元數(shù)據(jù)整合到“實用級太陽能潛力地點圖”或空間啟用數(shù)據(jù)庫表中。這可以包括以下步驟(23)使用包含電力傳輸、分配和變電站的位置和特性的一個或多個形狀文件或數(shù)據(jù)庫表，計算在步驟21中計算的“實用級太陽能潛力地點圖”或數(shù)據(jù)庫表中的每個多邊形(地點)的最近可能連接點。(24)基于距離和線電壓計算每個地點和可能連接的“連接分級”。(25)基于在步驟24中計算的分級確定“最佳連接”。(26)將指定距離內(nèi)的所有潛在電力連接的元數(shù)據(jù)屬性列表加入在步驟21中計算的“太陽能潛力地點圖”或數(shù)據(jù)庫表中的每個地點。應(yīng)當(dāng)注意連接是最近的和最佳的。對于每個連接，包括用于下列的元數(shù)據(jù)到達地點的最接近距離、計算出的連接分級值以及與元數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)的輸電線(線電壓等)。(27)將該多邊形層“實用級太陽能潛力地點圖:線(Utility Grade SolarPotential Site Map: Line)”作為矢量形狀文件或作為連接數(shù)據(jù)庫表輸出。該算法也可以基于太陽能潛力和線接近度分級地點。這可以包括以下步驟(28)通過從在步驟27中計算的形狀文件提取元數(shù)據(jù)，將附加表列索引加入潛在地點的集合?？梢酝ㄟ^分揀屬性字段(例如總潛力或平均潛力乘以連接分級)中的一個或多個分級地點。索引地點可以直接根據(jù)新索引被訪問或作為分揀形狀文件輸出。該算法也可以將地塊信息整合到太陽能潛力地點圖中。這可以包括以下步驟(29)對于在步驟27中計算的“實用級太陽能潛力地點圖”或數(shù)據(jù)庫表中的每個多邊形(地點)，并且使用包含納稅地塊的一個或多個形狀文件或數(shù)據(jù)庫表(地塊輪廓和所有權(quán)元數(shù)據(jù))，確定包含在每個地點內(nèi)(或包括每個地點)的一個地塊或多個地塊。(30)將包含的列表/ (一個或多個)封閉地塊加入包括在每個地點多邊形中的元數(shù)據(jù)(以數(shù)據(jù)庫表或形狀文件格式)。(31)將該多邊形層“實用級太陽能潛力地點圖地塊(Utility Grade SolarPotential Site Map:Parcel)”作為矢量形狀文件或新連接數(shù)據(jù)庫表輸出。對于BTM級的區(qū)域分析，可以使用步驟的以下序列。該過程分成兩輪進行，一輪使用高程和陰影的DSM地圖進行屋頂建模，并且一輪使用高程的DEM地圖和陰影的DSM地圖進行地面/表面建模。
基于在步驟I或2中計算的Χ-y (水平)和y-ζ (豎直)坡度，確定為收集太陽能選擇的每個目標(biāo)網(wǎng)格位置的面積(即，僅僅在選定區(qū)域中的建筑物輪廓內(nèi)的那些)。執(zhí)行BTM屋頂建模的第一輪。在該輪中，僅僅處理位于建筑物形狀文件或數(shù)據(jù)集中的指定建筑物的內(nèi)部內(nèi)的那些目標(biāo)網(wǎng)格位置。僅僅在那些目標(biāo)網(wǎng)格位置進行BTM屋頂模型的以下計算，排除不屬于指定建筑物輪廓中的一個的內(nèi)部內(nèi)的所有目標(biāo)網(wǎng)格位置。首先，可以確定規(guī)范化坡度(I)從DSM計算目標(biāo)區(qū)域的3D規(guī)范化坡度矢量。這產(chǎn)生具有3個數(shù)據(jù)帶的新地理配準(zhǔn)柵格文件x、y和z規(guī)范化矢量。(2)可選地，可以將高斯平滑算法應(yīng)用于輸入地圖，基于平滑輸入高程數(shù)據(jù)產(chǎn)生具有坡度的附加的3帶地理配準(zhǔn)柵格文件。接著，可以執(zhí)行全區(qū)域屋頂BTM建模的太陽能潛力。這可以包括以下步驟(3)使用提供的DSM地圖,基于在步驟I或2中計算的x_y (/K平)和y-z (豎直)坡度確定為收集太陽能選擇的每個目標(biāo)網(wǎng)格位置的面積(即，僅僅在選定區(qū)域中的建筑物輪廓內(nèi)的那些)。(4)可選地將在步驟3中計算的結(jié)果作為I帶柵格“BTM屋頂太陽能潛力面積百分比(BTM Rooftop Solar Potential Area Percentage)” 地理配準(zhǔn)柵格文件輸出。(5)對于一年中的每個月和目標(biāo)網(wǎng)格位置，內(nèi)插歷史太陽能輻射值用于生成目標(biāo)網(wǎng)格的分辨率的精確和平滑結(jié)果(即，使用雙線性插值從3km2至IOkm2和/或固定地面地點低分辨率輸入數(shù)據(jù)給出高分辨率(1-1Om2)回答)。(6)對于一年中的每個月并且使用每個目標(biāo)網(wǎng)格位置的實際緯度和經(jīng)度，計算日出和日落時的太陽的角度(高程和方位角)并且確定目標(biāo)位置的一年中的該天的可用光的總分鐘。如果使用固定板，再計算使得計算出的日出和日落決不會在板之后(即，日出和日落的角度總是小于或等于離正南方90度)。(7)對于一年中的每個月，考慮在該天可能遮蔽日光的陰影確定落在目標(biāo)位置上的日光的實際分鐘。(8)通過用實際分鐘(在步驟7中計算)除以總分鐘(在步驟6中計算)并且然后使其乘以插值歷史太陽能數(shù)據(jù)(在步驟5中計算)而計算太陽能可用性的百分比。(9)求和每個月的結(jié)果并且計算年平均值。(10)可選地，將陰影計算結(jié)果作為I帶柵格“BTM屋頂無陰影太陽能潛力(BTMRooftop Non-Shadowed Solar Potential)” 地理配準(zhǔn)柵格文件輸出。
(11)使從步驟2或3中的坡度計算的面積百分比乘以在步驟10中計算的無陰影潛力以給出目標(biāo)網(wǎng)格區(qū)域可用的以kW/m2/每天計的實際最大太陽能潛力。(12)將在步驟8中計算的數(shù)據(jù)作為I帶柵格“BTM屋頂最大太陽能潛力(BTMRooftop Maximum Solar Potential)” 地理配準(zhǔn)柵格文件輸出。(13)如果可選地已知該年的溫度圖和太陽能板的類型，基于板特性(輸出對比溫度)、緯度(板的密度)和在步驟11中計算的結(jié)果(坡度、陰影等)計算實際太陽能潛力。(14)將在步驟13中計算的數(shù)據(jù)作為I帶柵格“BTM屋頂實際太陽能潛力(BTMRooftop Actual Solar Potential)”地理配準(zhǔn)柵格文件輸出。另外，該算法也預(yù)見基于“BTM屋頂實際太陽能潛力圖”中的輪廓潛力形成屋頂?shù)攸c圖。這可以包括以下步驟(15)取在步驟14中計算的“BTM屋頂實際太陽能潛力圖”，并且基于考慮的期望潛力水平創(chuàng)建帶狀離散潛力圖。(16)將結(jié)果作為具有基于指定潛力水平的離散值的I帶地理配準(zhǔn)柵格“BTM屋頂離散可使用太陽能潛力(BTM Rooftop Discrete Usable Solar Potential)”文件輸出。(17)取在步驟16中計算的離散柵格文件并且將它變成包含在由地塊數(shù)據(jù)形狀文件或地理空間啟用數(shù)據(jù)庫表提供的每個地塊邊界內(nèi)的潛力水平的多邊形輪廓形狀文件(即，對于BTM級處理，多邊形輪廓不與地塊邊界交叉)。(18)對于在步驟17中計算的每個地點/多邊形，加入適當(dāng)統(tǒng)計元數(shù)據(jù)作為屬性。這包括生成的地點/多邊形ID (以變?yōu)槲覀兊牡攸cID)、地點/多邊形的尺寸(面積)、地點的坡度(最小、最大、平均)、針對該地點/多邊形可以產(chǎn)生的峰值功率、整個地點的總潛力、在該地點/多邊形內(nèi)發(fā)現(xiàn)的最大潛力、在該地點/多邊形內(nèi)發(fā)現(xiàn)的最小潛力以及該地點/多邊形的平均潛力。(19)將該地點/多邊形層“BTM級太陽能潛力地點圖基礎(chǔ)(BTM Grade SolarPotential Site Map :Base)”作為矢量形狀文件輸出或作為表列數(shù)據(jù)集輸出到空間啟用數(shù)據(jù)集。執(zhí)行BTM地面建模的第二輪。在該輪中，僅僅處理位于建筑物形狀文件或數(shù)據(jù)集中的指定建筑物的內(nèi)部之外的那些目標(biāo)網(wǎng)格位置。這也可以可選地通過使用高程的DEM和陰影的DSM完成。由于建筑物存在于DSM而不是DEM中，因此位于建筑物的內(nèi)部中的所有目標(biāo)網(wǎng)格位置由于DEM和DSM的性質(zhì)而完全被遮蔽(封閉)并且因此然后由輪廓處理忽略。BTM地面模型的所有以下計算僅僅在那些目標(biāo)網(wǎng)格位置上執(zhí)行，排除屬于指定建筑物輪廓中的一個的內(nèi)部內(nèi)或完全由存在于DSM地圖中的建筑物遮蔽的所有目標(biāo)網(wǎng)格位置。首先，可以確定規(guī)范化坡度(20)從DSM計算目標(biāo)區(qū)域的3D規(guī)范化坡度矢量。這產(chǎn)生具有3個數(shù)據(jù)帶的新地理配準(zhǔn)柵格文件x、y和z規(guī)范化矢量。(21)可選地，可以將高斯平滑算法應(yīng)用于輸入地圖，基于平滑輸入高程數(shù)據(jù)產(chǎn)生具有坡度的附加的3帶地理配準(zhǔn)柵格文件。接著，可以執(zhí)行全區(qū)域地面BTM建模的太陽能潛力。這可以包括以下步驟(22)使用提供的DSM地圖，基于在步驟20或21中計算的x_y (水平)和y_z (豎直)坡度確定為收集太陽能選擇的每個目標(biāo)網(wǎng)格位置的面積(即，僅僅在選定區(qū)域中的建筑物輪廓內(nèi)的那些)。(23)可選地將在步驟22中計算的結(jié)果作為I帶柵格“BTM地面太陽能潛力面積百分比(BTM Ground Solar Potential Area Percentage)” 地理配準(zhǔn)柵格文件輸出。(24)對于一年中的每個月和目標(biāo)網(wǎng)格位置，內(nèi)插歷史太陽能輻射值用于生成目標(biāo)網(wǎng)格的分辨率的精確和平滑結(jié)果(即，使用雙線性插值從3km2至IOkm2和/或固定地面地點低分辨率輸入數(shù)據(jù)給出高分辨率(1-1Om2)回答)。(25)對于一年中的每個月并且使用每個目標(biāo)網(wǎng)格位置的實際緯度和經(jīng)度，計算日出和日落時的太陽的角度(高程和方位角)并且確定目標(biāo)位置的一年中的該天的可用光的總分鐘。如果使用固定板，再計算使得計算出的日出和日落決不會在板之后(即，日出和日落的角度總是小于或等于離正南方90度)。(26)對于一年中的每個月，考慮在該天可能遮蔽日光的陰影確定落在目標(biāo)位置上的日光的實際分鐘。(27)通過用實際分鐘(在步驟26中計算)除以總分鐘(在步驟25中計算)并且然后使其乘以插值歷史太陽能數(shù)據(jù)(在步驟24中計算)而計算太陽能可用性的百分比。