[发明专利]一种复杂地形地区风场地理数值模拟方法

说明书

本发明涉及一种复杂地形地区风场地理数值模拟方法，直接从网上得到研究区域的NetCDF数据和DEM数据，不需要研究区域测风站的数据，与传统利用矢量数据进行插值不同采用栅格数据进行插值，节省了数据预处理的时间；计算方法简单，可在较短时间内获取研究区域风速数据；其中，建立了基于反距离权重插值的非线性权重方程，利用Cressman客观分析方法和计算机数值模拟原理逐步订正风场权重函数的距离系数和起伏度系数，通过迭代法求解非线性权重最佳逼近方程，提高了复杂地形地区风场数值模拟的精度。

技术领域

本发明涉及一种复杂地形地区风场地理数值模拟方法，属于风速测量术领域。

背景技术

风能资源作为一种清洁的可再生能源，在我国全境分布不均匀，为了方便风电场选址，需要确定某一地区风能资源的大小。

现有风速检测常会涉及NCEP、DEM、IDW，NCEP是由美国环境预报中心和美国大气研究中心联合推出的气象数据，栅格数据形式向全世界免费提供使用，其中包括风速，温度等数据，因其公开时间长，免费等因素被广泛应用于气象模拟和预测方面；NECP数据有两种形式，都可以被ArcGIS直接读取，DEM(Digital Elevation Mode数字高程模型)是测绘，地理信息领域特有的数字模型，它是用一组有序数值阵列来表示地面高程的一种实体地面模型，在ArcGIS桌面工具中以栅格数据形式存在，引入DEM地形因子可提高复杂地形地区风场地理数值模拟的精度。

反距离权重插值法(Inverse Distance Weighted，IDW)是以插值点与样本点之间的距离为权重进行加权平均，其中离插值点越近的样本点赋予的权重越大。基于地形的反距离权重的插值法是在反距离权重插值法的基础上加入了海拔因素，形成了一个含有高程的内插权重函数，此方法提高了插值的精度。

传统的基于测风站的预测方法需要常年观测，浪费了一定的人力和物力，而且在一些地形复杂的地方有一定的困难。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种采用全新控制策略，能够高效、准确实现风速模拟的复杂地形地区风场地理数值模拟方法。

本发明为了解决上述技术问题采用以下技术方案：本发明设计了一种复杂地形地区风场地理数值模拟方法，包括如下步骤：

步骤A.获得目标区域所对应的实际DEM地理格网数据、实际观测风场地理格网数据、以及模拟观测风场地理格网，模拟观测

风场地理格网中的各网格内为空，且模拟观测风场地理格网与实际观测风场地理格网数据在分辨率、左上角坐标、中心点彼此相一致；然后进入步骤B；

步骤B.初始化循环次数n＝1，以及针对风场权重函数的距离系数a、风场权重函数的起伏度系数b分别初始化为预设数值，且a的值与b的值相等，然后进入步骤C；

步骤C.分别针对目标区域所对应模拟观测风场地理格网中的各网格，获得目标区域所对应模拟观测风场地理格网中第i个网格、分别相对实际观测风场地理格网数据中其对应网格周围预设m个领域网格j_i的权重值I表示目标区域所对应模拟观测风场地理格网中网格的总数量，m表示预设网格周围领域网格的数量，然后进入步骤D；

步骤D.分别获得目标区域所对应模拟观测风场地理格网中各网格内的模拟风速然后进入步骤E；

步骤E.获得如下公式：

获得当前循环次数n下的衡量参数RMSE_n，然后进入步骤F；

步骤F.判断循环次数n是否等于1，是则进入步骤H；否则而进入步骤G；