تمرین ۱۵( یافتن بهترین مسیر برای انتقال خطوط برق با حداقل هزینه)

 در این پروزه ما می خواهیم به دو هدف مشخص برسیم؛ پائین نگه داشتن هزینه های ساخت وساز و به حداقل رساندن هزینه ها در مناطق خاص از لحاظ ایمنی عمومی. در این تمرین از نقشه های رقومی ارتفاع (DEM) استفاده می کنیم تا بتوانیم بهترین مسیر برای انتقال خطوط برق انتخاب کنیم. مطمئناً انتخاب مکان هایی با شیب کم در بردارنده ی هزینه ی پایین تری نسبت به مکان های شیب دار می باشد زیرا در شیب های تند هزینه عوامل ساخت وساز زیاد می‌باشد. از طرفی دیگر مسیرهای طولانی قاعدتاً هزینه‌ی ساخت زیادتری را نیز در بر خواهد داشت.

محدودیت هایی برای انتخاب مسیر انتقال برق وجود دارد. مثلا خطوط انتقال را نمی توان از فرودگاه ها یا دریاچه ها عبور داد. در قدم اول باید کل هزینه ی مربوطه (Total Cost)را با توجه به نقشه‌ی شیب(Slope) و نقشه‌ی کاربری اراضی (Land Use)موجود بدست آوریم. البته باید قبل از اضافه کردن این دو مورد آنها را Reclassify کنیم و به آنها امتیازی بین ۱ (برابر با بهترین موقعیت) و ۱۰( برابر با بدترین شرایط) بدهیم.

بعد از آن بر حسب وزن کل هزینه ها (Total Cost) دو لایه ی جدید به اسم، Cost direction surface , Cost distance surface  به وجود می‌آوریم. این دولایه در نهایت به ما کمک می کنند تا حداقل هزینه مسیر(Least Cost Path)را پیدا کنیم. مسیری که شما باید برای انجام این آنالیز طی کنید را در دیاگرام زیر می بینید؛( شکل ۱)

شروع کار با برنامه ArcMap

مرحله اول: برنامه ی Arcmap را باز نموده و به مسیر زیر بروید؛

C: \Temp\VerticalCampus\DataInfo10-0\Optimize

و فایل FindPath.mxd را باز نمائید.(شکل۲)

یافتن بهترین مسیر برای انتقال خطوط برق

مرحله دوم: ابتدا باید مشخص کنیم که مسیر انتقال باید از کدام نقطه شروع و به کدام نقطه ختم شود. لایه‌ی Otay Valley Power Plant را روشن نمائید. این مکان، مبدا شروع از منبع جریان برق می‌باشد.

لایه‌ی Jamul substation را روشن نمائید. این مکان، نقطه‌ی مقصد می باشد.

روشن کردن لایه ی Land Use

مرحله سوم: لایه‌ی Hillshade  را خاموش نمائید و لایه ی Land Use را روشن کنید.

در فرایند انجام این آنالیز باید دو لایه ی Slope  و Land Use هر دو از نوع رستری باشند. این دو لایه‌ی      رستری مربوط به هزینه‌های سطح می باشند. در کمی جلوتر از این دو لایه برای بدست آوردن کل هزینه های مربوطه(Total Cost Surface)استفاده می کنیم.

باز کردن پنجره سرچ و تایپ عبارت Slope 

مرحله چهارم: در این مرحله می خواهیم نقشه ی شیب را بدست آوریم. پنجره ی Search را باز نموده و در آن عبارت Slope را تایپ نموده و گزینه‌ی مورد نظر را انتخاب کنید.

در قسمت Input raster گزینه ی Power Line Dem را انتخاب کنید. در قسمت Output raster به داخل فولدر Optimize Scratch رفته و به اسم powerSlope ذخیره نمائید. در قسمت Measurement   Output گزینه‌ی PERCENT_RISE را انتخاب کنید و در نهایت Ok کنید.

مشاهده می کنید که لایه‌ای به اسم PowerSlope به قسمت Table of Contents اضافه شده است.