(28)求和每個月的結(jié)果并且計算年平均值。(29)可選地，將陰影計算結(jié)果作為I帶柵格“BTM屋頂無陰影太陽能潛力(BTMRooftop Non-Shadowed Solar Potential)” 地理配準(zhǔn)柵格文件輸出。(30)使從步驟20或21中的坡度計算的面積百分比乘以在步驟28中計算的無陰影潛力以給出目標(biāo)網(wǎng)格區(qū)域可用的以kW/m2/每天計的實際最大太陽能潛力。(31)將在步驟8中計算的數(shù)據(jù)作為I帶柵格“BTM地面最大太陽能潛力(BTMGround Maximum Solar Potential)”地理配準(zhǔn)柵格文件輸出。(32)如果可選地已知該年的溫度圖和太陽能板的類型，基于板特性(輸出對比溫度)、緯度(板的密度)和在步驟30中計算的結(jié)果(坡度、陰影等)計算實際太陽能潛力。(33)將在步驟32中計算的數(shù)據(jù)作為I帶柵格“BTM地面實際太陽能潛力(BTMGround Actual Solar Potential)”地理配準(zhǔn)柵格文件輸出。另外，該算法也預(yù)見基于“BTM地面實際太陽能潛力圖”中的輪廓潛力形成BTM地面地點圖。這可以包括以下步驟(34)取在步驟33中計算的“BTM地面實際太陽能潛力圖”，并且基于考慮的期望潛力水平創(chuàng)建帶狀離散潛力圖。(35)將結(jié)果作為具有基于指定潛力水平的離散值的I帶地理配準(zhǔn)柵格“BTM地面離散可使用太陽能潛力(BTM Ground Discrete Usable Solar Potential)”文件輸出。(36)取在步驟35中計算的離散柵格文件并且將它變成包含在由每個地塊數(shù)據(jù)形狀文件或地理空間啟用數(shù)據(jù)庫表提供的每個地塊邊界內(nèi)的潛力水平的多邊形輪廓形狀文件(即，對于BTM級處理，多邊形輪廓不與地塊邊界交叉)。(37)對于在步驟16中計算的每個地點/多邊形，加入適當(dāng)統(tǒng)計元數(shù)據(jù)作為屬性。這包括生成的地點/多邊形ID (以變?yōu)槲覀兊牡攸cID)、地點/多邊形的尺寸(面積)、地點的坡度(最小、最大、平均)、針對該地點/多邊形可以產(chǎn)生的峰值功率、整個地點的總潛力、在該地點/多邊形內(nèi)發(fā)現(xiàn)的最大潛力、在該地點/多邊形內(nèi)發(fā)現(xiàn)的最小潛力以及該地點/多邊形的平均潛力。
(38)將該地點/多邊形層“BTM級太陽能潛力地點圖基礎(chǔ)(BTM Grade SolarPotential Site Map :Base)”拼接/融合到來自步驟19的先前針對BTM屋頂?shù)攸c計算的矢量形狀文件或表列數(shù)據(jù)集。該算法現(xiàn)在具有地面和屋頂潛力的BTM地點的完整集合。這些同樣地在組合“BTM級太陽能潛力地點圖基礎(chǔ)”或表列地理空間啟用數(shù)據(jù)庫表中標(biāo)記以幫助識別和進一步處理。該算法現(xiàn)在基于來自步驟38的結(jié)果并且使用包含納稅地塊的一個或多個形狀文件(地塊輪廓和所有權(quán)元數(shù)據(jù))計算新聚集地點(39)現(xiàn)在根據(jù)地塊邊界聚集BTM屋頂?shù)攸c使得針對在單地塊內(nèi)識別的所有BTM屋頂?shù)攸c(子地點)創(chuàng)建新的單BTM屋頂?shù)攸c。如果地點未包括在任何地塊中，它被標(biāo)記為聚集地點，但是將不具有任何“子”地點。(40)現(xiàn)在根據(jù)地塊邊界聚集BTM地面地點使得針對在單地塊內(nèi)識別的所有BTM地面地點(子地點)創(chuàng)建新的單BTM地面地點。如果地點未包括在任何地塊中，它被標(biāo)記為聚集地點，但是將不具有任何“子”地點。(41)參考它們的新“母” BTM屋頂或地面地點標(biāo)記先前計算的非聚集地點使得可以對它們單獨地或作為母聚集地點的一部分執(zhí)行附加分析。此外，該算法也預(yù)見基于所計算的太陽能潛力分級BTM聚集地點。這可以包括以下步驟。(42)可以通過分揀屬性字段(例如峰值功率、總潛力或平均潛力)中的一個并且視情況而定索引包含在步驟41中計算的地點的(一個或多個)數(shù)據(jù)庫表分級地點。該算法也可以將地塊信息整合到太陽能潛力地點圖中。這可以包括以下步驟(43)對于在步驟41中計算的每個多邊形地點，并且使用包含納稅地塊的一個或多個形狀文件(地塊輪廓和所有權(quán)元數(shù)據(jù))，確定包含每個地點的地塊(如果有的話)(對于BTM地點，最多只有包含該地點的單地塊)。(44)將封閉地塊的列表加入包括在每個地點多邊形中的元數(shù)據(jù)。(45)將該多邊形層“BTM級太陽能潛力地點圖地塊”作為矢量形狀文件或作為連接數(shù)據(jù)庫表輸出。對于實用級和BTM級的詳細(xì)地點分析，可以使用步驟的以下序列(在它們存在的情況下實用級和BTM級之間的差異是明顯的)。地點特定分析可以以兩個時間分辨率進行月度，計算并且利用一年期間的每個月的中間天的小時值，或每天，計算并且利用一年過程中的每天的小時值。在這些不同時間分辨率起作用的情況下，差異是明顯的。首先，獲得地點特定參數(shù)。這些包括(但不限于)待使用的(一個或多個)特定PV板、待使用的(一個或多個)特定逆變器、將用于地點的跟蹤的類型(水平、豎直、兩者、無)、地點布局特性(如果需要的話)(為了跟蹤的板分組、地點的自然坡度的變化(需要的話)、最佳瞄準(zhǔn)角(如果不是正南方的話)等)，以及最后，地點邊界或輪廓(待建模/分析的地點的實際形狀和位置)。確定包含在地點邊界內(nèi)的每個目標(biāo)網(wǎng)格位置的規(guī)范化坡度。對于實用級和BTM地面地點，這是需要的，即使通過請求特定坡度忽略自然坡度(使得可以計算地球運動要求)。對于BTM屋頂，如果希望將板直接置于與建筑物結(jié)構(gòu)相對的屋頂上以獲得最佳板角，則這是必要的。在需要規(guī)范化坡度的情況下，可以以以下方式確定規(guī)范化坡度
(I)從DEM、DSM或兩者計算目標(biāo)區(qū)域的3D規(guī)范化坡度矢量(實用級利用DEM、BTM級可以利用任意一個或兩者)。這產(chǎn)生具有3個數(shù)據(jù)帶的新地理配準(zhǔn)柵格文件x、y和z規(guī)
范化矢量。(2)可選地，可以將高斯平滑算法應(yīng)用于輸入地圖，基于平滑輸入高程數(shù)據(jù)產(chǎn)生具有坡度的附加的3帶地理配準(zhǔn)柵格文件。接著，可以確定地點特定建模和分析的太陽能潛力。這可以包括以下步驟(3)對于每個月的中間天的每個小時(如果建模月度分辨率)或每個月的所有天的每個小時(如果建模每天分辨率)以及指定地點邊界內(nèi)的每個目標(biāo)網(wǎng)格位置，內(nèi)插歷史太陽能輻射值用于生成目標(biāo)網(wǎng)格的分辨率的精確和平滑結(jié)果(即，使用雙線性插值從3km2至IOkm2和/或固定地面地點低分辨率輸入數(shù)據(jù)給出高分辨率(.1-1Om2)回答)。(4)對于一年中的待處理的每天(對于月度分辨率是中間月，或者對于每天分辨率是所有天)并且使用每個目標(biāo)網(wǎng)格位置的實際緯度和經(jīng)度，計算日出和日落時的太陽的角度(高程和方位角)并且確定目標(biāo)位置的一年中的該天的日出和日落時間。如果使用固定板，再計算使得計算出的日出和日落決不會在板之后(即，日出和日落的角度總是小于或等于離正南方90度)。(5)對于在步驟4中計算的每天，考慮在該天可能遮蔽日光的陰影確定目標(biāo)位置的實際日出和日落時間。(6)確定將在分析中使用的每天的目標(biāo)網(wǎng)格位置的小時日射值。對于一天中的每個小時，從包括在步驟5中計算的實際日出時間的小時開始直到包括在步驟5中計算的實際日落時間的小時，確定未被遮蔽的每個小時的分鐘的數(shù)量。這通過逐步通過一天并且每15分鐘(或可選地是其它預(yù)定時間間隔，這取決于容許的誤差率)檢查陰影并且然后如果發(fā)現(xiàn)則確定實際陰影開始/結(jié)束時間而完成。對于每個小時，無陰影分鐘然后乘以60并且結(jié)果乘以插值歷史太陽能小時數(shù)據(jù)(在步驟3中計算)以及Im2和目標(biāo)網(wǎng)格位置的實際尺寸的比率以產(chǎn)生以kw-hr/m2計的結(jié)果。(7)求和每天的結(jié)果以計算總kw-hr/m2/每天。(8)如果執(zhí)行月度分辨率，則步驟7的結(jié)果用作平均月值。如果進行每天分辨率，則特定月的每天計算的結(jié)果被求和并且除以該月中的天數(shù)以產(chǎn)生月平均kw-hr/m2/每天。(9)如果執(zhí)行月度分辨率，則求和一年中的每個月的結(jié)果并且除以12以獲得平均年kw-hr/m2/每天。如果執(zhí)行每天分辨率，則求和一年中的每天的結(jié)果并且除以一年中的天數(shù)以獲得平均年kw-hr/m2/每天。(10)計算在地點邊界內(nèi)的每個目標(biāo)網(wǎng)格位置的部分(百分比)。對于完全包括的位置，這是100%，對于在地點邊界上的目標(biāo)網(wǎng)格位置，計算實際上在地點邊界內(nèi)的該網(wǎng)格位置的部分(即，對于接觸地點邊界的每個目標(biāo)網(wǎng)格位置，計算地點內(nèi)的該網(wǎng)格位置的實際百分比并且僅僅將每個值的該百分比應(yīng)用于地點的總值和平均值)。(11)將在步驟6、7、8中計算的每個目標(biāo)網(wǎng)格位置的結(jié)果乘以它們將貢獻給該地點的百分比(在步驟10中計算)獲得整個地點的總值和平均值。(12)將每個計算天的小時結(jié)果以及月度和年平均值輸出到定制地點數(shù)據(jù)集(典型地一個或多個地理空間啟用數(shù)據(jù)庫表)。接著，可以確定每個地點的PV板密度(實際板面積)和板的最佳放置。這可以包括以下步驟(13)如果在輸入規(guī)范中還未給出具體板布局，則基于跟蹤類型以及由在冬至日(12月21日)的9:15am或在輸入規(guī)范中提供的日期/時間計算的太陽陰影點所確定的板間間隔要求確定板之間的最佳間隔。(14)基于將用于該地點的坡度(其在步驟I和2中計算或作為地點輸入規(guī)范的一部分給出)、地點緯度、板角(基于跟蹤或等于地點緯度或作為地點輸入規(guī)范的一部分規(guī)定)、在步驟13中計算的板間間隔分量以及所有地點特定布局要求(例如屋頂后置、逆變器旁置等)計算將能夠占據(jù)該地點以用于最佳發(fā)電的所有板的表面積，或使用作為輸入規(guī)范的一部分給出的板面積的值。(15)計算將分配給每個網(wǎng)格位置的板的表面積(在步驟10中計算的可使用的網(wǎng)格位置的面積除以總地點面積)或者如果板的放置作為輸入規(guī)范的一部分被限定，作為位 于網(wǎng)格位置上的板的實際面積(在網(wǎng)格位置上的板面積乘以在步驟10中計算的網(wǎng)格位置的可使用面積)。這也可以包括圍繞地點或建筑物邊緣或在輸入規(guī)范中給出的其它定義“無板”區(qū)域的后置距離。日出和日落總是小于或等于離正南方的90度?，F(xiàn)在可以計算每個計算天的每小時的地點功率輸出。這可以包括以下步驟(16)對于每個月的中間天的每個小時(如果建模月度分辨率)或每個月的所有天的每個小時(如果建模每天分辨率)，內(nèi)插歷史TMY溫度、濕度以及確定板制造商為指定板類型提供的PV板發(fā)電效率所需的潛在其它氣象值(S卩，使用雙線性插值從固定地面地點低分辨率輸入數(shù)據(jù)給出高分辨率(.1-1Om2)回答)。(17)對于在步驟6中計算的每個目標(biāo)網(wǎng)格位置的每個小時日射值，基于從步驟6計算的日射乘以在步驟16中計算的板效率乘以在步驟15中計算的可使用網(wǎng)格面積計算指定板的實際功率輸出。(18)通過求和在步驟17中獲得的每個小時的所有結(jié)果計算整個地點的小時功率輸出，在每小時基礎(chǔ)上產(chǎn)生該地點的kw-hr。(19)求和每天在步驟18中獲得的結(jié)果以計算總kw-hr/地點/每天。(20)如果執(zhí)行月度分辨率，則步驟19的結(jié)果用作平均月度值。如果執(zhí)行每天分辨率，則特定月的每天計算的結(jié)果被求和并且除以該月中的天數(shù)以產(chǎn)生月度平均kw-hr/地
