Gasirea Celui Mai Bun Amplasament Pentru O Eoliana

Cap.1. Cadrul administrativ privind infrastructura electricĂ

Bucureștiul a fost prima capitală din lume iluminată cu petrol lampant, în anul 1857. Putem spune că din acel moment au început preocupările pentru modernizarea vieții publice din România, implicit și a celei industriale. Anii respectivi au marcat începutul avântului economic al țării și una din direcții a fost dezvoltarea energetică a țării.

Treptat, în funcție de volumul de muncă cerut și dezvoltarea industrială a țării noastre, au fost puse în funcțiune capacități de producție noi (hidrocentrale, termocentrale, centrale electrice pe gaz, linii electrice de transport și distribuție etc.) care au condus la închegarea Sistemului Energetic Național; în zilele noastre, au rămas neelectrificate aproximativ 300 de localități, reprezentând circa 2 % din totalul localităților din țară.

Figura 1- SC ELECTRICA SA Bucuresti

S.C. „Electrica”-S.A. are ca obiect principal de activitate distribuția și furnizarea energiei electrice, precum și exploatarea și dezvoltarea sistemelor de distribuție, comunicații și tehnologii informatice pe bază de licențe, conform legii. Complementar, desfășoară și alte activități pentru susținerea obiectului principal de activitate, în conformitate cu statutul propriu și cu legislația în vigoare.

S.C. "Electrica" – S.A. este cel mai mare furnizor și distribuitor de energie electricã din România, asigurând alimentarea a peste 8,5 milioane de consumatori casnici și industriali.

Misiunea companiei este operarea și dezvoltarea rețelelor electrice de distribuție, pentru a oferi tuturor clienților – actuali și potențiali – baza confortului și progresului economic, asigurând servicii cu acoperire națională concomitent cu satisfacerea individuală a cerințelor și folosind, în acest scop, un personal de înaltă calificare dedicat profesiei în condiții de calitate și promptitudine.

Obiectivul strategic major constã în reorganizarea și modernizarea societății și desfãșurarea tuturor activitãților acesteia pe baza principiului eficienței economice.

Obiectivele generale avute in vedere de Electrica SA pentru îndeplinirea misiunii sale sunt:

realizarea de investiții destinate îmbunătățirii siguranței în exploatare și a parametrilor calitativi ai serviciilor prestate;

îndeplinirea indicatorilor de performanță aferenți activitaților de distribuție si furnizare a energiei electrice la standarde europene;

satisfacerea cerințelor și solicitãrilor tuturor categoriilor de clienți;

creșterea eficienței economice si asigurarea calității în toate activitățile desfășurate;

îmbunãtãțirea continuã a situației economico – financiare a societății;

grija pentru conservarea mediului;

atragerea capitalului privat în sectorul de distribuție si furnizare a energiei electrice;

reducerea creanțelor și arieratelor prin accelerarea ritmului încasãrilor și plãților restante;

implementarea unei structuri flexibile, funcționale, care să corespundă cerințelor dinamice ale pieței.

Obligațiile și drepturile S.C. “Electrica” – S.A., în calitate de prestator de serviciu public, sunt stabilite în licența de distribuție – pentru serviciul de distribuție a energiei electrice – și în licența de furnizare – pentru serviciile aferente comercializării energiei electrice.

Sistemul energetic din România are potențial să se mențină și să devină un important furnizor de energie atât în zona Sud – Est Europeană, cât și în zona Uniunii Europene.

Integrarea României in structurile UE înseamnă respectarea condițiilor impuse de cele două documente importante din domeniul energiei: „Tratatul Cartei Energiei” și „Protocolul pentru eficiență energetică”, care stabilesc condiții pentru cooperare in domeniul energiei.

Prin Protocolul pentru eficiență energetică, țara noastră s-a obligat să implementeze strategii de creștere a eficienței energetice pe intregul lanț energetic resurse – producere – transport – distributie – utilizare.

În paralel cu activitațile de furnizare și distribuție a energiei electrice, Electrica SA își propune dezvoltarea activităților de servicii de consultanță, studii și analize în domeniul energiei electrice, care vin în întâmpinarea cerințelor în continuă creștere ale mediului economic și de afaceri pe piața internă cît și cea externă, valorificînd astfel potențialul existent prin personalul de înaltă calificare din cadrul societății.

CAP.2. ENERGIE REGENERABILĂ – ENERGIA EOLIANĂ

În situația actuală, caracterizată de creșterea alarmantă a poluării cauzate de producerea energiei din arderea combustibililor fosili, devine din ce în ce mai importantă reducerea folosirii acestor combustibili. Energia regenerabilă este o soluție foarte bună la problema energetică globală.

Energia eoliană este o sursă de energie regenerbilă generată din puterea vântului. Energia cinetică a vântului poate fi folosită pentru a roti niște turbine, care sunt capabile de a genera electricitate. Formarea vânturilor se datorează mișcării pământului, astfel încât soarele nu încălzește pământul uniform, fapt care creează mișcări în aer.

Utilizarea vântului pentru a genera energie electrică a fost o tehnică mult folosită. Când vântul întoarce palele unei mori de vânt, se învârte o turbină în interiorul unui mic generator pentru a produce electricitate, la fel ca la o uzină electrică pe cărbune. O moară de vânt la o fermă poate face doar o cantitate mică de energie electrică, suficientă pentru a alimenta câteva utilaje de la fermă. Pentru a produce suficientă electricitate pentru o mulțime de oameni, companiile de electricitate construiesc „ferme eoliene” cu zeci de turbine eoliene uriașe. Fermele eoliene sunt construite în zonele de câmpie, deschise, unde vântul suflă cu cel puțin 14 mile pe oră.

La sfârșitul anului 2006, capacitatea mondială a generatoarelor eoliene era de 73.904 MW, acestea producând ceva mai mult de 1% din necesarul mondial de energie electrică.

Se crede că potențialul tehnic mondial al energiei eoliene poate să asigure de cinci ori mai multă energie decât este consumată acum. Acest nivel de exploatare ar necesita 12,7 % din suprafața pământului să fie acoperite de parcuri de turbine, presupunând că terenul ar fi acoperit cu 6 turbine mari de vânt pe kilometru pătrat. Aceste cifre nu iau în considerare îmbunătățirea randamentului turbinelor și a soluțiilor tehnice utilizate.

Deși încă o sursă relativ minoră de energie electrică pentru majoritatea țărilor, producția energiei eoliene a crescut de câteva ori între 1999 și 2010, ajungându-se ca, în unele țări, ponderea energiei eoliene în consumul total de energie să fie semnificativ: Danemarca – 23%, Spania – 8%, Germania – 6%.

Figura 2.1. Puterea eoliană instalată și predicții până în 2020

În ultimii ani, utilizarea energiei eoliene a consemnat un proces deosebit. Astfel, între 1995 – 2005, rata anuală de creștere a fost de cca 30%, conducând la o putere instalată totală de 32.000 MW, adică dublu decât în domeniul energiei nucleare din aceeași perioadă.

Viteza vântului este considerată de 80 m, deoarece aceasta este înălțimea turbinelor moderne de 1500 kW, cu un diametru de 77 m.

La nivel global, circa 13% din toate stațiile meteorologice raportează viteze medii anuale ale vântului la 80 m ≥ 6,9 m/s (puterea vântului fiind de clasa 3 sau mai mare). Zonele respective, prin urmare, pot fi considerate potrivite pentru producerea de energie eoliană cu cost redus. Această estimare este considerată a fi conservatoare.

Figura 2.2. Harta potențialului eolian mondial, cu vânturile la 80 m

De pe toate continentele, America de Nord are cel mai mare număr de stații din clasa ≥ 3 (435) și Antarctica are cel mai mare procent (60%). Zonele cu potențial mare se regasesc în Europa de Nord de-a lungul Mării Nordului, vârful de sud a continentului sud – american, insula Tasmania în Australia, regiunea Marilor Lacuri, precum si coastelor de nord – vest a Americii de Nord.

Figura 2.3. Harta potențialului eolian cu vânturile medii la 80 m pentru Europa

Figura 2.4. Harta potențialului eolian în România, cu vânturi la 50 m

Se observă că sunt reprezentate cu aceeași culoare zone care au un potențial diferit. Astfel, în zona litoralului, reprezentată cu violet, puterea vântului este > 8,5 m/s, iar în Munții Făgăraș, reprezentați tot cu violet, puterea vântului este > 11,5 m/s.