سرچ عبارت Reclassify 

مرحله پنجم: در این مرحله ی می خواهیم لایه ی Slope را Reclassify کنیم. در این کلاس بندی بیشترین مقدار را به بلندترین ارتفاعات می دهیم. پنجره ی Search را باز کنید و عبارت Reclassify را تایپ نموده و گزینه ی مورد نظر را انتخاب کنید.

در پنجره‌ی باز شده در قسمت Input raster گزینه‌ی PowerSlope را انتخاب کنید. در قسمت Reclass Field گزینه ی Valve را انتخاب کنید همان طور که مشاهده می کنید کلاس بندی هایی که به صورت پیش فرض انجام شده است دارای ۹ قسمت می باشد، در صورتی که ما می خواهیم ۱۰ کلاس داشته باشیم. برای این منظور باید مقادیر Old Values را تغییر دهیم.

بر روی گزینه ی Load کلیک کنید، داخل فولدر Optimize شوید و فایل recslope را Load نمائید. مشاهده می نمائید که دقیقاً ۱۰ کلاس New Values اضافه شده است. در قسمت Output raster وارد فولدر Optimize Scratch شوید و به اسم ReclassPSlope ذخیره نمائید و در نهایت Ok کنید.

توجه داشته باشید که باید لایه‌ی ایجاد شده در قسمت Table of Contents در زیر لایه ی Lakes قرار گیرد. بر روی لایه ReclassPSlope کلیک راست کرده و گزینه‌ی Properties را انتخاب کنید، بر روی Tab، Symbology کلیک کنید. در قسمت Color Scheme بر روی رنگها کلیک راست نموده و تیک گزینه ی Graphic View را بردارید. از همه قسمت گزینه ی Brown Light to Dark را انتخاب کنید. بر روی یکی از رنگها راست کلیک کنید و گزینه ی Flip Colors را انتخاب کنید و در نهایت Ok کنید.

(یافتن بهترین مسیر برای انتقال خطوط برق)

قبل از ورود به مرحله بعد لایه های PowerSlope و ReclassPSlope را خاموش نمائید.

Reclassify کردن لایه ی Land Use

مرحله ششم: در این مرحله می خواهیم لایه‌ی Land Use را Reclassify  کنیم. از طریق Search دوباره پنجره‌ی Reclassify را باز نموده در قسمت Input raster گزینه ی Land Use را انتخاب کنید و در قسمت Reclass Field گزینه‌ی LUTYPE را انتخاب کنید. مشاهده می کنید که در قسمت Reclassification ، به طور پیش فرض به ۲۲ کلاس تقسیم بندی کرده است. در صورتی که ما نیاز به ۱۰ کلاس داریم. بر روی گزینه ی Load کلیک کرده و از داخل فولدر Optimize بر روی فایل Reclassoflu دوبار کلیک کنید تا Load شود.

همان گونه که مشاهده می کنید زیر لایه های، Lakes، Reservoirs و Airstrips در لیست موجود نمی باشند. مقادیر آنها در کلاس بندی جدید حذف شده است و آنها را به قسمت NoData مربوط کرده ایم. در قسمتraster output به داخل فولدر Optimize Scratch رفته و به اسم Reclass LU ذخیره کنید. در انتهای تیک گزینه ی NoData  change missing values to را بزنید و کلید Ok را فشار دهید . قبل از ورود به مرحله ای بعد این لایه را هم خاموش کنید.

ترکیب لایه‌ی ReclassPSlope و ReccalssLU

مرحله هفتم : در این مرحله دولایه ی هزینه ای را با هم ترکیب کرده و لایه ی  Total cost را باید ایجاد کنیم . برای ترکیب لایه‌ی ReclassPSlope و ReccalssLU باید مقیاس و ارزش جدیدی را تعریف کنیم، بدین معنی که جمع این دو لایه باید به ارزش بین ۲تا۲۰ واحد باشد . برای شروع در پنجره Search گزینه Plus را تایپ کرده و گزینه ی مورد نظر را انتخاب کنید.

پنجره‌ی بازشده را مانند شکل زیر تکمیل نمائید . توجه داشته باشید که در قسمت Output raster به داخل فولدر Optimize Seratch رفته و به Cost ذخیره نمائید .

