استخدام بيانات المسح العالمي لتحديد المواقع لدعم التخطيط لمواقع الطاقة المتجددة

دور بيانات المسح عن مصادر القدرة على إحداث الاحترار العالمي في التخطيط لمواقع الطاقة المتجددة

وقد أدت مشاريع الطاقة المتجددة - من جذب المزارع الشمسية إلى منشآت الرياح المتعددة التربينات - إلى تحديد مستوى من الدقة المكانية يكافح أساليب المسح التقليدية من أجل تحقيق ذلك.

ويقود التحول إلى بيانات المسح العالمي لتحديد المواقع إلى الحاجة إلى السرعة والدقة والقابلية للتكرار، حيث تعتمد الأساليب القديمة على قياس خط البصر والتثبيت اليدوي، يمكن للدراسات الاستقصائية الحديثة لتحديد المواقع أن ترسم مئات الفدان في يوم واحد مع دقة قياسات فرعية، وهذه القدرة حاسمة عندما تُحدِّد المصابيح الريحية أو الألواح الشمسية، حيث يمكن لعدد قليل من المصابين بالضلل أن تقلل من مرحلات الزمنية للطاقة أو تزيد من فترات الانقضاضواء.

Why Accuracy Matters in Renewable Energy Site Planning

إن التخطيط للطاقة المتجددة عملية ذات متناول عال في مجال الاستخدام الأمثل للمناطق الريحية، ويجب أن يوازن موقع كل توربين بين توافر موارد الرياح، وشبه التضاريس، ومسافات الانتكاس عن الطرق وخطوط الملكية، والآثار المترتبة على الترابينات المجاورة، وتحتاج المزارع الشمسية إلى دراسة دقيقة للمنحدرات، والجانب، والظلام من الطبوغرافيا والهياكل المتاخمة.

الأنواع الرئيسية من بيانات المسح العالمي لتحديد المواقع لمشاريع الطاقة المتجددة

ولا توجد جميع بيانات النظام العالمي لتحديد المواقع على قدم المساواة، وتختلف احتياجات مزرعة شمسية تبلغ ٥٠ ميغاواط عن احتياجات تركيب الرياح ٢٠٠ ميغاواط، ويختار المسح من عدة طرق للنظام العالمي لتحديد المواقع تطابق احتياجات المشروع من الدقة والتغطية.

نظام تحديد المواقع في الوقت الحقيقي

وتستخدم الشبكة محطة قاعدية ونقطة انطلاق لتحقيق الدقة على مستوى سنتيمتر في الوقت الحقيقي، وهذه الطريقة مثالية لرسم مراكز التربين، وركايا الألواح، وطرق الوصول إلى الطرق، وترسل محطة القاعدة إشارات تصحيحية إلى التمزق، التي يمكن أن تحدد موقعها في غضون 2-3 سنتيمتر أفقيا و4-5 سنتيمترات، مما يجعل عمليات المسح الميدانية السريعة وغير ضرورية.

نظام تحديد المواقع بعد التجهيز

ويجمع نظام بي كيه للسواتل بيانات ساتلية خام على كل من وحدات القاعدة والغطاء؛ وتحسب التصويبات بعد اكتمال الدراسة الاستقصائية، ويتيح هذا النهج درجة أعلى من الدقة في كثير من الأحيان دون سنتيمتر واحد ويمكن أن يعمل في المناطق التي لا تتوفر فيها التصويبات على أساس الترددات المميتة نتيجة للمسافات من محطة الأساس أو للتدخل في الإذاعة.

النظام الثابت والسريع

ولإنشاء نقاط مراقبة عالية القاعدة تربط موقعا بالشبكات الجيوديسية الوطنية، تستخدم أساليب ثابتة لتحديد المواقع، وتشمل جمع البيانات لفترات ممتدة )١٥-٣٠ دقيقة لكل نقطة( وتجهيزها بعد مرحلة التجهيز بالبرمجيات المتخصصة، وفي حين أن الدراسات الاستقصائية البطيئة والثابتة تنتج أعلى مستوى من الدقة وتستخدم لتوليد نظم تنسيق محلية، والتحقق من بيانات نظام RTK، وضمان الامتثال لمعايير رسم الخرائط التنظيمية.