O turbină eoliană lucrează într-un mod opus celui al unui ventilator. În loc de a folosi energie electrică pentru a face vânt, o turbină eoliană folosește vântul pentru a produce electricitate. Vântul întoarce paletele, care acționează un arbore, care se conectează la un generator de energie electrică și produce electricitate. Energia electrică este trimisă prin linii de transport și distribuție la o stație.

Figura 2.5. Interiorul unei turbine eoliene

1 – palete 8 – unitate de control

2 – rotor 9 – anemometru

3 – instalație de acordare a unghiului 10 – palete de vânt

paletelor cu vântul 11 – nacelă

4 – frână 12 – ax cu viteză mare

5 – ax cu viteză mică 13 – unitate girație

6 – cutie de viteze 14 – motor

7 – generator 15 – turn

Îmbinarea armonioasă a proceselor tehnice cu cele informatice a condus la creșterea spectaculoasă a utilizării energiei eoliene.

Un asemenea proces a fost posibil atât prin îmbunătățirile tehnologice aduse instalațiilor, cât și printr-o mai bună cunoaștere a comportării și caracteristicilor curenților de aer utilizați ca sursă de acționare.

Implantarea unei instalații eoliene de mare putere necesită răspunsuri la întrebări legate de direcția, viteza și regularitatea curenților de aer în locul respectiv, dar și de distribuția pe verticală a temperaturilor aerului și de vegetația locală (generatoare de turbulențe). În scopul analizării mai fine a previziunilor eoliene s-a utilizat și un sondor acustic denumit „sodar”, care poate cartografia în 3D vântul pe o rețea locală distribuită vertical de la 5 m la 300 m înălțime. Societatea franco – germană EOLE RES a dezvoltat un program de calculator care simulează creșterea arborilor. Acestă problemă este legată atât de durata de viață a unei instalații eoliene, apreciată la minimum 25 de ani, cât și de faptul că în acest interval de timp arborii plantați la sol își pot dubla, prin creștere, atât inălțimea cât și volumul, influențând prin perturbațiile produse, curenții de aer din zonă.

O regulă specifică energiei eoliene spune că puterea instalată a unei surse eoliene este proporțională cu pătratul razei elicei. Aceasta înseamnă că prin multiplicarea cu doi a lungimii palei elicei, puterea obținută crește de patru ori. Pentru aceasta s-a apelat la cunoștințe și materiale folosite curent în aeronautică. Metalul utilizat inițial la confecționarea palelor a fost înlocuit cu materiale compozite ușoare precum fibra de sticlă sau fibra de carbon. În acest fel câștigul în greutate și în rigiditate a permis construirea de pale din ce în ce mai lungi și mai rezistente.

Un alt factor important de progres a fost acela al adaptării sistemului „cu pas variabil”. Instalațiile vechi aveau elicea fixată pe un ax orizontal care, în funcție de viteza vântului, cupla ansamblul la viteza minimă utilizabilă și îl decupla când vântul, devenind prea puternic, periclita stabilitatea instalației. Acest sistem cu decuplare aerodinamică era un sistem robust, sigur, dar cu o eficiență redusă. Mai ales în zonele unde vânturile nu aveau o bună regularitate.

În acest caz, s-a apelat tot la tehnicile folosite în aeronautică. Cu ajutorul unui șurub special conceput și judicios amplasat, o pală este orientată optim față de direcția și forța vântului, prin schimbarea unghiului de atac. La un vânt foarte slab, pala este dispusă aproape perpendicular pe directia curentului de aer, iar la un vânt foarte puternic, pala pivotează în lagar oferind o suprafată de impact din ce în ce mai mică, pană la poziția paralelă, în cazul furtunilor foarte puternice.

In urmă cu câțiva ani, plaja de funcționare a unei instalații eoliene se situa la viteze ale vântului cuprinse între 14 și 79 km/h. Astazi, folosind sistemul „cu pas variabil”, rotorul unei instalații eoliene începe să se rotească la 8 km/s și funcționează eficace până la viteze ale vântului de 120 km/h.

Acest progres tehnologic a permis amplasarea instalațiilor eoliene în locuri dintre cele mai diferite, asigurând funcționări eficiente de peste 2400 ore/an, față de maximum 1600 ore/an în urmă cu 15 ani. Instalații foarte recente și foarte moderne depășesc în prezent o funcționare eficientă de peste 3000 ore/an, cu un factor de sarcină (perioada de-a lungul căreia energia este produsă într-o centrală) mai mare de 40%.

Progresele tehnologice realizate în ultimii ani nu au fost doar de ordin aerodinamic, chimic și mecanic, pentru că și electrotehnica și electronica, ajutate de calculator, au venit și ele cu o serie de contribuții importante. Generatoarele de curent electric situate în nacela instalației eoliene au fost trecute de la 4 la 50 de poli, fapt care a mărit foarte mult eficiența transformării energiei mecanice de rotație în energie electrică, mult mai ușor de stabilizat ca frecvență și intensitate.

Inginerii grupului german Enercon au reușit o cuplare directă a celor două agregate, evitându-se astfel instalațiile greoaie și nefiabile necesare pentru demultiplicare, care aveau ca scop convertirea vitezei de rotație clasice de 40 ture/minut ale rotorului la mai mult de 1000 ture/minut ale generatorului în turație minimă, pentru inducerea curentului electric. Această rezolvare tehnologică elimină mecanismele intermediare care necesitau operații dese și dificile de întreținere.

Electronica a contribuit și ea din plin la progresul tehnologic global prezentat în ultimii ani de instalațiile eoliene, printr-un control al comenzilor mai rapid, cu o reacție mult mai scurtă la variațiile de viteze ale vântului și o calitate superioară a curentului electric produs. Se pot evita astfel, în prezent, perturbațiile din rețelele electrice comerciale.

Turbinele eoliene se pot roti orizontal sau vertical.

Figura 2.6. Tipuri de turbine eoliene

Turbinele cu ax orizontal au axul rotorului principal și generatorul electric la partea de sus a unui turn, și trebuie să se poziționeze în vânt. Turbinele mici sunt poziționate printr-o simplă paletă de vânt, în timp ce turbinele mari, utilizează un senzor de vânt cuplat cu un motor servo. Cele mai multe au o cutie de viteze, care transformă rotația lentă a palelor într-o rotație mai rapidă care este mai potrivit pentru un generator electric. Deoarece un turn produce turbulențe în spatele lui, turbina este de obicei poziționată în direcția opusă vântului față de turnul său de sprijin. Palete de turbine sunt rigide pentru a preveni ca ele să fie împinse în turn de vânturile puternice. Paletele sunt amplasate la o distanță considerabilă în fața turnului și, uneori, sunt înclinate ușor spre înainte în vânt. Au fost construite și turbine în direcția vântului, în ciuda problemelor de turbulență, deoarece ele nu au nevoie de un mecanism suplimentar pentru păstrarea lor în linie cu vântul, si deoarece în vânturile puternice paletelor li se poate permite să fie indoite, ceea ce reduce zona pe care o mătură si, astfel, rezistența lor la vânt. Întrucât turbulențele ciclice pot duce la oboseala structurilor, cele mai multe turbine orizontale sunt proiectate în direcția opusă vântului.

Turbinele utilizate în fermele eoliene pentru producerea comercială a energiei electrice sunt de obicei, cu trei palete și sunt poziționate în vânt de motoare controlate pe computer. Acestea au viteze mari, de peste 320 de kilometri pe oră, au înaltă eficiență și riplul cuplului mic, care contribuie la buna fiabilitate. Paletele sunt colorate, de obicei – gri, și au o lungime de 20 – 40 m sau mai mult. Turnurile de susținere sunt din oțel tubular de 60 – 90 m înălțime. Paletele se rotesc cu 10 – 22 rotații pe minut. La 22 de rotații pe minut, viteza de vârf este mai mare de 91 m/s. O cutie de viteze este frecvent utilizată pentru accelerarea vitezei generatorului, deși se poate utiliza o conducere directă a unui generator inelar. Unele modele funcționează la o viteză constantă, dar mai multă energie poate fi colectată de turbine cu viteză variabilă care utilizează un convertor de putere în stare solidă pentru interfața cu sistemul de transmisie. Toate turbinele sunt echipate cu caracteristici de protecție pentru a evita deteriorarea la viteze ale vântului ridicate, prin înclinarea paletelor în vânt care încetinește rotația lor, completate de frâne.

Asemenea instalații sunt legate de construcții civile individuale înalte, blocuri, etc. Ele pot fi montate pe partea superioară a unor asemenea clădiri, reușind să acopere în bună măsură consumul de energie electrică al acesteia.