點/每天。(21)如果執(zhí)行月度分辨率，則求和一年中的每個月的結(jié)果并且除以12以獲得平均年kw-hr/地點/每天。如果執(zhí)行每天分辨率，則求和一年中的每天的結(jié)果并且除以一年中的天數(shù)以獲得平均年kw-hr/地點/每天。(22)將每個計算小時的生成功率的小時結(jié)果(步驟18)加上每天的總值(步驟19)、每個月的平均每天功率(步驟20)和年平均每天功率輸出(步驟21)輸出到定制地點數(shù)據(jù)集(典型地一個或多個地理空間啟用數(shù)據(jù)庫表)。另外，如果執(zhí)行實用級的地點分析，則該算法也可以計算并且將附加基礎(chǔ)設(shè)施元數(shù)據(jù)整合到輸出結(jié)果數(shù)據(jù)集中。這可以包括以下步驟(23)使用包含電力傳輸、分配和變電站的位置和特性的一個或多個形狀文件或數(shù)據(jù)庫表，計算在步驟21中計算的“實用級太陽能潛力地點圖”或數(shù)據(jù)庫表中的每個多邊形(地點)的最近可能連接點。
(24)基于距離和線電壓計算每個地點和可能連接的“連接分級”。(25)基于在步驟24中計算的分級確定“最佳連接”。(26)將元數(shù)據(jù)屬性列表輸出到在到達正在建模的地點的指定距離內(nèi)的所有潛在電力連接的地點數(shù)據(jù)集。應(yīng)當(dāng)注意連接是最近的和最佳的。對于每個連接，包括用于下列的元數(shù)據(jù)到達地點的最接近距離、計算出的連接分級值以及與元數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)的輸電線(線電壓等)。該算法也可以將地塊信息整合到地點輸出數(shù)據(jù)集中。這可以包括以下步驟(27)使用包含納稅地塊的一個或多個形狀文件或數(shù)據(jù)庫表(地塊輪廓和所有權(quán)元數(shù)據(jù))，確定包含在每個地點內(nèi)(或包括每個地點)的一個地塊或多個地塊。(28)將包含的列表/ (一個或多個)封閉地塊加入包括在每個地點數(shù)據(jù)集中的元數(shù)據(jù)。 在實施例中，確定規(guī)范化坡度可以包括多個步驟具體地，這取高程數(shù)據(jù)的柵格地圖(DEM或DSM)并且從該數(shù)據(jù)計算3D規(guī)范化坡度矢量?？蛇x地，在計算坡度之前平滑高程數(shù)據(jù)。此外，如果請求平滑選項，則整個高程地圖使用3x3網(wǎng)格遍歷2D高斯平滑函數(shù)，“經(jīng)平滑的”像素處于網(wǎng)格的中心。高斯平滑算法用值I加權(quán)中心“原點”像素，用值3/8加權(quán)相鄰的水平和豎直像素，并且用值1/8加權(quán)角部對角像素，如圖3中所示。此外，9個因素的每一個被計算、求和并且然后除以3以給出經(jīng)平滑的像素的2D高斯平均值。從4個相鄰網(wǎng)格點計算3D規(guī)范化坡度矢量。這四個點用于創(chuàng)建兩個對角交叉線。通過計算這些線的交叉乘積，在它們的交叉點創(chuàng)建指向那兩條線所限定的平面之外的矢量。當(dāng)規(guī)范化時，該矢量具有在兩個對角線交叉的點處的坡度的x、y和z軸分量。應(yīng)當(dāng)注意由于該算法計算4個相鄰網(wǎng)格點的交叉處的點，因此最后產(chǎn)生的柵格坡度地圖比高程地圖在水平和豎直尺寸上小一個像素。而且，它的原點(左上角)在X和Y軸上偏移1/2像素。在實施例中，可以通過以下方式確定基于坡度面積的太陽能潛力?；讦?y (水平)和y-z (豎直)坡度計算可用于收集太陽能的每個目標(biāo)網(wǎng)格位置的可使用面積。坡度的方向和高程角確定可以位于指定區(qū)域上的太陽能板的密度，如圖4中所示。在面積計算中使用坡度的角(當(dāng)它面對南方時)和坡度相對于南方的方向。100%(1. O)的基礎(chǔ)坡度百分比值表示平表面(法向坡度矢量將為O. O, O. O,1. O,即面向上的矢量)。從3D規(guī)范化坡度矢量，X分量用于根據(jù)公式HC=1. O-Vx確定面對南方的網(wǎng)格面積的百分比，其中Vx是坡度矢量的X分量。這相當(dāng)于使用面向南的角的余弦的絕對值。通過取y的反正切(南/北分量)除以坡度矢量的Z (向上分量)計算豎直坡度(vs)。該值(以弧度計)用于根據(jù)公式VC=1.0+VS/(PI/2)確定豎直分量，如果坡度是豎直的并且面對正北方，則產(chǎn)生值O. 0，并且如果坡度是豎直的并且面對正南方，則產(chǎn)生2. O。然而，太陽能板的理想角相當(dāng)于目標(biāo)點的緯度，因此如果豎直角大于緯度，則對VC進行以下修正(緯度和vs兩者度以弧度計)VC=VC+2* (lat-vs/ (PI/2. O)) (I)可用于太陽能收集的實際面積然后是兩個分量的乘積可用面積=VOHC(2)取決于目標(biāo)點的緯度，這產(chǎn)生O. O至大約1. 50%的值(S卩，0-150%)。
另外，或在備選實施例中，可以通過內(nèi)插國家太陽輻照度數(shù)據(jù)確定太陽能潛力。這可以通過以下方式確定。由于歷史衛(wèi)星數(shù)據(jù)或固定站數(shù)據(jù)(遍布美國的1020個站)的每個像素的低空間分辨率(3km2至10km2)，該算法必須執(zhí)行周圍點的雙線性插值(衛(wèi)星、固定站或兩者)以提供用于創(chuàng)建更高分辨率潛力地圖的最精確和平滑值。這通過從在X和Y軸上從歷史數(shù)據(jù)獲取的最近四個(邊界)點插值完成。首先，計算目標(biāo)點離歷史數(shù)據(jù)的四個邊界點(每個軸上2個)的每一個的距離。然后使那些邊界點的值乘以該距離的倒數(shù)(即，目標(biāo)到指定邊界點越近，該點在結(jié)果中的影響越大)。四個結(jié)果值被求和并且除以兩個軸上的邊界點之間的總距離，產(chǎn)生插值結(jié)果。另外，或在備選實施例中，可以基于陰影確定太陽能潛力。這可以通過以下方式進行。由于在一年的過程期間當(dāng)太陽在太空上移動時它改變其弧度，因此該算法計算新的太陽位置(方位角和高程角)以及用于區(qū)域分析的一年中的每個月(使用每個月的第15天作為中間天)的和用于地點特定詳細(xì)分析的一年中的每天的日出和日落時間，并且考慮每個目標(biāo)網(wǎng)格位置的實際緯度和經(jīng)度。這通過日落時間減去日出時間給我們提供該星球上的特定點在一年中的該天受到的日光的總分鐘(如果沒有陰影的話)。然而，當(dāng)在過程中未使用諸如跟蹤的CSP技術(shù)選項時(即，所述區(qū)域?qū)⒂糜诠潭▋A斜PV板并且我們典型地使用LTI日射基礎(chǔ)值)，我們修改太陽位置并且將新的日出和日落時間確定為太陽可以看到傾斜板的實際時間(當(dāng)太陽方位角離正南方小于或等于90度)。當(dāng)該算法針對CSP技術(shù)運行并且啟用跟蹤選項時，然后該算法使用實際日出和日落時間。該計算產(chǎn)生板可以看到太陽的一天中的分鐘數(shù)，不考慮地形或地理特征(即，沒有陰影)。對于每個目標(biāo)位置，從指定目標(biāo)位置預(yù)計算將用于檢查陰影遮蔽(對于一年期間的任何/所有數(shù)據(jù)和時間)的水平矢量列表。這通過朝著地平線從每個目標(biāo)網(wǎng)格位置的基礎(chǔ)高程發(fā)射水平(高程=0度)光線(視情況使用DEM或DSM地圖以用于執(zhí)行建模和分析)加上可選Z (高度)偏移而完成以查看它是否被其它地理或地形遮蔽(取決于建模/分析的等級，如果來自樹木、建筑物等的陰影是期望的，使用相同的DEM或DSM地圖或可選地不同DSM地圖)。如果發(fā)現(xiàn)遮蔽，則確定沒有遮蔽的新高程角。重復(fù)該過程直到光線超過指定“水平距離”。對于板的類型(固定或跟蹤)和緯度可能的太陽方位角的整個范圍，針對橫跨可見太陽水平線的指定初始德爾塔角(取決于期望的分辨率)也重復(fù)該過程。如果任何兩個方位點之間的高程的變化大于指定值(取決于期望的分辨率)，則計算中點方位矢量以確定附加高程點。 已知日出和日落的開始太陽方位角和高程角，如上所述，該算法設(shè)法計算板自身經(jīng)歷的實際日出(即，它最初看到日光的一天中的時刻)。該算法朝著太陽發(fā)射光線(已知我們剛剛計算的太陽方位角和高程角)并且檢查水平矢量列表以從指定目標(biāo)位置的視角查看光線在水平線之上(未遮蔽)還是之下(遮蔽)。如果它被遮蔽，該算法將時間提前I小時，針對該天以及緯度和經(jīng)度計算新太陽位置，并且再次檢查遮擋。這繼續(xù)直到日出時間經(jīng)過日落時間(該點在該天整天被遮蔽)，或者光線未被遮擋。如果未被遮擋，時間倒退1/2小時并且進行另一次嘗試。以該方式，使用二進制除法過程，該算法產(chǎn)生日出的正確時刻(在設(shè)定公差內(nèi)，典型地大約1-5分鐘，這取決于容許的可能誤差。2%誤差將允許高達大約45分鐘的每天總時間誤差)。假設(shè)目標(biāo)點未完全被遮蔽(S卩，它至少在一天中的至少一部分時間看到太陽)，則以類似方式計算日出時間一通過對于每次遮擋使時間倒退一個小時直到光線不被阻擋并且然后使用二進制除法過程再次產(chǎn)生日出時間。再次地，假設(shè)目標(biāo)點未完全被遮蔽，則檢查可以由樹木、煙囪、建筑物或不尋常地質(zhì)構(gòu)造導(dǎo)致的任何中間天陰影。這通過使無遮蔽日出時間增加1/2小時并且繼續(xù)通過該天直到獲得無遮蔽日出時間并且在每個時間間隔檢查陰影。如果遇到中間天陰影，則以與我們用于計算日出和日落時間相同的方式計算開始和結(jié)束時間，如上所述。對于區(qū)域分析我們保留中間天陰影的總分鐘以用于太陽能潛力計算(每個位置可能遇到兩個或更多個獨立中間天陰影)。對于地點特定分析(使用小時歷史數(shù)據(jù))，我們也保留正確開始和結(jié)束時間以用于計算中。對于區(qū)域分析(使用月度歷史日射值)，然后通過日落時間減去日出時間，然后從該值減去中間天陰影的任何分鐘而計算在目標(biāo)點看到的日光的實際分鐘。然后通過實際日光分鐘除以先前針對一年中的指定天計算的總可用日光分鐘(日光的“實際”分鐘)而計算實際上照射板的光的百分比(相比于從歷史數(shù)據(jù)導(dǎo)出的，其為100%)。對于每天(用于地點特定分析)或一年中的所有12個月(在每個月期間當(dāng)陰影移動時并且可能不存在)重復(fù)該過程。對于區(qū)域分析，月日光百分比可以乘以歷史數(shù)據(jù)、乘以該月的天數(shù)、針對一年求和并且除以一年中的天數(shù)，導(dǎo)致針對該年平均的值kW/m2/每天。對于地點特定分析(使用小時歷史日射值)，未被陰影遮蔽的每個小時的百分比乘以歷史無遮蔽小時日射值，產(chǎn)生kW/m2/每特定天。每日值被保留用于詳細(xì)分析結(jié)果并且針對每個月求和，然后除以該月中的天數(shù)以給出月度平均值(針對該月平均的kW/m2/每天)。每日值也可以針對整年求和并且除以該年中的天數(shù)以給出針對該年平均的年平均值kW/