جمع وتجهيز بيانات المسح عن المواقع الجغرافية على الموقع

ويبدأ جمع البيانات الميدانية بكفاءة بالتخطيط الدقيق قبل إجراء الاختبار وينتهي بضبط دقيق للجودة، وترسم الخطوات التالية مسارا نموذجيا للعمل في الدراسات الاستقصائية لنظم المعلومات الجغرافية في مشاريع الطاقة المتجددة.

التخطيط السابق للحلقة

قبل نشر مجموعة واحدة من مصادر القدرة على إحداث الاحترار العالمي، يستعرض فريق المسح الخرائط القائمة والصور الساتلية وسجلات الأراضي، ويحدد حدود الممتلكات، والمخاطر المعروفة (خط الأنابيب الأرضية، وخطوط الطاقة)، والمناطق ذات الحساسية البيئية العالية، وتضع خطة أولية للسيارات موقع محطات الأساس لضمان التغطية المستمرة في جميع مناطق المشروع، وتشمل مرحلة التخطيط أيضا اختيار التشكيلات المناسبة لأجهزة استقبال المواقع الجغرافية، وعمليات التحقق من الأشعة دون الإقليمية، والتنبؤ بالقيم المثلى للسواتل.

جمع البيانات الميدانية

وفي الميدان، يستخدم المساحون RTK أو PPK rovers لسجل نقاط في فترات محددة، وكثيرا ما يعني ذلك بالنسبة للمزارع الشمسية جمع نقاط الشبكة في الفترة من ١٠ إلى ٣٠ مبطنة لتوليد نموذج رقمي مفصل للتضاريس، وفيما يتعلق بالمزارع الريحية، تشمل النقاط الرئيسية مراكز توربين، ومواقع التطهير الصارخ، ومواءمة الطرق، وتركيب الأقدام الفرعية التي تتضمن التحقق من الجودة.

تجهيز البيانات ومراقبة الجودة

وتُحمَّل عمليات رصد النظام العالمي لتحديد المواقع بواسطة برامجيات متخصصة (مثل مركز الأعمال الثلاثي، أو لا نهاية، أو من مصادر مفتوحة، أو نظام RTKLIP) وتطبق عمليات التصويب في الغلاف الجوي، وتُحلّل الغموض، وتُعدّل الإحداثيات إلى المقياس المطلوب (وهو ما يتجاوز عادةً أرقام خط الأساس NAD83 أو WGS84 في الإسقاطات الأفقية).

إدماج بيانات النظام العالمي لتحديد المواقع مع نظم المعلومات الجغرافية

وتصبح بيانات المسح عن النظام العالمي لتحديد المواقع قوية حقاً عندما تقترن بتحليل النظام العالمي لتحديد المواقع، وتوفر نقاط النظام الهيكل المكاني الذي يتفوق فيه المخططون على الملوِّثات الطبوغرافية، وتصنيف الغطاء الأرضي، وأنواع التربة، وخطوط حدود الأراضي الرطبة، والموئل، ومستويات البنية التحتية القائمة، وهذا الرأي المتكامل يتيح نوعاً من تحليل القرارات المتعددة المعايير التي تفصل بين مخطط موقعي أمثل من نظام قياسي.

فعلى سبيل المثال، يمكن للمطور أن يستورد 50 سنتيمترا من مسح النظام العالمي لتحديد المواقع إلى منصة نظام المعلومات الجغرافية مثل نظام المعلومات الجغرافية أو نظام المعلومات الجغرافية، وباستخدام المنحدرات والأدوات الجانبية، يُخصص لكل متر مربع من الموقع سجل مناسب للوضع في الألواح الشمسية، وقد يكون المنحدرات ذات الوجهة الجنوبية أعلى من ذلك في نصف الكرة الشمالي، بينما تُدرج المنحدرات البصرية ذات النقاط الشمالية كعلامات مائية.

الطلبات المقدمة في تخطيط مزارع الرياح

وتدعم بيانات المسح العالمي لتحديد المواقع عدة مراحل حاسمة من تنمية مزارع الرياح، بدءا من التربينات الفردية المتناهية الصغر إلى تصميم سبل الوصول إلى البناء.