Turbinele eoliene cu ax vertical sunt un tip de turbine eoliene unde arborele rotorului principal este așezat pe verticală. Printre avantajele acestui aranjament, sunt că generatoarele și cutiile de viteze pot fi plasate aproape de sol și că turbinele nu trebuie să se poziționeze în vânt.

Inconveniente majore pentru modele timpurii includ cuplul pulsator care poate fi produs în timpul fiecărei revoluții și momentele imense de flexiune pe palete. Proiecte mai recente au rezolvat problema folosind un cuplu de torsiune la lame elicoidale aproape similare cu turbinele de apă Gorlov.

Turbinele verticale oferă o serie de avantaje față de turbine eoliene tradiționale cu ax orizontal. Ele pot fi grupate împreună mai aproape în ferme eoliene, facându-se economie în spațiu. Acest lucru nu se produce datorită faptului că aceste turbine sunt mai mici, ci mai degrabă din cauza efectului de încetinire a aerului pe care le au turbinele orizontale, forțând designerii să le separe cu de zece ori lațimea lor.

Turbinele verticale sunt robuste, liniștite, omni – direcționale și ele nu crează așa mult stres pe structura de sprijin. Ele nu au nevoie de așa mult vânt pentru a genera energie, astfel că se permite ca ele să fie mai aproape de sol, fiind mai ușor de întreținut.

Dacă pentru instalațiile eoliene cu ax orizontal, industria germană și-a dovedit prioritatea, francezii se pot lauda cu realizări de vârf în grupa eolienelor cu ax vertical. Astfel, firma Gual Industrie din Perpingnan a dat în exploatare câteva turbine cu ax vertical care asigură o serie de caracteristici importante:

randamente superioare cu aproape 30% față de turbinele cu ax vertical cunoscute;

viteza maximă a vântului până la care sunt eficiente este de 150 km/h;

rotorul se prezintă ca o roată de moară prevăzută cu un număr determinat de cupe;

la un ax vertical înalt de 3 m, rotorul are un diametru maxim de 8 m, putând asigura o putere instalată efectivă de pân de 55 kW.

Energia eoliană este printre formele de energie regenerabilă care se pretează aplicațiilor la scară redusă.

Instalațiile eoliene la scară mică sust sisteme de generare a curentului cu o capacitate de producție de până la 50 kW. Comunitățile izolate, care astfel se pot baza doar pe generatoare diesel pot folosi turbine eoliene pentru a înlocui consumul de combustibil diesel. Persoanele fizice pot achiziționa aceste sisteme pentru a reduce sau elimina dependența lor de rețea de energie electrică pentru motive economice sau de altă natură.

Turbinele eoliene au fost utilizate pentru producerea de energie elecrică de uz casnic în special prin depozitarea acesteia în acumulatoare în zone izolate. Turbinele eoliene conectate la rețea pot fi sisteme de stocare a energiei de tip acumulatoare sau pot să introducă energia produsă în rețea. Turbinele eoliene care nu sunt conectate la rețea nu produc energie tot timpul astfel că utilizatorii trebuie să fie adaptați la utilizarea energiei intermitent, să acumuleze energia în acumulatori sau să utizeze alternativ și alte surse de energie (generatoare diesel, energie fotovoltaică, etc).

Când viteza vântului este suficientă, turbina eoliană produce energie electrică care poate fi utilizată pentru alimentarea sistemului sau încărcarea bateriilor. Când nu bate vântul, sistemul este alimentat de energia stocată în baterii. Modulele fotovoltaice pot fi utilizate în combinație cu generatorul eolian sau ca surse individuale. Utilizând astfel de sisteme, se poate produce propria energie în mod gratuit și absolut ecologic în orice loc.

Sistemele eoliene sunt proiectate în jurul unei magistrale de curent continuu care formează punctul comun de conectare pentru toate sursele și sarcinile de curent continuu.

Controlul de curent continuu este format dintr-un centru de putere de curent continuu care include siguranțe electrice de protecție, sisteme de control, supraveghere și monitorizare a instalației. Turbinele de vânt și modulele fotovoltaice sunt conectate la centrul de putere prin regulatoare de încărcare separate. Tot la centru de putere sunt conectate o baterie sau grup de baterii ce asigură pe termen scurt stocarea de energie.

Invertorul sau orice sarcină electrică consumatoare de curent continuu sunt și ele conectate tot la centrul de putere. Generatorul de avarie poate fi comandat să pornească și să se oprească automat de către centrul de putere.

Sistemul de generare de energie electrică pentru zone izolate încorporează una sau mai multe turbine de puteri diferite. Turbinele furnizează putere variabilă care se transformă în inventor, în tensiune alternativă constantă 230 V și frecvență 50 Hz, folosită pentru alimentarea consumatorilor de curent alternativ. Excesul de putere se acumulează în baterii până ce acestea sunt încărcate. În perioadele cu vânt slab, energia acumulată în baterii alimentează consumatorii via invertor.

Energia eoliană reprezintă „domeniul cel mai exploziv” din punct de vedere al investițiilor în România. În următorii ani, România are șanse să ajungă pe primul loc în Europa Centrală și de Est în privința capacității de producție a energiei eoliene. Însă există o problemă. Cererile de racordare din partea investitorilor depășesc de aproape patru ori capacitatea sistemului energetic național de preluare a energiei eoliene. Cererile de racordare din partea investitorilor la Sistemul Energetic Național însumează o putere de peste 11.000 MW, potrivit unei informații transmise de compania de transport electricitate Transelectrica.

În situația actuală, sistemul energetic național poate prelua aproximativ 3.000 MW putere instalată. Practic, doar un sfert din cererile de racordare din acest moment ar avea șanse să se concretizeze. Potrivit Transelectrica, se fac eforturi pentru creșterea capacității de transport a energiei. Până în prezent, Transelectrica a semnat contracte de racordare pentru o putere de 3559,2 MW și avize tehnice de racordare pentru o putere de 4.850 MW. Pentru racordarea la rețea, au fost semnate peste 100 de contracte.

Chiar dacă potențialul este mare, investițiile realizate efectiv în acest sector sunt încă reduse. La inceputul anului 2010, erau instalați 14,1 MW de energie produsă în turbine eoliene. Cu cei 14 MW, România se situa în 2009 pe locul 23 în Uniunea Europeană în ceea ce privește energia produsă de vânt.

În România, zonele cele mai vânate de investitori sunt cele din Dobrogea. Mai sunt câteva zone potrivite care sunt cautate în afara Dobrogei: partea de est a Moldovei (Iași, Vaslui, Galați) și în Caraș Severin. Trebuie să existe câteva caracteristici: vânt, rețele electrice apropiate și teren plat.

Marile grupuri energetice din Europa sunt interesate să construiască parcuri eoliene în România. Printre companiile mari care au proiecte avansate în România se numără CEZ, Iberdrola, Enel, Energias de Portugal și Petrom.

Autoritatea Națională de Reglementare în Domeniul Energiei (ANRE), a autorizat 20 de companii pentru desfășurarea activităților de constructii, montaj și punere în funcțiune aferente realizării de noi capacități energetice eoliene.

CAP.3. PRODUSE SOFTWARE UTILIZATE

GIS este acronimul provenit de la Geographic Information System (Sistem Informatic Geografic). Tehnologia GIS înglobează operații cu baze de date, interogări și analiză statistică, cu beneficii unice de vizualizare și analiză geografică oferită de hartă. În general un GIS oferă facilități pentru capturarea, managementul, manipularea și analiza datelor, prezentarea datelor în ambele forme: forma grafică și cea de raport. Este un set integrat de unelte hardware și software folosite pentru manipularea și managementul datelor digitale spațiale și datelor atribut asociate.

GIS are o istorie recentă, cu începuturi în jurul anului 1960, odată cu aplicarea tehnicii de calcul în realizarea unor hărți simple. Aceste hărți puteau fi stocate și modificate în calculator și vizualizate, fie prin afișare pe ecran, fie prin imprimare pe hârtie.

Pentru prima dată, conceptul de GIS apare pe continentul nord-american (Canada și Statele Unite), în urmă cu mai bine de 40 de ani. Primul GIS este dezvoltat de canadieni în anul 1963,pentru inventarierea resurselor naturale. Este realizat la o scară foarte mică și cunoaste mai apoi o continuă perfecționare de-a lungul anilor, Canada Geographic Information System (CGIS),ce se află și astăzi în funcțiune.

Această perfecționare a adus numeroase contribuții conceptuale și tehnice la evoluția sistemelor informaționale geografice prin:

– utilizarea scanării materialelor cartografice analogice;

– vectorizarea imaginilor scanate;

– structurarea datelor geografice pe straturi tematice;

– conceptul de tabel de atribute.