m2/每天。在實施例中，區(qū)域太陽能潛力地點圖的形成可以包括以下步驟(I)處理“可使用太陽能潛力圖”并且確定實際值以根據(jù)由操作者指定的以下輪廓方案中的一個比較輸入地圖(a)絕對使用作為實際帶值提供的值。(b)百分比在地圖中找到值的范圍并且乘以指定百分比以得到實際帶值。(C)面積創(chuàng)建所有像素的直方圖并且然后用像素的數(shù)量乘以該百分比以確定用于帶值的截止值。(d)平均將地圖中的值的范圍除以期望的帶的數(shù)量并且使用那些作為帶值。(e) IogHigh和IogLow :對數(shù)地分解地圖中的值的范圍并且使用那些作為帶值(加權(quán)到最多或最小值)。(2)處理輸入柵格地圖并且創(chuàng)建僅僅包含離散帶ID的新柵格地圖(每個帶的索引值)。(3)處理離散柵格地圖并且生成所有鄰接帶ID像素的多邊形(潛在地點)。處理來自作為地圖的原始柵格地圖的每個地點多邊形的積累統(tǒng)計信息。(4)對于在步驟3中計算的每個多邊形，加入作為屬性的適當(dāng)統(tǒng)計元數(shù)據(jù)。這包括生成的多邊形ID，使得可以用地點ID、多邊形的尺寸(面積)、地點的坡度(最小、最大、平均)、整個地點的總潛力、在該地點多邊形內(nèi)發(fā)現(xiàn)的最大潛力、在該地點多邊形內(nèi)發(fā)現(xiàn)的最小潛力以及該地點多邊形的平均潛力唯一地識別每個潛在地點。(5)對于在步驟3中計算的每個地點/多邊形，計算可以在該地點處(地點多邊形內(nèi))潛在地生成的峰值功率。這可以通過取該地點的總潛力，乘以“典型”PV板的效率(當(dāng)前15%)，然后乘以該地點可以取決于緯度、地點坡度和特定時間(9:15am或取決于板間陰影要求的其它指定時間)的太陽的角度利用的板覆蓋率的百分比而完成。該值然后乘以一年中的峰值小時(6月21日正午)相比于一年的平均天的所有其它小時的百分t匕(使用鐘形曲線算法，這產(chǎn)生大約12%的年平均日射每天的值)。這產(chǎn)生該地點的生產(chǎn)的峰值小時的值kw-hr并且與其它地點數(shù)據(jù)輸出。(6)將該多邊形層“太陽能潛力地點圖基礎(chǔ)”作為矢量形狀文件輸出或?qū)⑺鳛樗袧撛谔柲艿攸c的集合輸出到適當(dāng)?shù)牡乩砜臻g啟用數(shù)據(jù)庫鐘。本領(lǐng)域的技術(shù)人員將領(lǐng)會系統(tǒng)240可以在廣闊地區(qū)的測繪數(shù)據(jù)集上運行以針對利用其它資源的其它形式的工業(yè)發(fā)展和生產(chǎn)過程分析數(shù)據(jù)而不脫離本公開的范圍。例如，系統(tǒng)240也可以執(zhí)行體現(xiàn)算法的軟件指令，所述算法用于在相同區(qū)域和新區(qū)域上培養(yǎng)風(fēng)力資源。為此，系統(tǒng)240可以利用先前獲得的數(shù)據(jù)集中的一些并且檢索必要的新數(shù)據(jù)集以將新信息加入資源開發(fā)模型。系統(tǒng)在三個方向上繼續(xù)處理、填充全球的更多區(qū)域直到獲得完整模型。存在建模風(fēng)型、方向和強度的三個主要可測量分量。這些分量是(I)歷史氣候測量值(指定位置的風(fēng)速圖)，(2)溫度梯度(指定位置的日平均/最大/最小溫度讀數(shù))，(3)地形和高程(通過DEM地圖可獲得的地形的形狀、坡度和高度)。在實施例中，北美洲的可用風(fēng)速和溫度測繪數(shù)據(jù)集可能不以高分辨率產(chǎn)生，但是可以提供在具體位置(和海拔)的一般情況。然而，很詳細(xì)DEM (IOm下至Im分辨率)可能是可用的，其可以與較低分辨率數(shù)據(jù)集組合并且用于基于局部狀況和地形建模風(fēng)流動，由此產(chǎn)生考慮局部狀況的指定區(qū)域的很精確風(fēng)圖。另外，在實施例中，建模和分析系統(tǒng)240可以基于溫度梯度和地形分析風(fēng)型，如圖5-8中所示。圖5顯示了不同的地形形狀和構(gòu)造如何可以影響風(fēng)向和風(fēng)速。此外，圖5也顯示了相同的地形形狀和構(gòu)造如何可以基于諸如風(fēng)的初始方向和速度影響風(fēng)。圖6顯示了不同的地形影響。具體地，圖6顯示了山谷如何可以產(chǎn)生風(fēng)，所述風(fēng)可以在不同方向上吹并且具有不同于可能存在于更高海拔并且橫穿(垂直于)谷底的生成風(fēng)的速度。圖7顯示了當(dāng)風(fēng)圍繞障礙物流動時在兩個山脈之間灌入的風(fēng)的地形影響，由此增加通過瓶頸的風(fēng)速。圖8顯示了風(fēng)速如何可以與溫度梯度相關(guān)。具體地，圖8在大尺度上顯示了區(qū)域中的當(dāng)前溫度如何可以影響風(fēng)速和風(fēng)向。系統(tǒng)240中的有效算法的應(yīng)用，例如通過和圍繞障礙物和地形的空氣和微粒運動以建模這些影響的空氣動力學(xué)和流體動力學(xué)流動模型，可以允許本系統(tǒng)生成在地面之上的不同海拔的風(fēng)模型，其接近DEM的分辨率，典型地在x、y和z (海拔)上的大約IOm分辨率。因此，使用歷史數(shù)據(jù)、每日溫度數(shù)據(jù)和地形建模影響的組合可以允許創(chuàng)建對于指定季節(jié)或月和位置來說精確的風(fēng)圖。在實施例中，系統(tǒng)可以使用考慮復(fù)雜地形的各種研究和現(xiàn)有的風(fēng)模型1O另外，系統(tǒng)也可以使用流體動力學(xué)方程和模型，其可以作為在系統(tǒng)中使用的模型的基礎(chǔ)進行修改和擴展。這些流體動力學(xué)模型和方程例如可以包括用于層流和紊流的Navier-Stokes方程和模型。另外，所分析的地形的類型可以允許系統(tǒng)確定各種模型中的哪一個用于生成精確的風(fēng)模型。例如，特定地形形狀可能類似于管道夾具(例如直管、彎管或T形管)的形狀。所以，可應(yīng)用于類似形狀的管道夾具的流體模型可以用于建模特定地形上的風(fēng)流動。本領(lǐng)域的技術(shù)人員將領(lǐng)會一個以上模型可以用于精確地描繪特定地形上的風(fēng)流動。此外，在實施例中，所使用的實際模型可以是根據(jù)需要針對特定應(yīng)用(例如在地形之上的各海拔的風(fēng)力渦輪機)建模風(fēng)的多個現(xiàn)有模型和一些新模型的擴展和整合。
1Carruthers, D. J. &HUNT，J. C. R. 1990Fluid mechanics of airflow overhills:turbulence, fluxes,and winds in the boundary layer.1n AtmosphericProcesses over Complex Terrain (ed.W.Blumen)Am. Met. SOC.，MeteorologicalMonographs vol. 23，no. 45，pp，83-107. Lancaster; MASON, P. J&KING，J.C.1985Measurement and prediction of flow and turbulence over an isolatedhill of moderate slope. Q. J. R. Met. Soc.1ll, 617-640 ; NEWLEYj T. M. J. , PEARSON, H.J. &HUNT, J. C. R1991Stably stratified rotating flow through a group ofobstacles. Geophys. Astrophys. Fluid Dyn. (to appear) ;VIEGASjD. X.，M0NTEIR0，J.P. FERREIRA, A. &L0PES, A. G. Wind tunnel simulation of the flow around twoor three dimensional hills;WIPPERMANN, F. 1983Air flow over and in broadvalley: channeling and counter-current. Beitr. 2. Phys. Atmos. 57，92—105.在產(chǎn)生高分辨率風(fēng)測繪數(shù)據(jù)集之后，建模和分析系統(tǒng)240可以以比低分辨率國家風(fēng)圖遠(yuǎn)遠(yuǎn)更大的精度計算特定地點位置的潛在能量容量，其典型地例如用某個外插從機場和核電廠的歷史測量導(dǎo)出。此外，通過基于地形和空氣動力學(xué)建模技術(shù)開發(fā)模型，可以精確地確定具有高分辨率的風(fēng)動力學(xué)，這可以有助于安置風(fēng)力渦輪機并且確定任何特定地點的風(fēng)能潛力。使用根據(jù)本公開的技術(shù)產(chǎn)生的風(fēng)模型也可以幫助與工業(yè)生產(chǎn)相關(guān)的污染分析。在實施例中，在考慮資源可用性、排除、風(fēng)產(chǎn)生技術(shù)和其它屬性之后，可以加入附加層以分析其它環(huán)境和文化因素，例如瀕危物種影響、墓地、教堂和學(xué)校的存在和接近程度。接著，可以考慮層分析與基礎(chǔ)設(shè)施(例如道路、電網(wǎng)等)的接近程度。最后，可以考慮所有權(quán)問題，例如地權(quán)和用途、相鄰地塊的大小以及視線和噪聲緩沖。