Micrositing Wind Turbines

بعد تقييم موارد الرياح يحدد مجالاً عاماً واعداً، يستخدم الميكروفونات نماذج التضاريس الدقيقة لتحديد الموقع الدقيق لكل توربين، وتشمل العوامل التي تم النظر فيها ارتفاع (تلتقط الترابينات على الحواف سرعة الرياح العالية)، و المسافة من طرف الدوار إلى الأرض (لتفادي الاضطراب المرتبط بالأرض غير المستقرة)، والتسارع بين التركتينات لتقليل الخسائر في الكوليات.

الوصول إلى الطريق والربط بين غريد

وتحتاج المزارع الفائزة إلى أميال من الطرق المؤدية إلى الوصول إلى أماكن العمل، وإلى خطوط جمع تحت الأرض أو الرأس، وتُحدد بيانات المسح على طول الطرق المقترحة درجات حرارة، وعبور الصرف الصحي، وظروف التربة التي تؤثر على تكاليف البناء ومخاطر التآكل، ومن خلال الإفراط في استخدام بدائل الطرق في نظام إدارة الصرف الصحي، يمكن للمخططين اختيار مواصفات تقلل إلى أدنى حد من الأعمال الأرضية، وتتجنب الموائل الحساسة، وتخفض طول المسافات المسافات.

الطلبات في تخطيط المزارع الشمسية

Solar photovoltaic (PV) installations, both fixed-tilt and tracking, benefit from GPS survey data in several distinct ways.

الفريق المعني بالتحليل التوجيهي والتحليل الموحد

ويمكن لنماذج التضاريس التي تستخدمها الشبكة العالمية لتحديد المواقع إجراء دراسات مظلة مفصلة تُحاكي زوايا الشمس طوال العام، ومن خلال تحليل المنحدرات، والجانب، وعرقلات الأفق، يمكن للمخططين أن يضبطوا المباعدة بين الصفوف، وزوايا الفول، ومسافات التعقب التي تُقطع من أجل تحقيق أقصى قدر من الإنتاج السنوي للطاقة، وهذا أمر مهم بالنسبة لمواقع التلال حيث يمكن أن تؤدي التغييرات الطفأ في وضع الألواح إلى حدوث تحولات الرئيسية إلى حدوث تعثرات كبيرة خلال أشهر الشتاء.

التضاريس على الوجه الأمثل للصيد والتدريب

وكثيرا ما تتطلب المزارع الشمسية الكبيرة أعمالا أرضية هامة لإنشاء خطوط أرضية لنظم التعقب، وتتيح بيانات المسح العالمي لتحديد المواقع للمصممين موازنة أحجام قطعية وخياطة دقيقة قبل وصول أي معدات إلى الموقع، مما يقلل من خطر استيراد أو تصدير التربة الزائدة ويساعد على احتواء مياه الأمطار داخل أنماط الصرف الطبيعي، ويستخدم نفس نظام السحب من المياه المستعملة في تصميم قواعد احتجاز مياه العواصف والغطاء المحلي، بما يكفل مراقبة المشروع.

الاعتبارات البيئية والتنظيمية

وتُعد بيانات المسح العالمي لتحديد المواقع أداة فعالة في إدارة الاستعراض البيئي والسماح بعملية مشاريع الطاقة المتجددة، إذ تتطلب العديد من الوكالات التنظيمية رسم خرائط مفصلة للأراضي الرطبة، والفيضانات، وموائل الأنواع المهددة، والموارد الثقافية قبل إصدار تصاريح البناء، كما أن الحدود التي استحدثتها الشبكة العالمية لتحديد المواقع بالنسبة لهذه الخصائص، التي جُمعت بنفس الدقة التي جمعت بها مخططات المواقع المصممة، تسمح للمخططين بأن يثبتوا أن آثار المشاريع قد تقلصت إلى أدنى حد.