Problema principala a GIS.ului constă în realizarea automată a analizelor geografice, utilizând în acest scop calculatorul electronic. Un GIS poate da răspunsuri la întrebările referitoare la:

– localizare;

– condiționare;

– evoluție;

– simulare.

Pe o hartă analogică, analizele menționate anterior nu pot fi făcute decât de către om, pe baza spațiului geografic, dar corectitudinea deciziilor rezultate în urma analizei geografice depinde de calitatea hărții disponibile și de cunoștințele și experiența operatorului în domeniul specific.

Dezvoltarea GIS după anul 1990 s-a bazat pe trei elemente principale – dezvoltarea tehnologiei, nevoile utilizatorilor și ideile creative de dezvoltare de noi instrumente de analiză.

ArcGIS este un produs al companiei ESRI (Environmental Systems Research Institute). Compania a fost fondată în 1969, având sediul în Redlands, California, USA. Este liderul mondial în domeniul GIS. ESRI este implicată direct în implementarea directivei INSPIRE a Uniunii Europene. Aceasta oferind vânzare de software, servicii de inginerie, suport tehnic, găzduire de aplicații, baze de date, hărți tematice, management de proiecte si posibilitate de instruire.

ArcGIS se atribuie pentru un grup de produse oferite de firma ESRI: ArcView, ArcEditor, ArcInfo, toate au aceeași interfață, lucrează la fel, diferă analiza datelor geografice pe care o pot oferi, astfel cea mai completă, cu mai multe facilități, este ArcInfo, urmează ArcEditor, apoi ArcView.

Fig. 3.1. Tipuri de licență ale programului ArcGIS

Un GIS încorporează 5 componente:

Componenta Hardware este sistemul de calculator pe care GIS operează. Soft-urile de GIS rulează pe multe tipuri hardware, de la servere pâna la stații de lucru în mod stand-alone sau configurate în rețea,fie ca e stația de lucru sau echipamentele auxiliare periferice (GPS, data loger, senzori, camere web, etc). Utilizarea dispozitivelor high-tech în teren, precum și serverele GIS web-based (MapServer) sunt importante în colectare,

Componenta Software oferă posibilitatea de a stoca, analiza și afișa informațiile geografice. Este reprezentată prin pachetele de aplicații GIS (QGIS, GRASS, MapServer, Udig, gvSIG etc.), necesare pentru a crea, edita, și analiza datele spațiale și de atribut. Există și softuri GIS pentru web care ajută la oferirea datelor prin intermediul internetului (GeoServer).

Componenta Date, poate cea mai importantă dintre componentele unui GIS. Datele geografice sau tabulare, pot fi colectate, compilate după diverse specificații și cerințe. Stocarea datelor spațiale și datelor tabulare într-o bază de date (DBMS) este cheia funcționării unui GIS. Documentațiile despre seturile de date GIS se numesc Metadate. Ele conțin informații cuprivire la sistemul de coordonate, data actualizării, etc.

Componenta Personal este dependentă de pregatirea personalului în analiza spațiala și în utilizarea software-urilor GIS. Această componentă pornește de la specialiștii care proiectează și mențin sistemul până la cei care îl folosesc în munca de zi cu zi.

Componenta Metode este dependent de regulile și planurile de implementare, care sunt modele și proceduri de operare unice.

ArcGIS Desktop este principala platformă pentru profesioniștii GIS, de a gestiona complexul fluxurilor de lucru proiectelor GIS și de a construi date, harti, modele, si aplicatii. Este fundația si punctul de plecare pentru a performa și a lansa organizații din întreagul GIS.

Este un set complet de aplicații profesionae GIS utilizat pentru a rezolva problemele, pentru a îndeplini o misiune, pentru a crește eficiența, pentru a lua decizii mai bune, și de a comunica, vizualiza, și pentru a intelege o idee, un plan, un conflict, o problemă, sau statutul unei situație.

În desfășurarea acestei activități, utilizatorii GIS efectuează o serie de activități care includ:

Lucrul cu hărți;

Compilarea, editare și menținerea datelor geografice;

Automatizarea sarcinilor de lucru utilizand geoprocesarea;

Analiza și modelarea folosind geoprocesarea;

Vizualizarea și afișarea rezultatelor în hărți, vizualizari 3D

Gestionarea și întreținerea bazelor de date geografice multiutilizator;

Deservirea resurselor și rezultatelor GIS la o gamă largă de utilizatori pentru o multitudine de aplicații;

Construirea de aplicații personalizate pentru a partaja GIS;

Documentare și catalogarea rezultatelor – seturi de date geografice, harti, globuri, geoprocesarea scripturilor, servicii GIS, aplicații, și așa mai departe.

ArcGIS Desktop include o suită de aplicații, inclusiv ArcCatalog, ArcMap, ArcGlobe, ArcToolbox și ModelBuilder. Folosind aceste aplicații și interfețe in deplina concordanta, utilizatorii pot îndeplini orice sarcină GIS , de la simplu la avansat.

ArcMap este utilizat pentru afișarea și editarea datelor geografice, realizarea analizelor geografice și crearea rapoartelor grafice sau a hărților de calitate în două modalități: data view (pentru explorare, editare, analiză și simbolizare a datelor), layout view (pentru aranjarea imaginii pentru printare sau publicare în format digital și aducerea unor elemente ale hărții precum scară, titlu, legendă, orientare). Principala deosebire fiind că: în modul data view se pot vizualiza o singură imagine la un moment dat, pe când în layout view se pot vedea mai multe în același format pentru publicare sau printare.

ArcGIS Desktop este accesibil și se poate adresa nevoilor mai multor tipuri de utilizatori, fiind disponibil în trei niveluri funcționale:

– ArcView oferă instrumente de cartografiere, utilizarea datelor, de analiză și vizualizare împreună cu operații de editare și geoprocesare.

– ArcEditor oferă editare avansată pentru forma fisierelor și datelor, în plus față de ArcView. ArcEditor are capacitatea de a administra și de a folosi ArcSDE în Microsoft SQL Server Express.

– ArcInfo este o funcție completă, el extinde funcționalitatea ambelor aplicații cu avansarea geoprocesări, incluzănd o succesiune de aplicații de la ArcInfo Workstation (ArcPlot, ArcEdit, ARC Macro Language).

Capacități suplimentare pot fi adăugate printr-o serie de produse extinse ArcGIS Desktop de la ESRI și alte organizații, și utilizatorii pot să își dezvolte propriile extensii personalizate pentru ArcGIS Desktop, prin ArcObjects, componentă software din biblioteca ArcGIS, sau folosind interfețe standard de programare Windows, cum ar fi Visual Basic (VB), . NET și Visual C + +.

ArcMap este folosită pentru toate sarcinile de cartografiere și editare, precum și pentru interogare și analiză. Este aplicația primară pentru toate hărțile bază. Elementele comune ale hărții includ cadrul de informare, ce conține straturile hărții pentru o anumită întindere, plus scara, săgeata nordului, titlu, textul descriptiv și legenda.

ArcCatalog este specializată în căutare, manegement și documentare. Este o fereastră în interiorul bazei de date GIS. Pot fi accesate date stocate în calculator, în alte rețele, sau pe Internet. Pentru aceasta, se crează o conexiune cu locația acestora. Conexiunile create se numesc Catalog.

Aplicatiile ArcCatalog ajută utilizatorii să organizeze și să gestioneze toate informațiile geografice: hărți, globuri, fișiere de date, baze de date, metadate și servicii GIS.

ArcToolbox are fereastra în bara standard, deschide caseta cu toate instrumentele existente în soft. Poate fi accesată atât din ArcMap, cât și din ArcCatalog. Numărul de instrumente oferite depinde licența folosită, fiind de fapt o colecție de unelte pentru analiza GIS, management și conversie a datelor.

Fig. 3.2. Arctoolbox

Aproape toate modurile de utilizare a GIS implică repetarea muncii, și acest lucru creează nevoia de metode pentru a automatiza, documenta, și de a partaja multi-pașii procedurilor cunoscute ca fluxuri de lucru. Geoprocesarea sprijină automatizarea fluxurilor de lucru, oferind un bogat set de instrumente si un mecanism de a combina o serie de instrumente într-o succesiune de operații, utilizând modele și script-uri.