該分析可以不僅基于資源可用性、而且基于確定區(qū)域特定的本地信息得到關(guān)于風(fēng)場的最佳位置的信息。建模和分析系統(tǒng)240也可以執(zhí)行體現(xiàn)算法的軟件指令，所述算法通過編程處理來自廣闊地域的測量以提供食品生產(chǎn)、飼料生產(chǎn)、纖維生產(chǎn)和生物燃料和生物質(zhì)能量生產(chǎn)戰(zhàn)略的農(nóng)業(yè)團體信息。這些特征可以關(guān)于多種多樣的農(nóng)作物被提供，包括主食(例如玉米、大豆、甘蔗和小麥)、林產(chǎn)品以及專用生物燃料原料(例如能源甘蔗)。開發(fā)工業(yè)的可再生能量供應(yīng)的方面是能夠獲得生物燃料原料。為了支持該新工業(yè)，利益相關(guān)者可能需要考慮解釋農(nóng)業(yè)生產(chǎn)力模型的生物燃料生產(chǎn)設(shè)施的模型、土地所有權(quán)、基礎(chǔ)設(shè)施、政策、勞動力和經(jīng)濟。這些模型的輸出可以由經(jīng)濟發(fā)展專家使用以將項目吸引到他們的地區(qū)、由能源生產(chǎn)商使用以選址工廠、由土地所有者和農(nóng)場主使用以生產(chǎn)最有價值的農(nóng)作物并且由農(nóng)業(yè)和林業(yè)產(chǎn)品關(guān)注者使用以朝著可再生燃料供應(yīng)的發(fā)展?fàn)I銷他們的廢廣品。在實施例中，模型開發(fā)系統(tǒng)250可以開發(fā)農(nóng)藝測繪的新模型。該農(nóng)藝測繪模型可以包括當(dāng)部署時可以采集來自系統(tǒng)110的必要監(jiān)測饋送的遙感策略以及傳感器和感測系統(tǒng)102、104、106、107和108。這些饋送可以包括來自MODIS傳感器的每日圖像，所述圖像可以顯示日生產(chǎn)力并且有助于通過查看變綠型式的定時以及來自數(shù)據(jù)規(guī)范化系統(tǒng)220的最有用的最后、規(guī)范化測繪數(shù)據(jù)集確定什么農(nóng)作物種植在哪個農(nóng)場中。在系統(tǒng)248中開發(fā)的模型也可以包括用于地面實況系統(tǒng)108的采樣策略。這可以包括概率采樣系統(tǒng)，其使用隨機位置中的現(xiàn)場測量并且將它們與遙感測量比較以確定從來源(例如衛(wèi)星成像系統(tǒng)102和機載傳感器104)導(dǎo)出的測繪信息正確的概率。該特征也可以提供發(fā)布到利益相關(guān)者的總結(jié)果是正確的最后置信度。在實施例中，建模和分析系統(tǒng)240可以首先在更廣闊的區(qū)域(例如大陸)上產(chǎn)生新資源潛力測繪數(shù)據(jù)集。系統(tǒng)240然后可以使用例如分辨率引擎246增加國家、州、縣、自治區(qū)和最后單獨的地點(例如農(nóng)場)的分辨率。系統(tǒng)240也可以確定歷史建模范例，其比較前些年采集的存儲在數(shù)據(jù)存儲系統(tǒng)110 (在圖1中描述)中的遙感數(shù)據(jù)以考慮農(nóng)作物輪作模式和實踐?？梢詷?gòu)造歷史數(shù)據(jù)庫，其基于前些年的種植以前如何輪作農(nóng)作物預(yù)測哪些農(nóng)作物將種植在哪些區(qū)域中。歷史圖像也可以有助于確定森林(例如雨林)何時開始被騰出用于種植，例如棕櫚種植園或大豆農(nóng)場，指示農(nóng)作物是否出自最近騰出的雨林。如果這樣的話，它可能違反可持續(xù)生產(chǎn)規(guī)定、實踐或原則。歷史衛(wèi)星照片也可以幫助確定森林是否通過火燒騰出，這是某些國際公約所不允許的。歷史圖像和分析也可以有助于確定生物燃料設(shè)施是否正在改變地域。例如，典型地在玉米和大豆之間輪作(“玉米接著大豆”)的某些區(qū)域可能年復(fù)一年地繼續(xù)種植玉米(“玉米接著玉米”)，如果它們靠近玉米乙醇設(shè)施的話。所有這些因素可以有助于確定某些區(qū)域中的生產(chǎn)模式。本領(lǐng)域的技術(shù)人員將領(lǐng)會模型可以針對某些區(qū)域和實踐建立、或者可以針對更廣闊的地域建立而不脫離本公開的范圍。在實施例中，模型可以構(gòu)造成確定產(chǎn)生不同原料并且在先進生物燃料的生產(chǎn)中使用不同能量供應(yīng)的不同形式的先進生物燃料生產(chǎn)設(shè)施的可能位置。特別地，模型可以部署在分辨率引擎246中以首先處理相關(guān)大陸并且然后深入國家、州、縣和最后由納稅地塊界定的具體農(nóng)場。另外，分析可以正演建模不能通過歷史分析確定的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)力。例如，在某些區(qū)域中，農(nóng)場主可能已種植特定農(nóng)作物，例如煙草，原因是存在本地市場，其中土地對于蔬菜更聞廣。在用于建立上述模型的算法中考慮的因素中的一些包括食物和飼料價格競爭-當(dāng)前支持玉米、大豆和其它高價值食物和飼料作物的土地可能被描繪為可能不支持相同價格并且可以在劣質(zhì)土壤上生長的其它農(nóng)作物，例如生物燃料；森林采伐-當(dāng)前不應(yīng)當(dāng)造林或最近已被收獲以獲得纖維含量，具有重新造林和碳封存的計劃；當(dāng)前耕地類型或牧場用途-用于某些農(nóng)作物(例如水稻)指示與原料的經(jīng)濟生產(chǎn)的相容性；土壤類型-土壤應(yīng)當(dāng)適合于原料的生產(chǎn)；小氣候-溫度、濕度和降雨水平應(yīng)當(dāng)適合于原料的生產(chǎn)；危險-應(yīng)當(dāng)評估颶風(fēng)和洪水風(fēng)險；許可-應(yīng)當(dāng)考慮一般土地使用原則，包括棕色地帶識別和當(dāng)前發(fā)展計劃；配送-接近主要配送點，例如港口、河流裝貨設(shè)施、精煉廠和其它現(xiàn)有的基礎(chǔ)設(shè)施；可量測性-地塊應(yīng)當(dāng)在單所有權(quán)下由大小優(yōu)先排序，最小為大約500英畝并且最佳大小為2500至5000英畝?？梢酝ㄟ^創(chuàng)建從高時間分辨率、中空間分辨率、高頻譜分辨率衛(wèi)星傳感器(例如M0DIS)所產(chǎn)生的測量導(dǎo)出的農(nóng)業(yè)土地面積和產(chǎn)量模型開始該算法。該算法可以首先考慮不同農(nóng)作物的出苗期。由于衛(wèi)星傳感器圖像提供一年中的每天的新數(shù)據(jù)集，因此可以從衛(wèi)星圖像建立頻譜農(nóng)作物特征庫。例如，該算法可以知道草地以特定速度、在特定區(qū)域、在五月的前兩周產(chǎn)生更多的葉綠素或“變綠”。此外，該算法也可以知道當(dāng)草地在六月初達到它們的頂峰時農(nóng)作物可能開始快速出苗，之后是六月末的大豆、七月初的蜀黍和九月的冬小麥。圖9顯示了如何可以通過基于衛(wèi)星傳感器圖像上的特定像素和像素組中的葉綠素頻譜特征的存在的增加，分析哪些區(qū)域在什么時間正在變綠而生成農(nóng)作物的空間-時間測繪數(shù)據(jù)庫。該過程的輸出是顯示生長季節(jié)的特定農(nóng)作物的土地面積的農(nóng)作物描繪數(shù)據(jù)集。接著，可以用天氣測量(例如降雨、熱、云量和霧)處理農(nóng)作物土地面積模型以建模產(chǎn)量。通過應(yīng)用每個特定農(nóng)作物的農(nóng)藝因素，這兩個模型(區(qū)域中的農(nóng)作物的土地面積和區(qū)域中的農(nóng)作物的產(chǎn)量)可以組合以估計農(nóng)作物的類型的總產(chǎn)量。這生成初始農(nóng)業(yè)資源庫，其可以基于本地、地區(qū)和商品市場需求在用于生物燃料、食品和飼料的農(nóng)作物方面進行分析。接著，具有現(xiàn)場樣本的地面實況可以用于微調(diào)模型和結(jié)果。另外，現(xiàn)場樣本可以進行隨機或概率采樣，或者通過普查，其中檢查每個區(qū)域的一個或多個樣本。由于多年來自衛(wèi)星的圖像的檔案可獲得，因此可以創(chuàng)建歷史土地使用模型。以該方式，可以通過測量每年每個區(qū)域種植什么而導(dǎo)出歷史農(nóng)作物輪作信息。由于農(nóng)耕方式相當(dāng)一致，因此在播種之前農(nóng)作物從當(dāng)前向前輪作以用模型預(yù)測下一年將種植什么農(nóng)作物。還可以通過了解在對特定農(nóng)作物有重大需求的區(qū)域中農(nóng)作物輪作如何變化而進一步細(xì)化模型。例如如果建造了大型玉米乙醇廠，數(shù)十年來可能輪作玉米和大豆的區(qū)域可能開始輪作玉米和玉米。該信息可以用于幫助定址生物燃料生產(chǎn)設(shè)置或預(yù)測本地和商業(yè)市場價格。模型可以在生長季節(jié)的早期精確地預(yù)測在或大或小的區(qū)域中的生產(chǎn)和供應(yīng)。當(dāng)需要更恒定時，供應(yīng)的波動產(chǎn)生價格的變化。該信息對于農(nóng)業(yè)產(chǎn)品的生產(chǎn)者和消費者以及商人和風(fēng)險管理師可能是有價值的。圖10顯示了應(yīng)用歷史圖像以從歷史實踐產(chǎn)生正演模型。在實施例中，一旦構(gòu)造總資源模型，可以使用以下準(zhǔn)則以分析、測量并且排名每個更廣闊區(qū)域(例如國家的州、農(nóng)業(yè)區(qū)劃或縣)對于生物燃料生產(chǎn)的適合性(I)地點條件這些例如可以包括土壤條件、洪水危險、存在濕地、森林覆蓋、土地/河流覆蓋率以及颶風(fēng)風(fēng)險。(2)城市化趨勢-不透水百分比(建筑面積)。(3)人口統(tǒng)計這些例如可以包括人口密度。30年的年人口增長、年人口流入/流出。(4)住宅這些可以包括最近六年的住宅批準(zhǔn)。