فعلى سبيل المثال، يمكن مقارنة خط الحدود الذي يتم باستخدام نقاط النظام العالمي لتحديد المواقع مباشرة بالاضطرابات أو مواقع الأفرقة المقترحة، وإذا اكتشف حدوث انتهاك عازل، يمكن تنقيح المخطط في نظام المعلومات الجغرافية قبل تقديم طلب الترخيص، ويوفر هذا النهج الاستباقي شهوراً من إعادة العمل ويساعد على الحفاظ على الدعم المجتمعي والتنظيمي، وبالإضافة إلى ذلك، تدعم بيانات المسح الذي يوفر النظام العالمي لتحديد المواقع إنشاء سجلات قائمة على أساس الإنشاء، قد يتطلبها تصاريح وتستخدمها في المستقبل.

تكاليف واستحقاقات الوقت للتخطيط الموقعي الذي يمكن استخدامه

ويدفع الاستثمار في بيانات المسح الجيولوجي العالي الجودة في بداية المشروع عائدات على امتداد دورة الحياة الإنمائية، وتخفض البيانات الطبوغرافية الدقيقة الحاجة إلى إعادة النظر وثغرات الإصلاح أثناء التصميم الهندسي، حيث يمكن لأطقم التشييد أن ترصد قواعد التربين ومجالس الأفرقة باستخدام نفس الإحداثيات التي نشأت خلال الدراسة الاستقصائية، وتزيل التباينات بين مواقع التصميم والمواقع الميدانية.

الاتجاهات المستقبلية: المركبات الجوية غير المأهولة، وشركة LiDAR، ومسح السيارات

وقد يؤدي تقارب تكنولوجيا النظام العالمي لتحديد المواقع مع المركبات الجوية غير المأهولة (UAVs) وLDAR إلى دفع تخطيط المواقع إلى مستويات جديدة من القرار، وقد يؤدي أجهزة استقبال النظام العالمي لتحديد المواقع التي توجد مقارها بأجهزة الاستشعار المتعددة الأطراف للسجلات إلى جمع ملايين النقاط في الثانية، مما ينتج أجهزة قياسية ذات دقة 10 سنتات فوق مئات الأكسيدات في رحلة واحدة، وهذه الطريقة قيمة بوجه خاص بالنسبة للمواقع التي تكون فيها مسوحات ذات الغطاء النباتي الثقيلة.

كما أن المسح الآلي للنظام العالمي لتحديد المواقع الذي يبرمج لمتابعة نقاط الطريق على خريطة محملة سلفاً أصبح شائعاً أيضاً بالنسبة لجمع البيانات الزراعية الشمسية على نطاق واسع، ولا يمكن لهذه الروبوتات أن تعمل لفترات طويلة دون إشراف بشري، ودقة تحديد المواقع، مع تحرير المسحات للتركيز على ضوابط الجودة والمسائل الحدودية المعقدة، حيث أن مطوري الطاقة المتجددة يتجهون إلى بيئات أكثر صعوبة (الرياح الساحلية، والمنحدرات الجبلية، والمناظر الطبيعية الصحراوية).

خاتمة

فبيانات المسح العالمي لتحديد المواقع ليست ترف اختياريا في التخطيط الحديث لمواقع الطاقة المتجددة، بل هي عامل تمكين أساسي من المشاريع الفعالة من حيث التكلفة، والمسؤولة بيئيا، والمشاريع ذات الحجم الكبير، ومن دراسة الجدوى الأولية عن طريق التشييد والتحقق من البناء، فإن تحديد المواقع الدقيقة للمواقع يدعم كل قرار حاسم، ويكتسب المطورون الذين يستثمرون في برامج مسح شاملة للنظام العالمي لتحديد المواقع في وقت مبكر من العملية حافة تنافسية من خلال تقليل احتمالات الوصول إلى مواقع البناء، والتصميم الأمثل.

وللإرشادات الإضافية بشأن معايير المسح وأفضل الممارسات في مجال مصادر القدرة على إحداث الاحتباس الحراري، يرجى الرجوع إلى الموارد من شعبة الجيوديسيا التابعة لشعبة الجيوديسيا و[FisionLT:1]] و بوابة بيانات مختبر الطاقة المتجددة الوطني ]. كما تقدم منظمات صناعية مثل [المؤتمر الأمريكي بشأن المسح والرسم البياني]