Geoprocesarea se bazează pe un cadru de transformare a datelor. Tipic geoprocesării, un instrument efectuează o operație intr-un set de date ArcGIS (cum ar fi o caracteristică de clasă, raster, sau de masă) și produce un nou set de date. Fiecare instrument al geoprocesarii efectueaza o mica, însă esențiala, operatie in datele geografice, cum ar fi o proiectare a seturilor de date de la o harta de proiecție la alta, adăugând un câmp la un tabel, sau de creare a unei zone tampon in jurul caracteristici. ArcGIS include sute de astfel de instrumente de geoprocesare.

Geoprocesarea vă permite să legați împreună secvențe de instrumente, facând posibilă rezultarea unui instrument dintr-un alt instrument. Se poate folosi această capacitate pentru a compune o varietate de modele de geoprocesare (secvențe de instrument) care ajută la automatizarea activității, efectuarea analizelor, și rezolvarea unor probleme complexe.

ArcGIS Desktop oferă un cadru geoprocesării. Acest cadru facilitează crearea, utilizarea, documentarea și schimbul de modele de geoprocesare. Cele două părți principale ale cadrului geoprocesarii includ:

ArcToolbox, a organizat o colecție de instrumente de geoprocesare.

ModelBuilder, un limbaj de modelare vizual pentru construirea fluxurilor de lucru ale geoprocesarii și script-urilor.

Deși geoprocesarea este accesibilă atât în ArcView și ArcEditor, ArcInfo este principalul loc de geoprocesare în GIS, deoarece conține instrumente de geoprocesare pentru efectuarea analizei semnificative GIS. Cel puțin un set ArcInfo este necesar pentru a construi date GIS și a efectua analiza.

Se poate publica un set de instrumente, ca un serviciu de geoprocesare, folosind ArcGIS Server, oferind un acces la soluția automatizari, fluxurile de lucru, și modelele de analiză. Aceasta permite accesarea geoprocesării de pe un server pentru gestionarea datelor, publicarea de modele de analiză și pentru automatizarea fluxurilor de lucru.

Interfața ModelBuilder este interactivă, oferă un cadru de modelare grafică pentru construirea unui complex de proceduri GIS, proiectarea și punerea în aplicare a modelelor geoprocesarii care pot include instrumente, script-uri, și date. Utilizatorii pot folosi instrumente și seturi de date pe un model, le pot conecta pentru a crea o succesiune ordonată de pași, efectuând sarcini complexe în GIS.

Aplicatia ArcGlobeeste este inclusă opțional într-o extensie ArcGIS 3D Analyst. Oferă vizualizării interactive de informații geografice. La fel ca ArcMap, ArcGlobe lucrează cu straturi de date GIS, afișează informații și suportă toate formatele de date GIS. ArcGlobe oferă vizualizare 3D dinamică a informațiilor geografice. Straturile ArcGlobe sunt plasate într-un singur context global, care integrează toate sursele de date GIS într-un cadru comun.

ArcGis Online

Tehnologia GIS are ca fundament analizele spațiale, iar versiunea ArcGIS 10.2 asigură capabilități noi de analiză. Oamenii din diferite domenii pot astăzi utiliza analizele spațiale pentru a exprima tendințele evidențiate din anumite seturi de date și pot crea straturi tematice cu aceste rezultate. Straturi ce pot fi adăugate în hărțile web GIS.

ArcGIS Online oferă o platformă accesibilă, ce permite atât descompunerea, partajarea, organizarea datelor geografice, cât și crearea de aplicații GIS. Propriul conținut se poate împarți îu marea comunitate de utilizatori. Pot fi accesate hărți, instrumente și aplicații publicate de ESRI sau de ceilalți utilizatori.

Instrumente avansate de analiză pot fi adăugate în ArcGIS Online pentru analizei relațiilor geospațiale în vederea evaluării prognozelor, evidențierii tendințelor, sau în luarea cele mai inteligente decizii.

Aceste instrumente includ:
• Suprapunerea straturilor pentru a permite combinarea a două sau mai multe straturi pentru a determina relațiile spațiale între elemente. De exemplu, pentru a determina tipul de utilizare a terenului în funcție de tipul solului.
• Analiza de tip hot-spot pentru a analiza date ce reprezintă incidente, cum ar fi accidente rutiere, sau valorile asociate cu elementele spațiale (cum ar fi volumul de vânzări pentru anumite magazine de tip supermarket) și pentru a descoperi aglomerări spațiale semnificativ statistice cu valori ridicate (hot spots) sau scăzute (cold spots).

• Explorarea corelărilor spațiale permite examinarea relațiilor dintre obiectele spațiale, cum ar fi analiza de proximitate a unui magazin de băuturi alcoolice și corelarea amplasării acestuia cu nivelul ridicat sau scăzut de criminalitate din zona respectivă.
• Găsirea unei locații existente pentru a selecta un obiect spațial din hartă ce îndeplinește criteriul de selecție în funcție de anumite atribute sau interogări spațiale realizate de către utilizator.
• Augmentarea datelor oferă informații privind locațiile, diferite tipuri de business, resurse demografice dintr-o anumită zonă geografică sau pe o anumită distanță sau într-un anumit timp-de-parcurs față de o locație definită de utilizator.

ArcGIS Online este utilizat în:

Accesarea hărților de o bună calitate, direct și gratuit în proiectele GIS;

Crearea și alăturarea grupurilor, precum și colaborarea în proiecte, ce ajută la îmbunătățirea propiului conținut;

Dezvoltarea de aplicații Web prin ArcGIS Web Mapping APIs și conținut ArcGIS Online ce poate fi utilizat;

Economisirea de bani și timp. Actualizarea prin adăugare de conținut se realizează în mod continuu, fară investiție în personal și infrastructură. ArcGIS Online este găzduit de ESRI, se basează pe ArcGIS Server și ArcGIS Data Appliance.

Platforma ArcGIS este în conformitate cu standardele OGC și permite utilizatorilor și societăților să cuprindă funcționalitățile GIS în orice tip de aplicație, cu o mare varietate de dispositive de calcul dau mobile.

GIS-uri mobile.

GIS se muta de la birou în teren, din ce în ce mai mult, prin intermediul unor soluții de aplicare axate pe dispozitive mobile, prin intermediul wireless. Dispozitivele mobile cu poziționare globală (GPS) devin din ce în ce mai utilizate. Pompierii, echipa de asistență tehnică, topografii, muncitorii utilitari, soldații, poliția, sau cei din domeniul biologic reprezintă câteva tipuri de domenii care urilizează instrumentele mobile GIS.

ArcGIS ofera o gamă completă de produse mobile GIS, care sunt concepute pentru diferite aplicații și cerințe.

– ArcGIS Desktop și aplicații personalizate folosind ArcGIS Engine, folosite pentru teren prin Laptop-uri și Tablet Pc-uri, pentru utilizatori care au nevoie de lucrul cu goebazele de date și harți detaliate GIS.

– ArcPad oferă un mediu bogat GIS în domeniul de lucru cu dispozitivele compatibile Windows, este utilizat pe scara largă în mai mult de 60000 de exemplare.

– ArcGIS Mobile. ArcGIS Server 9.2 include un kit de dezvoltare software numit ArcGIS Mobile, care poate fi folosit pentru a crea și implementa concentrat aplicații mobile pentru Smartphones, Poket Pc-uri și Tablet Pc-uri. Aceste aplicații suportă sincronizari wireless cu serverul ArcGIS.

Concluzii:

GIS estinde funcționalitățile celorlalte sisteme de monitorizare și control;

GIS asigură gestiunea unitară a ciclului de viață al activelor companiei de distribuție într-o singură bază de date geospațială;

Oferă soluții eficiente pentru culegerea de date în teren și asigură actualizarea permanentă a datelor;

Stochează o varietate mare de date, creând posibilitatea de a produce rapoarte, statistici și previziuni bazate pe date tehnice, geografice, demografice, socio – economice și de altă natură;

Operatorii din centrele de control pot accesa, pe un singur ecran, atât informații spațiale cât si date tehnice actualizate în timp real;

Oferă cea mai completă imagine a rețelei, de la sursă la punctul de consum;

Oferă o imagine completă a zonei și a consumatorilor afectați în cazul unei întreruperi, produce rapoarte și poate iniția alerte;

Specialiștii afirmă și astăzi, în 2015, că sistemele informatice geografice sunt încă, în cazul multor companii de utilități, un instrument care nu este indeajuns valorificat.