(5)收入這些例如可以包括最近30年的家庭收入中位數(shù)、家庭收入中位數(shù)、收入/支出以及收入增長中位數(shù)；(6)農(nóng)業(yè)數(shù)據(jù)這例如可以包括種植面積、收獲面積、農(nóng)場大小、灌溉百分比以及農(nóng)作物土地面積；(7)小氣候這例如可以包括歷史平均降水和歷史平均溫度。另外，對于排名最高的區(qū)域，算法可以在納稅地塊水平上運行以確定生長生物燃料農(nóng)作物的特定地點或生物燃料生產(chǎn)設(shè)施所處的特定地點。這樣的因素可以包括以下地點可達性這些例如可以包括離高速公路的距離、離主干道的距離、離地方道路的距離、離軌道的距離以及離配送點的距離；城市化趨勢這些例如包括離最近大都市的距離、城市重力指數(shù)以及所包含的面積；農(nóng)業(yè)數(shù)據(jù)這些例如包括土地使用和五年農(nóng)作物輪作；以及地點條件這些例如包括坡度系數(shù)、土壤類型(例如自然資源保護局(NRCS)-國家制圖和地理空間中心(NCGC) 土壤調(diào)查地理(“ SSURGO ”)數(shù)據(jù)庫或國家土壤地理(“ STASGO ”)數(shù)據(jù)庫以及離EPA (環(huán)境保護局)監(jiān)管地點的距離。在備選實施例中，模型開發(fā)系統(tǒng)250也可以用于開發(fā)作為可再生能源的水的使用的模型。該模型可以開始于從用傳感器測量降雨的街面?zhèn)鞲衅?06 (關(guān)于圖1所述)進行降雨分析。平均降雨分布然后可以與從衛(wèi)星系統(tǒng)獲得的天氣模型相關(guān)。然后可以用集水區(qū)上的平均降雨分布構(gòu)造測繪數(shù)據(jù)集。然后可以從現(xiàn)有水壩和電站的水力發(fā)電公司提供的數(shù)據(jù)構(gòu)造徑流量估計，其中水壩表示每個集水區(qū)內(nèi)的終端結(jié)構(gòu)。此外，可以從每日工作數(shù)據(jù)計算水壩中的流入，所述數(shù)據(jù)給出水位的上升和下降以及通過閘門和渦輪機的流出，輸出表示為平均年徑流量(MAR)。所收集的數(shù)據(jù)可以顯示每個集水區(qū)上的降水量和水壩中的總流入之間的相關(guān)或不相關(guān)。在實施例中，變化系數(shù)(Cv)可以用作結(jié)果的可靠性的量度。
在實施例中，衛(wèi)星圖像102可以用于測量灌溉土地的面積并且驗證水壩的蓄水量。最新圖像的使用可以支持當(dāng)年中的實際農(nóng)業(yè)用水的估計。另外，或備選地，可以再使用農(nóng)業(yè)評估(生物燃料原料)所需的圖像。因此，可以確定每英畝完備灌溉農(nóng)作物的每年用于灌溉的水的總量。另外，也可以基于所收集的信息確定農(nóng)業(yè)用水的增加。例如，針對生物燃料收集和分析的信息可以允許關(guān)于為了灌溉可以將多少水取出流域進行確定。這是由于針對生物燃料收集和分析的農(nóng)作物信息可以允許系統(tǒng)確定灌溉每個農(nóng)作物類型所需的水量，因此也基于特定地理位置的農(nóng)作物類型讓用戶知道為了灌溉可以使用總共多少水。該信息又讓用戶知道為了除灌溉以外的其它目的可以使用多少水。另外，或備選地，可以收集所發(fā)出的每日和年總用水權(quán)。這些權(quán)利然后可以與MAR比較，并且可以確定足夠的儲存和可用性以解決可以發(fā)出多少用水權(quán)。在另一個實施例中，可以使用包括現(xiàn)有灌溉水壩和灌溉抽象活動的測繪水文模型建立在電站的上游的河流的模型。模型也可以用建議的水壩運行以量化對集水區(qū)內(nèi)的水資源的影響。具體地，可以針對實用級潛力(>10kw，包括現(xiàn)有的和潛在的水壩、灌溉水壩和灌溉抽象活動)和使用低影響發(fā)電(400w-10kw)的住宅/商業(yè)應(yīng)用建模河流、灣流和溪流。在根據(jù)本公開的示例性算法中，系統(tǒng)可以使用來自各種來源的數(shù)據(jù)，例如該區(qū)域的DEM (典型地是柵格地圖)；該區(qū)域的水體(典型地是形狀層文件)；或水體的流率(典型地是形狀文件或來自針對區(qū)域執(zhí)行的其它水建模的結(jié)果數(shù)據(jù)集，如上所述)；或它們的任何組
口 o可以由系統(tǒng)執(zhí)行以下步驟以創(chuàng)建適當(dāng)?shù)乃Ｐ汀?I)系統(tǒng)可以首先確定該區(qū)域的坡度。上面已關(guān)于創(chuàng)建太陽能的模型描述了執(zhí)行該特征的技術(shù)，并且因此在這里將不提供重復(fù)論述。(2)系統(tǒng)然后可以排除不與水體(河流、湖泊、溪流、潮灘區(qū)等)交叉的地圖中的所有部分。這從地圖排除除水體以外的任何東西。(3)對于結(jié)果地圖中的每個水體，系統(tǒng)可以找到最小、最大和平均流率(gpm :加侖每分鐘)。該信息可以從測量的歷史數(shù)據(jù)或從如上所述針對區(qū)域執(zhí)行的其它水建模獲得。(4)基于坡度和DEM，系統(tǒng)可以計算線性地沿著每個水體的長度(由流動方向確定的長度)的位勢“水頭”。在實施例中，水頭可以表示水流可以經(jīng)歷的豎直降落并且可以取決于位置變化上的高程變化(lat/long)。(5)基于在步驟4中計算的位勢水頭和步驟3中的流率，系統(tǒng)可以計算其中它計算位勢水頭的每個位置的勢能的大小?？梢栽谘刂w的每個點以kw/天測量勢能，假設(shè)該位置用于放置某種類型(低影響或?qū)嵱眉?的發(fā)電設(shè)施。如果已知并且選擇特定發(fā)電設(shè)備，結(jié)果可以基于指定設(shè)備的參數(shù)?？梢詰?yīng)用另外現(xiàn)有的轉(zhuǎn)換標(biāo)準(zhǔn)和轉(zhuǎn)換率(即，每體積生成的這么多瓦特*水頭)。系統(tǒng)然后可以輸出包括沿著供應(yīng)水體的長度的被識別潛力和位置(地點)的數(shù)據(jù)集(矢量、形狀或當(dāng)量)。(7)系統(tǒng)也可以根據(jù)潛力和離現(xiàn)有實用基礎(chǔ)設(shè)施的距離分級地點以生成通過分級分揀的(一個或多個)指定水體的水電潛力的報告。本領(lǐng)域的技術(shù)人員將領(lǐng)會模型也可以用建議的水壩運行以量化對集水區(qū)內(nèi)的水資源的影響而不脫離本公開的范圍。在又一個實施例中，可以建模各種水使用的工作參數(shù)，例如每個集水區(qū)內(nèi)的水壩和水壓致裂。用于水壩的一些示例性操作協(xié)議可以是(I)將優(yōu)先權(quán)給予第一水權(quán)(特定水壩)，并且上水壩必然溢出所有流入直到第一水權(quán)水壩裝滿。第一水權(quán)(下游)水壩然后將以年份的某個比例填充。在該協(xié)議下，新水壩可能不產(chǎn)生由灌溉控制的土地的任何增加，同時對渦輪機流量沒有影響。它可以將由于現(xiàn)有種植土地面積上的供水不足引起的農(nóng)作物減產(chǎn)的風(fēng)險從X%減小到7%;或⑵另一個選項可以是水壩按照它們位于集水區(qū)內(nèi)的順序填充。因此流入上游水壩中的水被蓄留直到該水壩溢出。下游水壩可能以年份的更小比例填充。在該協(xié)議下，所建議的水壩可以允許由灌溉控制的土地的附加面積，同時使渦輪機流量從無水壩情形減小特定％。在本系統(tǒng)中，由于每個流域具有類似的動力學(xué)，并且每個需要供利益相關(guān)者進行決策的類似的模型和信息，因此可以通過使用根據(jù)本公開的技術(shù)通過編程處理全球。本領(lǐng)域的技術(shù)人員也將領(lǐng)會上述的算法可以在軟件、硬件或它們的任何組合中執(zhí)行而不脫離本公開的范圍。例如，諸如膝上型電腦、服務(wù)器或工作站的計算裝置可以包括中央處理單元以及諸如RAM、ROM和硬盤驅(qū)動器的存儲部件以存儲并且執(zhí)行體現(xiàn)上述算法的軟件指令。另外，或備選地，該算法可以硬編碼到ASIC (專用集成電路)中以執(zhí)行上述的特征。在又一個實施例中，軟件和ASIC的組合可以用于執(zhí)行上述特征。本領(lǐng)域的技術(shù)人員將領(lǐng)會盡管系統(tǒng)200的子系統(tǒng)被顯示為物理分離的子系統(tǒng)，但是圖示僅僅用于示例性目的。也就是說，任何數(shù)量的子系統(tǒng)可以以任何組合物理地集成到一個底盤上而不脫離本公開的范圍。例如，在備選實施例中，數(shù)據(jù)規(guī)范化系統(tǒng)220和數(shù)據(jù)存儲系統(tǒng)230的特征可以由包括足夠的計算資源以提供數(shù)據(jù)規(guī)范化系統(tǒng)220和數(shù)據(jù)存儲系統(tǒng)230的相應(yīng)特征的一個物理系統(tǒng)提供。在又一個實施例中，數(shù)據(jù)存儲系統(tǒng)230以及建模和分析系統(tǒng)240和模型開發(fā)系統(tǒng)250可以物理地集成到一個底盤中使得一個物理系統(tǒng)提供這些子系統(tǒng)的組合功能性。另外，每個子系統(tǒng)可以通過可以是有線或無線的已知通信技術(shù)與其它子系統(tǒng)通信。例如，在實施例中，數(shù)據(jù)收集系統(tǒng)100、數(shù)據(jù)規(guī)范化系統(tǒng)220、數(shù)據(jù)存儲系統(tǒng)230、建模和分析系統(tǒng)240和模型開發(fā)系統(tǒng)250可以位于有線或無線LAN上。備選地，子系統(tǒng)中的一些可以位于遠(yuǎn)程位置并且可以經(jīng)由諸如互聯(lián)網(wǎng)的WAN (廣域網(wǎng))與其它子系統(tǒng)通信。圖13是根據(jù)公開實施例的數(shù)據(jù)分布系統(tǒng)300的示意圖。數(shù)據(jù)分布系統(tǒng)300可以包括客戶分布服務(wù)器250、測繪數(shù)據(jù)存儲庫260和訂戶280。訂戶280可以包括利益相關(guān)者，例如產(chǎn)權(quán)人、工業(yè)供應(yīng)商、供應(yīng)生產(chǎn)商、公共行政人員、個人消費者以及金融服務(wù)提供商。此夕卜，每個訂戶280可以具有至少一個訂閱計劃。訂閱計劃可以包括對可以提供給相應(yīng)訂戶的信息的類型的限制。例如，一個訂戶可能計劃獲得僅僅與本地區(qū)域相關(guān)的信息。另一個訂閱計劃可能提供全州信息。又一個訂閱計劃可能提供全國水平的信息。客戶分布服務(wù)器250可以包括訂戶授權(quán)系統(tǒng)252和數(shù)據(jù)輸送系統(tǒng)262。訂戶授權(quán)系統(tǒng)252可以包括客戶認(rèn)證單元254、客戶數(shù)據(jù)庫256、訂戶訪問控制單元258以及交易和協(xié)議單元259。在實施例中，數(shù)據(jù)輸送系統(tǒng)262可以包括地理空間顯示服務(wù)264、移動和位置服務(wù)266、網(wǎng)絡(luò)地圖和特征服務(wù)268、內(nèi)容管理服務(wù)270、通知和警報服務(wù)272以及社會媒體服務(wù)274。在實施例中，客戶認(rèn)證單元254可以包括認(rèn)證對客戶分布服務(wù)器250進行數(shù)據(jù)請求的訂戶280的身份的一個或多個計算裝置，例如膝上型電腦、工作站和服務(wù)器。認(rèn)證功能可以在軟件、硬件或兩者的組合中執(zhí)行?？蛻粽J(rèn)證單元254可以與客戶數(shù)據(jù)庫256協(xié)作提供認(rèn)證功能。具體地，客戶數(shù)據(jù)庫256可以包括訂戶280數(shù)據(jù)，例如公司名稱、用戶姓名、密碼、訂閱有效期以及訂閱區(qū)域。在實施例中，客戶數(shù)據(jù)庫256可以是SQL(結(jié)構(gòu)化查詢語言)數(shù)據(jù)庫。