CAPITOLUL 4 – STUDIU DE CAZ – GASIREA CELUI MAI BUN AMPLASAMENT PENTRU O EOLIANA

4.1. Descrierea obiectivului analizat

Județul Galați este situat in ectremitatea central-estica a României, are o suprafață de 4.466 km², reprezintând 1,9 % din suprafața țării. Județul include patru localități urbane (municipiile Galați și Tecuci, orașele Tg. Bujor și Berești) și 56 comune cuprinzând 180 sate. Zonă de confluență a Dunării cu râurile Prut și Siret, între Platoul Covurlui la nord (50% din suprafata județului), câmpiile Tecuci și Covurlui (34%) și lunca Siretului inferior și a Prutului la sud (16%), județul Galati reprezintă o structură unitară din punct de vedere fizico-geografic. Principalele lacuri sunt Lacul Brateș (de luncă) 21 kmp și Lacul Tălăbasca (de luncă). Altitudinea maximă este 274 m în Dealurile Fălciului. Județul Galați ocupă zona de întrepătrundere a marginilor provinciilor fizico-geografice est-europeană, sud-europeană și în parte, central-europeană, ceea ce se reflectă fidel atât în condițiile climaterice în învelișul vegetal și de soluri, cât și în structura geologică a reliefului. Au fost identificate și se exploatează hidrocarburi – țiței și gaze naturale în zonele Schela – Independența, Munteni – Berheci și Brateș. 

Fig. 4.1. Județul Gașați Fig. 4.2. Județul Galați vectorizat

Clima este continentală (partea sudică și centrală însumând mai bine de 90% din suprafață, se încadrează în ținutul de climă de câmpie, iar extremitatea nordică reprezentând 10% din teritoriu, în ținutul cu climă de dealuri). Atât în partea de câmpie, cât și în cea de deal, verile sunt foarte calde și uscate, iar iernile geroase, marcate de viscole puternice,existând întreruperi frecvente provocate de advecțiile de aer cald și umed din sud și sud-vest care determină intervale de încălzire și de topire a stratului de zăpadă. Luncile Siretului, Prutului și Dunării introduc în valorile și regimul principalelor elemente meteorologice, modificări care conduc la crearea unui topoclimat specific de luncă, mai umed și mai răcoros vara și mai umed și mai puțin rece iarna. Trăsătura principală a atmosferei este existența advecțiilor lente de aer temperat-oceanic din vest și nord-vest (mai ales în semestrul cald), a advecțiilor de aer temperat-continental din nord-est și est (mai ales în anotimpul rece), precum și advecțiile de aer arctic din nord și aer tropical maritim din sud-vest și sud.

Înălțimile sunt medii, cuprinse între 310 m în nord și 5 -10 m la sud. Predomină o fragmentare în nord, distingându-se după altitudine, poziție și particularități de relief, cinci unități geomorfologice: Podișul Covurluiului, Câmpia Tecuciului, Câmpia Covurluiului, Lunca Siretului Inferior și Lunca Prutului de Jos.

Principala rezervație naturală din județul Galați este localizată pe câmpia Tecuciului, la sud de localitatea Liești, în jurul satului Hanu Conachi, pe o fâșie de circa 4 km lungime și 0,5 – 1 km lățime având o suprafață de circa 84 ha și care se continuă până în lunca Siretului. La câțiva kilometri de Municipiul Galați se află rezervația paleontologică de la Barboși (Tirighina) cu o suprafață de circa 1 ha, cuprinzând fosile de moluște din faza Euxinului vechi (cu aproximativ 400000 ani în urmă). Cea de-a doua rezervație paleontologică este situată nu departe de Galați, și anume la nord de oraș, dar pe valea Prutului, pe teritoriul comunei Tulucești, în locul numit Râpa Bălaia. A treia rezervație paleontologică se află lângă orașul Tecuci, pe șoseaua Tecuci-Valea Mărului-Pechea-Galați, cu o suprafață de 1,5 ha. 

4.2. Prelucrarea observațiilor

Pentru găsirea amplasamentului optim al unei turbine eoliene, pe lângă datele tehnice ale turbinei și criteriile de amplasare, am avut nevoie și am folosit ca date de intrare și de: grid și harta topografică a lumii (cu ajutorul cărora am georeferențiat și mai apoi vectorizat următoarele: AdminComune, PaduriJud, localitati, ZoneProtejate, HotarJudet, DrumNational, DrumuriJudetene, DrumuriComunale, DrumuriJudGL), date CAD (pe care le-am importat: Eoliene, Izvoare, Varfuri, Reclosere, SepGPS, SEPTC, SepTELEC, SEPCT_Preject, BorneKm), harta Transelectrica (anexa 1), harta de vânt a României (anexa 2), rețeaua de arii protejate din Județul Galați (anexa 3), Ordinul nr. 49 din 29.11.2007 pentru modificarea și completarea ”Normei tehnice privind delimitarea zonelor de protecție și de siguranță aferente capacităților energetice –Revizia I” aprobată prin Ordinul ANRE nr. 4/2007 (anexa 4).

Am utilizat următoarele dimensiuni ale turbinei: 
– înălțime pilon turbină = 100 m;
– diametru rotor turbină  = 100 m; 
– lungime pală turbină = rază rotor turbină = 50 m; 
– înălțime totală turbină = 150 m.

Criterii amplasare turbine eoliene

Se deschide programul ArcGIS, aplicația ArcMap. În fereastra de dialog se va alege New Maps – Blank Map

Fig.4.3. Fereastă de pornire

Spațiul de lucru este gol, având în acest fel posibilitatea de a aduce datele de care avem nevoie în felul următor: se apasă butonul Add Data cu formă de semnul (+) din bara de butoane din partea de sus a ecranului.

Fig. 4.4. Add Data

Se deschide o fereastră de navigație către fișierul dorit. Selectăm fișierul și apoi apăsăm butonul Add. Nu se va face dublu-click pe el, deoarece se va intra în structura lui, unde se vor vedea cele 3 benzi din care este alcătuit. Apare un mesaj care ne va avertiza că imaginea aleasă poate fi afișată, însă nu poate fi proiectată. Apăsăm OK și harta va fi afișată pe ecran.

Fig.4.5. Crearea unui Feauture Dataset

Fig.4.6. Crearea unui Feauture Class

Se va utiliza caroiajul kilometric ca puncte de reper pentru georeferențierea propiu-zisă. Pentru a georeferenția o hartă, un plan, avem nevoie de minim 3 puncte, însă regula este: cu cât mai multe, cu atât mai bine, deoarece se poate folosi o modelare pe bază de un polinom de grad superior. Se aleg 4 puncte, cât mai îndepărtate unul față de altul, și fără ca acestea să fie coliniare. Puncte situate cât mai pe marginile (colțurile) hărții pentru ca a avea siguranța că cea mai mare parte a hărții este corect georeferențiată. Activăm bara de instrumente Georeferencing, click dreapta pe bara de instrumente și se bifează bara dorită. Aceasta conține un set de funcții cu ajutorul cărora putem georeferenția harta de pe ecran.

Fig.4.7. Activarea barei de instrumente Georeferencing

Apăsăm butonul Georeferencing și debifăm funcția Auto Adjust.

Fig. 4.8. Debifarea funcției Auto Ajust

În cele ce urmează se vor identifica punctele din colțurile considerate ca și reper. Pe bara de instrumente Georeferencing apăsăm butonul – Add Control Points . Funcția apelată de buton se aplică în felul următor: se face un prim click exact pe punctul de reper, apoi se face un al doilea click în punctul cu coordonatele reale. Se procedează identic și în cazul punctelor 2, 3 și 4. Pentru fiecare se execută un click exact pe punctul de reper și un al doilea clic la o oarecare distanță față de primul. Ordinea în care au fost introduse punctele trebuie reținută. În cazul în care se schimbă ordinea sau nu se păstrează corespondența dintre punct și coordonate harta va fi greșit georeferențiată sau, mai mult, va fi deformată.

Se apasă pe bara de instrumente Georeferencing butonul View Linked Table . Se deschide un tabel cu punctele de legătură:

– prima coloană sunt numerotate punctele, în ordinea introdusă;

– coloanele 2 și 3 reprezintă coordonatele x, y ale primului click;

– coloanele 4 și 5 reprezintă locul (coordonatele) unde ar trebui să se afle acest punct de reper în georeferențierea; momentan reprezintă al doilea clic realizat de noi pentru fiecare punct. Aceste coloane se vor modifica pentru fiecare punct.

Fig. 4.9. Tabel cu puncte de legătură

Se bifează căsuța Auto Adjust. O să avem impresia că harta o să dispară de pe ecran. De fapt ea este rotită, mărită și scalată pe noile coordonate. Apăsăm butonul Full Extent și harta reapare. Pentru a permanentiza harta trebuie rectificată. Se apasă butonul Georeferencing și apoi se alege funcția Rectify. Se va deschide o fereastră în care se precizează mărimea fiecărui pixel (Cell Size) în unitățile introduse, se permite alegerea metodei de transformare și se permite salvarea noii hărți în locația aleasă de noi și sub numele ales de noi. De asemenea se va putea alege și formatul acesteia (TIFF, BMP, JPEG). Apăsăm butonul Save și după câteva secunde harta este rectificată și salvată pe hard-disc în locația precizată de noi. În acest moment avem harta cu noile coordonate. Trebuie să-i asociem un sistem de coordonate.

Deoarece harta Transelectrica (anexa 1), harta de vânt a României (anexa 2 ) și rețeau de arii protejate a Județului Galați (anexa 3) sunt hărți ce nu prezintă nici o informație referitoare la plasarea zonei respective pe suprafața Pământului, dar conțin informații imortane pentru acest studiu, avem nevoie să integrăm aceste date celorlalte informații existente.

Se deschide programul ArcMap și cu ajutorul butonului Add Data afișăm harta. Pe întreg ecranul apare harta scanată. Metoda de georeferențiere constă în găsirea de puncte comune atât pe harta pe care vrem să o georeferențiem cu bara de instrumente Georeferencing, ce va fi prezentă pe ecran, dacă nu este, va fi adusă. De pe bara de georeferențiere se apasă butonul Add Control Points și se execută primul click, se execută apoi clic-dreapta și se alege Zoom To Layer (se va evita a se face click acum pe spațiul hărții, va trebui să se facă click pe butonul Zoom In ). Se apăsă din nou butonul Add Control Points și se face click pe punctul corespunzător de pe această hartă. După executarea celui de al doilea click, hărțile aproape că se suprapun. Pentru mai multă siguranță vom mai marca o serie de puncte de control cu ajutorul butonului Add Control Points în locațiile ușor identificabile. Pe măsură ce se marchează aceste puncte, harta se ajustează corespunzător. Nu se poate totuși realiza o suprapunere perfectă între cele două. De pe bara Georeferencing se face click pe butonul Georeferencing iar de aici se alege opțiunea Rectify apoi Save.

Acum poate începe vectorizarea. Din bara de editare se alege tipul segmentului ce va fi trasat (Straight Segment).

Fig.4.10. Bara de editare

Mărim zona pe care dorim să o vectorizăm. Cu cât Zoom-ul este mai mare cu atât precizia vectorizării este mai mare. Se punctează în jurul unui poligon și se închide poligonul cu comanda Finish Sketch. Comanda rămâne activă și se poate continua cu alt poligon. Vectorizările efectuate se salvează tot din bara de editare Editor – Save Edits, apoi Stop Editing.

Fig.4.11. Salvarea vectorizării

Putem să adăugăm câmpuri noi cu comanda Add Field în tabelul de atribute. Pentru a introduce date în acest tabel trebuie să pornim din nou editarea. Editor – Start Editing. În final se salvează editările făcute din Editor – Save Edits.

Fig.4.12. Vectorizarea poligoanelor Fig.4.13. Vectorizare completă

Poligoanele create sunt colorate la fel. Dacă dorim să schimbăm modul de afișare intrăm în Properties și selectăm tab-ul Symbology.

Fig.4.14. Properties -> Symbology

Putem crea o topologie. Click dreapta pe nume apoi se alege comanda New – Topology… Automat topologia va fi adăugată în Geodatabase-ul creat. Se observă multitudinea de reguli topologice care pot fi aplicate poligoanelor. Similar reguli topologice pot fi aplicate și entitățiilor de tip punct sau linie.

Fig. 4.15. Realizarea topologiei

Într-o Geodatabase pot fi importate date dintr-un coverage, shapefile sau date CAD. De asemenea, pot fi importate tabele dBASE sau INFO. Într-o SDE Geodatbase pot fi importate și date raster. În ArcCatalog se execută click dreapta și se succed următoarele operații: Import – Feature Class (CAD to Geodatabase/Shapefile to Geodatabase/Coverage to Geodatabase) în funcție de tipul datelor care se importă. Se pot face și anumite modificări privind numele câmpurilor pentru clasa de elemente care rezultă (Change settings). La final se apasă butonul OK.

În ArcGIS se încarcă fișierul DXF ca orice alte date, Add Data. Pentru conversia / salvarea fișierului DWG în format shapefile SHP se parcurg următorii pași: – click dreapta în fereastra Layers pe stratul care dorim să îl exportăm (Punct, Polilinie, Poligon ) – se apelează comanda Data – Export Data, și se alege locația unde dorim să salvăm fișierul și tipul acestuia. În cazul acestui tip de conversie, din dwg în shp, există o problemă legată de atributele datelor vectoriale. În AutoCAD, datele atribut sunt înregistrate pe acelașii layer sau layere diferite sub forma unor etichete text. Fișierele shp înregistrează atributele într-un fișier separat, având extensia dbf. În ArcGIS această problemă se rezolvă astfel:

– click dreapta pe stratul căruia dorim să îi atașăm atributele (fișierul shp creat prin conversia dwg);

– se apelează comanda Joins and Relates – Join;

– pentru Choose the layer to join to this layer se alege layer-ul care conține atributele (fișierul dwg);

– se bifează opțiune Each polygon will be given all the atributes și se alege directorul unde dorim să salvăm fișierul.

Fig.4.16. Salvarea fișierului Shapefile

Fig. 4.17. Joins and Relates -> Join

Un Geoprocessing model este un flux de operații grupate și stocat în ArcToolbox sub forma unei unelte și având o interfață similară cu orice altă unealtă din ArcToolbox. ArcGIS Model Builder oferă o interfață grafică de realizare și administrare a unor asemenea fluxuri de operații. Avantajul major al utilizării Model Builder este ușurința cu care pot fi create anumite modele, fără să fie necesare cunoștințe de programare. Model Builder este componenta ArcGIS care permite crearea unor asemenea modele și oferă diverse posibilități de administrare sau modificare a acestor modele. Crearea unui model se realizează din bara Standard apelând iconul ModelBuilder window.

Fig.4.18.Butonul Model Builder

La accesrea Model Builder va fi afișată interfața de editare a modelului cu toolbar-ul corespunzător.

Fig. 4.19. Interfața Model Buider

Un model este alcătuit dintr-un Set de date de intrare INPUT și un Set de date de ieșire OUTPUT conectate între ele prin intermediul unei funcții sau relații. Setul ce conține datele de intrare sunt seturi de date deja existente fiind simbolizate prin ovale albastre. O funcție poate orice element din ArcToolbox sau alte modele create anterior fiind simbolizate prin dreptunghiuri galbene. Setul de date rezultat este realizat automat de către model și este simbolizat prin ovale albastre. Acest set de date poate fi un set de date intermediar care poate fi folosit pentru alte operații viitoare și obținerea unor noi seturi de date sau sunt rezultatele finale sunt rezultate ale apelării modelului. Un model poate avea o mulțime de operații și o mulțime de date de intrare sau ieșire. Se deschide Model Builder, iar din ArcToolbox se alege operația dorita. Din ArcToolbox se deschide meniul Conversion Tools și se alege funcția. Daca se execută dublu click pe dreptunghiul galben al funcției se va deschide caseta corespunzătoare acestei comenzi, casetă care se completează ca în imaginea următoare. În Model Builder vor fi modificate automate datele de intrare și de ieșire. La final se validează și se pornește modelul de la comenzile Valide și Run.

Vom crea un model pentru a găsi locația potrivită pentru o nouă turbine eoliană.

Pentru aceasta, deschidem un nou model, iar apoi în meniul modelului, intrăm în propietăți (click Model > Model Properties). Accesăm General tab, tastăm numele modelului și eticheta.

Fig. 4.20. Model > Model Properties Fig.4.21. General tab

Înainte de a începe prelucrarea datelor, ar trebui să se stabilească setările de mediu, deoarece aceste setări se aplică la fiecare process al acestui model.

Accesăm Environments, desfășurăm Processing Extent și bifăm Extent. De asemenea desfășurăm Raster Analysis și bifăm Cell Size. Acum spațiul de lucru este deja stabilit cu setările de mediu moștenite din documentul de hartă. Dăm Click Values.

Fig. 4.22. Setări de mediu Fig. 4.23. Actualizarea setărilor

Deschidem Processing Extent și Raster Analysis. Dimensiunea celulei setată aici, va fi aplicată la toate ieșirile ulterioare ale layer.ului respective. Luăm cea mai mare altitudine de 70 m. Dăm Save și propietățile modeluilui sunt actualizate.