但是在備選實施例中客戶數(shù)據(jù)庫256可以是Sybase數(shù)據(jù)庫或可以保持訂戶280信息的任何其它數(shù)據(jù)庫。在實施例中，從訂戶280接收的數(shù)據(jù)請求可以首先由客戶認(rèn)證單元254以及客戶數(shù)據(jù)庫256認(rèn)證。具體地，在接收與進行數(shù)據(jù)請求的訂戶相關(guān)的信息之后，客戶認(rèn)證單元254可以詢問客戶數(shù)據(jù)庫256以檢驗進行請求的客戶是否是已注冊訂戶。如果它是已注冊客戶，則訂戶訪問控制單元258確定已注冊訂戶是否已訪問所請求的信息的類型。如上所述，不同訂戶280可能需要訪問不同尺度上的與自然資源相關(guān)的信息。所以，訂戶訪問控制單元258保證即使已認(rèn)證訂戶也只能獲得它已訂閱的類型的信息。為此，訂戶訪問控制單元258可以包括訂戶概要和背景信息。在實施例中，訂戶訪問控制單元258可以包括驗證對客戶分布服務(wù)器250進行數(shù)據(jù)請求的訂戶的一個或多個計算裝置，例如膝上型電腦、工作站和服務(wù)器。驗證功能可以軟件、硬件或兩者的組合中執(zhí)行。在實施例中，交易和協(xié)議單元259可以允許訂戶280形成協(xié)議，例如PPA (購電協(xié)議)、租約和許可。如果客戶請求被授權(quán)并且是有效的，則該授權(quán)的請求可以傳到測繪數(shù)據(jù)存儲庫260進行處理。在實施例中，如果測繪數(shù)據(jù)存儲庫260忙，則請求可以排隊。測繪數(shù)據(jù)存儲 庫260可以以請求格式(例如GIS層和報告)將被請求數(shù)據(jù)輸出到數(shù)據(jù)輸送系統(tǒng)262。如果數(shù)據(jù)輸送系統(tǒng)262忙，則輸出數(shù)據(jù)也可以排隊。數(shù)據(jù)輸送系統(tǒng)可以包括處理并且以訂戶280期望的格式存儲被請求數(shù)據(jù)的部件。例如，如圖13中所示，數(shù)據(jù)輸送系統(tǒng)262可以包括地理空間顯示服務(wù)264。這些可以是可以將2D或3D數(shù)據(jù)提供給訂戶280的服務(wù)，例如Google地球、Google地圖、Open Layers或GIS程序。移動和位置服務(wù)266可以允許訂戶280加入可以從移動裝置地理配準(zhǔn)的內(nèi)容，并且訪問移動裝置上的信息。網(wǎng)絡(luò)地圖和特征服務(wù)268可以是基于交換和表示測繪的開放標(biāo)準(zhǔn)的中間體。內(nèi)容管理服務(wù)270可以使用軟件(例如drupal、joomla !、wordpress或alfresco)來管理和提供可以存儲為敘事、表格式報告、地圖、索引或博客或它們的任何組合的地理編碼信息。通知和警報服務(wù)272可以關(guān)于變化進行檢測并且通知訂戶280。例如訂戶可能希望監(jiān)視在特定地區(qū)在FAA申請的新風(fēng)力渦輪機建造的許可。如果許可被申請，則通知和警報服務(wù)可以將警報和/或通知提供給訂戶280。社會媒體服務(wù)274可以將利益相關(guān)者連接在一起。例如，可以為對特定土地開發(fā)項目感興趣的個人和/或?qū)嶓w設(shè)立網(wǎng)上社區(qū)。個人和/或?qū)嶓w然后可以關(guān)于針對特定土地開發(fā)項目的信息彼此通信。另外，或備選地，媒體服務(wù)274可以允許土地開發(fā)商創(chuàng)建列出其當(dāng)前項目的自己的資料使得訂戶280可以看到特定開發(fā)商正在尋找或已出租的所有地點。類似地，來自各個全國或本地事務(wù)所的律師也能夠通過訪問開發(fā)商的資料或通過查看網(wǎng)上社區(qū)資料而查看與特定開發(fā)商相關(guān)的項目信息。部件264、266、268、270、272和274可以包括可以使用期望的輸送機制以請求格式將被請求數(shù)據(jù)提供給訂戶280的一個或多個計算裝置。輸送機制中的一些可以包括查看存儲在服務(wù)器上的被請求數(shù)據(jù)和/或下載這樣的數(shù)據(jù)。例如，在實施例中，訂戶280可能希望通過打開由網(wǎng)絡(luò)地圖和特征服務(wù)268托管的網(wǎng)頁查看數(shù)據(jù)。但是在備選實施例中，訂戶280可能希望能夠從網(wǎng)絡(luò)地圖和特征服務(wù)268下載數(shù)據(jù)。為此，網(wǎng)絡(luò)地圖和特征服務(wù)268可以包括可以使用期望的輸送機制以請求格式將被請求數(shù)據(jù)提供給訂戶280的一個或多個計算裝置。本領(lǐng)域的技術(shù)人員將領(lǐng)會每個系統(tǒng)內(nèi)的單元可以以任何數(shù)量和/或組合組合到一個物理底盤上而不脫離本公開的范圍。例如，盡管被顯示為物理分離單元，但是客戶認(rèn)證單元254、客戶數(shù)據(jù)庫256和訂戶訪問控制單元258可以在備選實施例中組合并且安裝在單底盤上使得最后產(chǎn)生的單元提供上述的客戶認(rèn)證單元254、客戶數(shù)據(jù)庫256和訂戶訪問控制單元258的特征。此外，在又一個實施例中，訂戶授權(quán)系統(tǒng)252和數(shù)據(jù)輸送系統(tǒng)262的完整功能性可以整合到可以安裝在單底盤上的單一認(rèn)證和數(shù)據(jù)輸送系統(tǒng)中而不脫離本公開的范圍。圖14是根據(jù)公開實施例的用于建?？稍偕茉磁渲玫姆椒?00的流程圖表示。在步驟402，至少一個數(shù)據(jù)收集系統(tǒng)(例如圖1中所示的系統(tǒng)102、104、106、107和108)可以收集與特定地理區(qū)域中的能源可用性相關(guān)的信息。地理區(qū)域的類型可以取決于正在收集的信息的類型。例如，如上所述，地理區(qū)域可以是縣的一部分或整個縣。在備選實施例中，地理區(qū)域可以是州或州的一部分。在又一個實施例中，地理區(qū)域可以是整個國家或世界的一部分。所收集的信息也可以存儲在數(shù)據(jù)存儲系統(tǒng)(例如圖1中所示的數(shù)據(jù)存儲系統(tǒng)110)中。在步驟402，一個或多個計算裝置(例如作為圖2中所示的系統(tǒng)200的一部分的裝置)可以處理所收集的信息以生成識別針對所選擇的地理區(qū)域的一個或多個可再生能量地點。該處理可以基于針對該地理區(qū)域的能源可用性信息和附加信息。在實施例中，附加信息例如可以包括環(huán)境信息、政策信息、基礎(chǔ)設(shè)施信息或它們的任何組合。在步驟406，可以接收生成數(shù)據(jù)的一個或多個數(shù)據(jù)請求。這些請求可以由一個或多個訂戶280向可以是圖13中所示的客戶分布服務(wù)器250的一部分的一個或多個計算裝置進行。在實施例中，這些請求可以由可以是客戶分布服務(wù)器250的一部分的一個或多個計算裝置處理以保證進行請求的一個或多個訂戶280的真實性和/或也保證請求是有效的，即，訂戶正請求訂戶有權(quán)獲得的信息。具體地，這些計算裝置可以是客戶認(rèn)證單元254、客戶數(shù)據(jù)庫256和訂戶訪問控制單元258的一部分，如圖13中所示。在步驟408，請求信息可以由一個或多個計算裝置提供給進行數(shù)據(jù)請求的一個或多個訂戶280。在實施例中，提供請求信息的一個或多個計算裝置可以包括網(wǎng)絡(luò)地圖和特征服務(wù)268，如圖13中所示。盡管上面已描述了本發(fā)明的各實施例，但是應(yīng)當(dāng)理解它們僅僅作為例子而不是限制被提供。本領(lǐng)域的技術(shù)人員將理解可以在本文中進行形式和細(xì)節(jié)的各種變化而不脫離本公開的精神和范圍。因此，本發(fā)明的廣度和范圍不應(yīng)當(dāng)由上述示例性實施例中的任何一個限制。
權(quán)利要求
1.一種用于對資源可用性進行建模的系統(tǒng)，其包括數(shù)據(jù)收集系統(tǒng)，包括配置成收集與地理區(qū)域中的資源可用性相關(guān)的信息的一個或多個數(shù)據(jù)收集裝置；以及建模系統(tǒng)，耦接到所述數(shù)據(jù)收集系統(tǒng)，包括配置成基于針對所述地理區(qū)域的資源可用性和附加信息，處理所收集的信息，以生成識別針對所述地理區(qū)域的一個或多個開發(fā)地點的數(shù)據(jù)的一個或多個計算裝置。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述附加信息包括環(huán)境信息、政策信息、基礎(chǔ)設(shè)施信息或它們的任何組合中的至少一種。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述數(shù)據(jù)收集系統(tǒng)包括衛(wèi)星系統(tǒng)、機載傳感器系統(tǒng)、街面?zhèn)鞲衅飨到y(tǒng)、固定傳感器系統(tǒng)、地面實況系統(tǒng)或它們的任何組合中的至少一種。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述數(shù)據(jù)收集系統(tǒng)包括數(shù)據(jù)存儲系統(tǒng)，所述數(shù)據(jù)存儲系統(tǒng)包括配置成存儲從所述一個或多個數(shù)據(jù)收集裝置收集的數(shù)據(jù)的一個或多個數(shù)據(jù)存儲裝置。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述資源是可再生能量。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述建模系統(tǒng)還配置成基于資源可用性信息和附加信息給一個或多個開發(fā)地點分級。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述建模系統(tǒng)以多個分辨率水平生成數(shù)據(jù)。
8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的系統(tǒng)，其中所述可再生能源包括太陽能、風(fēng)能、生物燃料能、水能或它們的任何組合中的至少一種。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的系統(tǒng)，其中所述可再生能源是太陽能并且所述建模系統(tǒng)配置成基于所收集的信息計算所述地理區(qū)域的規(guī)范化坡度；確定所述地理區(qū)域中的無陰影日光照射的時間量；基于計算出的規(guī)范化坡度計算所述地理區(qū)域的太陽能潛力；基于所收集的信息從計算出的太陽能潛力減去一個或多個區(qū)域以產(chǎn)生基礎(chǔ)可使用太陽能潛力信息；將所述附加信息整合到所述基礎(chǔ)可使用太陽能潛力信息以產(chǎn)生增強可使用太陽能潛力信息；以及將從所收集的信息獲得的地塊信息整合到所述增強可使用太陽能潛力信息以產(chǎn)生基于地塊的可使用太陽能潛力信息。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的系統(tǒng)，其中所述可再生能源是風(fēng)并且所述建模系統(tǒng)配置成使用歷史氣候測量值、溫度梯度或地形或它們的任何組合中的至少一種對風(fēng)型、風(fēng)向或風(fēng)強度或它們的任何組合中的至少一種建模，以創(chuàng)建至少一個風(fēng)圖。