Suntem gata pentru a începe să procesăm datele din proiect pentru a localiza zonele potrivite pentru nouă turbină eoliană.

Efectuăm 10 Buffer.uri pentru drumuri naționale și județene, drumuri comunale, vecinale, de utilitate, private, centrale eoliene, linii aeriene, conducte și instalații cu substanțe fluide inflamabile, zone rezinețiale și zone protejate, având în vedere criteriile din tab. 4.1.. Aceste Buffer.uri le-am efectuat pe următoarele layere: SEPTC_Project, SpeTELEC, SEPTC, DrumuriJudGL, DrumuriComunale, DrumuriJudetene, DrumNational, localitati (2) și ZoneProtejate.

Analiza de proximitate reprezintă identificarea unor contururi aflate la distanță egală de o primitivă grafică (BUFFER).

Fig.4.24. Imput date Buffer Fig. 4.25. Aplicare funcție Buffer

Fig. 4.26. Buffer Fig. 4.27. Output date Buffer

Efecuăm o uniune între datele de ieșire ale acestor 10 Buffer.uri.

Fig. 4.28. Imput Union Fig. 4.29. Union

Fig. 4.30. Output Union

Prin output.ul uniunii obținem zona interzisă, zona în care nu poate fi amplasată turbina eoliană. Dina această zonă tăiem AdminComune, obținând zona interzisă din administrarea județului nostru.

Fig. 4. 31. Aplicarea Clip

Ștergem noua zonă, cu ERASE, din AdminComune, obținând zonele in care se pot amplasa turbinele eoliene.

Fig. 4.32. Erase Fig. 4.33. Output Erase

Din Varfuri, selectăm doar vârfurile cu o înălțime mai mare de 70 m, conform hărții de vânt a României (anexa 2).

Fig. 4.34. Imput Select Fig. 4..35. Select

Fig. 4.36. Formularea interogârii și verificarea acesteia

Intersectăm zona in care se pot amplasa turbine eoliena (după Erese), cu vârfurile ce au înalțimi mai mari de 70 m (dupa Select). În urma acestei intersecții obținem cele mai bune locații pentru turbina noastra eoliana (Anexa 8).

Fig. 4.37. Intersect Fig.4.38. Output Intersesct

Rezultatul comenzii INTERSECT îl reprezintă zonele în care se suprapun două layere.

Pe fiecare output efectuăm click dreapta, selectănd Add To Display. Prin selectarea acestei propietăți,de fiecare dată când modelul va rula, vor fi afișate datele rezultate. Rulăm modelul apăsând click pe butonul Run din bara de instrumente, pentru executarea modelului. Observăm că în timpul procesului de rulare, instrumentul ce este în executare este colorat în roșu, iar pe parcurs se poate observa în spatele ferestrei modelului, ceea ce se execută pe hartă. Când intrumentele au fost rulate, acestea sunt umbrite. Atunci când în fereastra de run, procesul este prezent, bifăm Close this dialog when completed successfully, apoi apăsăm Close. Examinăm ceea ce ni s-a afișat în urma rulării modelului pe ecranul ArcMap.

Fig. 4.39. Fereastra de Run

Fig. 4.40. Model Builder – CeleMaiBuneLocatii

În urma acestui model ne-au rezultat 15 cele mai bune locații ale aplasării unei eoliene. Aceste locații dorim să le reclasificăm.

Aceste 15 locații sunt primul pas în realizarea unui model adecvat de găsire a celui mai bun amplasament. Avem nevoie de a combina seturi de date derivate, astfel încât să creăm harta adecvată ce va indetifica cea mai bună locație a unei noi turbine eoliene. Cu toate acestea, nu este posibilă o comninare a lor în forma acuală, de exemplu, combinand o valoare ce are înalțimea egală cu 310 m, cu o valoare ce are înalțimea egala cu 70 m, și să obținem un răspuns semnificativ, ce poate fi comparat cu o altă locație. Petru a putea combina seturti de date, avem nevoie în primul rând să avem setată o scară comună de măsurate, cum ar fi de la 1 la 10. O scară de măsurare comună este ceea ce determină corect o nouă locație de a construi o turbină eoliană. Valori mari indică mai multe locații adecvate pentru turbina eoliană.

Vom reclasifica fiecare set de date, pe o scară comună de măsurare, oferind fiecărui interval o valoare întreagă între 1 și 10.

Fig. 4.41. Căutarea instrumentului reclassify Fig.4.42. Reclassify

Este de preferat ca noul loc pentru turbina eoliană să fie pe un teren cât mai înalt, unde vântul este mai puternic. De aceea vom reclasifica înalțime, în intervale egale. Vom atribui valoarea 10, celui mai potrivit loc, cu cea mai mare înalțime, și 1, valorii cu cea mai mică înalțime, iar rangul va fi liniar între ele.

Am efectuat reclasificarea pe un DEM al Județului Galați. Acesta a fost tăiat în prealabil dintr-un DEM pe toată Moldova, folosind comanda Expract by Mask, și astfel s-a decupat o parte din model.

Fig. 4.43.Classification

Fig. 4.44. Fereasta Reclassify

Fig. 4.45. Output Reclassify

Efectuăm click dreapta, selectănd Add To Display. Rulăm modelul apăsând click pe butonul Run din bara de instrumente, pentru executarea modelului. Apoi în bara de instrumente facem click pe butonul Save. Examinăm straturile adăugate pe fereastra ArcMap (Anexa 9).

Flosind instrumetul Weighted Overlay, atribuim ponderi fiecărei valori deja clasificate. Cu cât e mai mare procentul, cu atât va influența mai mult modelul. Dacă toate seturile de date au fost la fel de important, putem să le combinăm simplu, oferindu-le fiecăreia influență egală.

Căutăm instrumentul Weighted Overlay cu Search și îl tragem în Model Builder. Deschidem acest instrument și selectăm scara de elavuare From 1, To 10, By 1. Apăsăm Click pe Apply.

Fig. 4. 46. Scara de evaluare

Se afișează valorile din reclasificare, pentru că au fost deja ponderate în momentul reclasificării.

O valoare mai mică indică faptul că acel teren este o utilizare mai puțin potrivită pentru construirea unei turbine eoliene. Atribuim acum un procent fiecărui raster, în funcție de importanța pe care ar trebui să o aibă în harta de la final.

Fig. 4.47. Atribuirea ponderilor

Fig. 4.48. Output Weighted Overlay

Efectuăm click dreapta, selectănd Add To Display. Rulăm modelul apăsând click pe butonul Run din bara de instrumente, pentru executarea modelului. Apoi în bara de instrumente facem click pe butonul Save. Examinăm straturile adăugate pe fereastra ArcMap (Anexa 10).

Pixelii cu valoarea 10, sunt cele mai potrivite, iar pixelii cu valoarea 0 nu sunt potrivite. Acesta înseamnă că locul optim pentru o nouă turbină eoliană are voloarea 10. Un alt criteriu pentru locatia potrivită ar di dimensiunea potrivită a zonei.

Vom folosi o expresie condițională, instrumentul Con, pentru a exprage doar locurile optime. S-a hotărât că aceste valori, care sunt considerate optime trebuie să aibe valoarea 10 (cea mai mare valoare din Weighted Overlay). În expresia condiționată, toate zonele cu valoarea de 10, vor pastra valoarea inițială de 10 Zonele cu o valoare mai mică de 10 vor fi schimbate in NoData.

Fig. 4.49. Con

Examinăm stratul adăugat pe ecranul ArcMap. Acestea sunt locurile optime pentr noua turbină eoliană. Avem locații ce sut prea mici pentru amplasarea turbinei. Vom elimina aceste zone mici folosind instrumentul Majority Filter.

Fig. 4.50. Majority Filter

Utilizarea majorității ca prag de înlocuire înseamnă ca cinci din cele opt celule conectate să aibă aceeași valoare, ca celula respectivă să își păstreze valoarea.

Examinăm stratul adăugat în ecranul ArcMap. Observăm că multe zone optime ce au fost considerate prea mici au fost eliminate.

Dacă această comandă, Majority Filter nu era suficientă, de putea folosi în continuare instrumentul Nibble.

Am descoperit locurile optime pentru construirea noii turbine eoliene. Toate zonele rezultate în urma filtrării sunt potrivite. Ultimul pas ar fi acela de a localiza cel mai bun loc. Prin examinarea zonei optime rezultate în urma filtrării cu stratul de Eoliene și Varfuri vom vedea că există unele zone potrivite pentru locul turbinei eoliene.

Fig. 4.51. Raster to Polygon

Fig. 4.52. Select Layer By Location

Fig. 4.53. Copy Features