11.根據(jù)權(quán)利要求8所述的系統(tǒng)，其中所述可再生能源是生物燃料并且所述建模系統(tǒng)配置成基于食物和飼料價格競爭考慮、森林采伐考慮、土地使用考慮、土壤類型考慮、氣候考慮、危險考慮、運輸考慮或可量測性考慮或它們的任何組合中的至少一種確定至少一個生物燃料生產(chǎn)設(shè)施的至少一個可能位置。
12.根據(jù)權(quán)利要求8所述的系統(tǒng)，其中所述可再生能源是水并且所述建模系統(tǒng)配置成基于所收集的信息計算所述地理區(qū)域的規(guī)范化坡度；從所收集的信息排除不與水體交叉的一個或多個區(qū)域以創(chuàng)建包括至少一個水體的結(jié)果地圖；計算所述至少一個水體的水的流率的最小值、最大值和平均值；基于計算出的規(guī)范化坡度和所收集的信息計算沿著所述至少一個水體的長度的位勢水頭；基于所述至少一個水體的計算出的位勢水頭和計算出的水的流率計算所述至少一個水體上的至少一個位置的勢能；以及輸出計算出的勢能。
13.一種用于對資源可用性進行建模并且傳播建模信息的系統(tǒng)，其包括數(shù)據(jù)收集系統(tǒng)，包括配置成收集與地理區(qū)域中的資源可用性相關(guān)的信息并且將所收集的信息傳送到數(shù)據(jù)規(guī)范化系統(tǒng)的一個或多個計算裝置，其中所述數(shù)據(jù)規(guī)范化系統(tǒng)包括配置成根據(jù)大地基準(zhǔn)參考系規(guī)范化所收集的信息以產(chǎn)生規(guī)范化數(shù)據(jù)的一個或多個計算裝置；數(shù)據(jù)存儲系統(tǒng)，包括配置成存儲所述規(guī)范化數(shù)據(jù)供內(nèi)部使用、外部使用或兩者中的至少一種的一個或多個計算裝置；數(shù)據(jù)建模系統(tǒng)，配置成接收所存儲的規(guī)范化數(shù)據(jù)并且基于針對所述地理區(qū)域的資源可用性和附加信息處理所存儲的規(guī)范化數(shù)據(jù)以生成識別針對所述地理區(qū)域的一個或多個開發(fā)地點的數(shù)據(jù)；以及客戶分布系統(tǒng)，包括配置成接收一個或多個數(shù)據(jù)請求并且響應(yīng)所述一個或多個數(shù)據(jù)請求提供存儲在所述數(shù)據(jù)存儲系統(tǒng)中的所述規(guī)范化數(shù)據(jù)或由所述數(shù)據(jù)建模系統(tǒng)生成的數(shù)據(jù)或兩者的一個或多個計算裝置。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的系統(tǒng)，其中所述客戶分布系統(tǒng)包括訂戶授權(quán)系統(tǒng)，包括配置成認(rèn)證對所述客戶分布系統(tǒng)進行數(shù)據(jù)請求的一個或多個訂戶的身份的一個或多個計算裝置；以及 >數(shù)據(jù)輸送系統(tǒng)，包括配置成將被請求數(shù)據(jù)輸送到由所述訂戶授權(quán)系統(tǒng)認(rèn)證的一個或多個訂戶的一個或多個計算裝置。
15.根據(jù)權(quán)利要求13所述的系統(tǒng)，其中所述附加信息包括環(huán)境信息、政策信息、基礎(chǔ)設(shè)施信息或它們的任何組合中的至少一種。
16.根據(jù)權(quán)利要求13所述的系統(tǒng)，其中所述數(shù)據(jù)收集系統(tǒng)包括衛(wèi)星系統(tǒng)、機載傳感器系統(tǒng)、街面?zhèn)鞲衅飨到y(tǒng)、固定傳感器系統(tǒng)、地面實況系統(tǒng)或它們的任何組合中的至少一種。
17.根據(jù)權(quán)利要求13所述的系統(tǒng)，其中所述數(shù)據(jù)收集系統(tǒng)包括數(shù)據(jù)存儲系統(tǒng)，所述數(shù)據(jù)存儲系統(tǒng)包括配置成存儲從所述一個或多個數(shù)據(jù)收集裝置收集的數(shù)據(jù)的一個或多個數(shù)據(jù)存儲裝置。
18.根據(jù)權(quán)利要求13所述的系統(tǒng)，其中所述資源是可再生能量。
19.根據(jù)權(quán)利要求13所述的系統(tǒng)，其中所述數(shù)據(jù)建模系統(tǒng)以多個分辨率水平生成數(shù)據(jù)。
20.根據(jù)權(quán)利要求13所述的系統(tǒng)，其中所述數(shù)據(jù)建模系統(tǒng)還配置成基于資源可用性信息和附加信息給一個或多個開發(fā)地點分級。
21.根據(jù)權(quán)利要求18所述的系統(tǒng)，其中所述可再生能源包括太陽能、風(fēng)能、生物燃料能、水能或它們的任何組合中的至少一種。
22.一種用于對資源配置建模的方法，其包括使用至少一個數(shù)據(jù)收集系統(tǒng)收集與地理區(qū)域中的資源可用性相關(guān)的信息；基于針對所述地理區(qū)域的資源可用性信息和附加信息，使用一個或多個計算裝置分析所收集的信息，以生成識別針對所述地理區(qū)域的一個或多個開發(fā)地點的數(shù)據(jù)；響應(yīng)于一個或多個數(shù)據(jù)請求使用一個或多個計算裝置將所生成的數(shù)據(jù)提供給一個或多個訂戶。
23.根據(jù)權(quán)利要求22所述的方法，其中將所生成的數(shù)據(jù)提供給一個或多個訂戶還包括使用所述一個或多個計算裝置執(zhí)行以下至少之一認(rèn)證或驗證所述一個或多個數(shù)據(jù)請求，或認(rèn)證并且驗證所述一個或多個數(shù)據(jù)請求。
24.根據(jù)權(quán)利要求22所述的方法，其中所述附加信息包括環(huán)境信息、政策信息、基礎(chǔ)設(shè)施信息或它們的任何組合中的至少一種。
25.根據(jù)權(quán)利要求22所述的方法，其中所述數(shù)據(jù)收集系統(tǒng)包括衛(wèi)星系統(tǒng)、機載傳感器系統(tǒng)、街面?zhèn)鞲衅飨到y(tǒng)、固定傳感器系統(tǒng)、地面實況系統(tǒng)或它們的任何組合中的至少一種。
26.根據(jù)權(quán)利要求22所述的方法，其中所述數(shù)據(jù)收集系統(tǒng)包括數(shù)據(jù)存儲系統(tǒng)，所述數(shù)據(jù)存儲系統(tǒng)包括配置成存儲從所述一個或多個數(shù)據(jù)收集裝置收集的數(shù)據(jù)的一個或多個數(shù)據(jù)存儲裝置。
27.根據(jù)權(quán)利要求22所述的方法，其還包括基于所述資源可用性信息和附加信息使用一個或多個計算裝置給所述一個或多個開發(fā)地點分級。
28.根據(jù)權(quán)利要求22所述的方法，其中所述資源是可再生能量。
29.根據(jù)權(quán)利要求22所述的方法，其還包括使用一個或多個計算裝置以多個分辨率水平生成所述數(shù)據(jù)。
30.根據(jù)權(quán)利要求28所述的方法，其中所述可再生能源包括太陽能、風(fēng)能、生物燃料能、水能或它們的任何組合中的至少一種。
31.根據(jù)權(quán)利要求30所述的方法，其中所述可再生能源是太陽能并且所述方法還包括基于所收集的信息使用一個或多個計算裝置計算所述地理區(qū)域的規(guī)范化坡度；基于計算出的規(guī)范化坡度使用一個或多個計算裝置計算所述地理區(qū)域的太陽能潛力；基于所收集的信息使用一個或多個計算裝置從計算出的太陽能潛力減去一個或多個區(qū)域以產(chǎn)生基礎(chǔ)可使用太陽能潛力信息；使用一個或多個計算裝置將所述附加信息整合到所述基礎(chǔ)可使用太陽能潛力信息以產(chǎn)生增強可使用太陽能潛力信息；以及使用一個或多個計算裝置將從所收集的信息獲得的地塊信息整合到所述增強可使用太陽能潛力信息以產(chǎn)生基于地塊的可使用太陽能潛力信息。
32.根據(jù)權(quán)利要求30所述的方法，其中所述能源是風(fēng)并且所述方法包括使用歷史氣候測量值、溫度梯度或地形或它們的任何組合中的至少一種使用一個或多個計算裝置對風(fēng)型、風(fēng)向或風(fēng)強度或它們的任何組合中的至少一種建模，以創(chuàng)建至少一個風(fēng)圖。
33.根據(jù)權(quán)利要求30所述的方法，其中所述能源是生物燃料并且所述方法包括基于食物和飼料價格競爭考慮、森林采伐考慮、土地使用考慮、土壤類型考慮、氣候考慮、危險考慮、運輸考慮或可量測性考慮或它們的任何組合中的至少一種使用一個或多個計算裝置確定至少一個生物燃料生產(chǎn)設(shè)施的至少一個可能位置。
34.根據(jù)權(quán)利要求30所述的方法，其中所述能源是水并且所述方法包括基于所收集的信息使用一個或多個計算裝置計算所述地理區(qū)域的規(guī)范化坡度；從所收集的信息排除不與水體交叉的一個或多個區(qū)域以創(chuàng)建包括至少一個水體的結(jié)果地圖；使用一個或多個計算裝置計算所述至少一個水體的水的流率的最小值、最大值和平均值；基于計算出的規(guī)范化坡度和所收集的信息使用一個或多個計算裝置計算沿著所述至少一個水體的長度的位勢水頭；基于所述至少一個水體的計算出的位勢水頭和計算出的水的流率，計算所述至少一個水體上的至少一個位置的勢能；以及輸出計算出的勢能。
全文摘要
一種用于對資源可用性建模的系統(tǒng)和方法，其包括數(shù)據(jù)收集系統(tǒng)，包括配置成收集與地理區(qū)域中的資源可用性相關(guān)的信息的一個或多個數(shù)據(jù)收集裝置；以及建模系統(tǒng)，耦接到所述數(shù)據(jù)收集系統(tǒng)，包括配置成基于針對所述地理區(qū)域的資源可用性和附加信息處理所收集的信息以生成識別針對所述地理區(qū)域的一個或多個開發(fā)地點的數(shù)據(jù)的一個或多個計算裝置。
文檔編號G06F19/00GK103003818SQ201180035112
公開日2013年3月27日 申請日期2011年5月27日 優(yōu)先權(quán)日2010年5月28日
發(fā)明者D·A·萊文內(nèi)爾, R·B·達維, R·B·迪爾, J·T·多布然斯基 申請人:吉奧斯特拉股份有限公司