در نهایت کلید Ok را فشار دهید. همان طور که مشاهده می کنید لایه ای به اسم Cost به قسمت Table of Contunts اضافه می شود که دارای زیر لایه‌هایی است که عددی بین ۳تا۱۹ را شامل می شوند .

بر روی این لایه کلیک راست کرده و گزینه Layer Properties را انتخاب کنید بر رویTab، Symbol رفته در قسمت Color Schemeگزینه Green Light to Dark را انتخاب کنید . بر روی یکی از رنگهای کادر پائین آن ، کلیک راست کرده و گزینه‌ی Flip Colors را انتخاب نمائید . در قسمت Display NoData as بر روی رنگ زرد کلیک کرده و در نهایت Ok کنید.

(یافتن بهترین مسیر برای انتقال خطوط برق)

پنجره سرچ و تایپ عبارت Cost Distance

مرحله هشتم : پنجره‌ی Search را باز نموده و در آن عبارت Cost Distance را تایپ نموده و گزینه‌ی مورد نظر را انتخاب کنید.

پنجره ی باز شده را مطابق شکل زیر تکمیل نمائید. توجه داشته باشید که در قسمت Output distance raster، فایل مورد نظر را به اسم Distance و در قسمت Output backlink raster  فایل مورد نظر را به اسم Dirction ذخیره نمائید .

در نهایت Ok کنید. مشاهده می کنید که دولایه‌ی جدید به قسمت Table of Contents اضافه شده است. لایه‌ی Direction را خاموش نمائید . لایه‌ی Distance نشان می دهد که هر چقدر از منبع جریان دور می‌شود هزینه ها به چه نحوی افزایش می یابند.

حال لایه‌ی Distanee را خاموش کنید و لایه‌ی Direction را روشن نمائید . این لایه بر حسب Total Cost مشخص می‌کند که در کدام یک از مناطق برای عبور مسیر جریان برق کم هزینه تر می باشد.

یافتن بهترین مسیر برای انتقال خطوط برق

یافتن کمترین هزینه‌ی مسیر(Least Cost Path)

مرحله نهم : در این مرحله می خواهیم کمترین هزینه‌ی مسیر(Least Cost Path)را پیدا کنیم . برای این کار پنجره ی Search را باز نموده و عبارت Cost Path را تایپ نمائید . گزینه مورد نظر را انتخاب کنید.

پنجره ای باز شده را مطابق شکل زیر تکمیل نمائید. توجه داشته باشید که در قسمت Output raster به داخل فوادر Optimize Scratch رفته و به اسم NewPath ذخیره نمائید.

در نهایت Okکنید . لایه‌ی Direction را خاموش نمائید . لایه ای به اسم NewPath به قسمت Table of Contents اضافه شده است . مسیر نشان داده شده  بر روی نقشه مسلماً بهترین مسیر برای انتخاب می باشد که بین دو ایستگاه Jamul Substation , Otay Valley Power Plant قرار می گیرد.

مرحله نهایی یافتن بهترین مسیر برای انتقال خطوط برق

مرحله دهم: لایه‌ی Cost Layer را خاموش کنید و لایه های Hillshade Lakes را روشن نمائید . مسیر انتخابی بر روی نقشه کمی کوچک می باشد و باید اندازه ای آن را کمی تغییر دهیم تا درمنطقه‌ی مورد نظر مورد مطالعه به خوبی معلوم باشد. برای انجام این امر ابتدا آن را به vector تبدیل می کنیم که بتوانیم تغییرات را بهتر در آن اعمال نمائیم. در قسمت Serch عبارت Raster to Polyline  را تایپ کرده و گزینه مورد نظر را انتخاب کنید .

در پنجره ی باز شده در قسمت Input raster گزینه‌ی NewPath را انتخاب نمائید. در قسمت Output Polyline Features به داخل فایل Optimize Scratch.gdb رفته و به اسم ShortestPath ذخیره نمائید . مابقی گزینه ها را به صورت پیش فرض رها کرده و Ok کنید . بر روی لایه ی ایجاد شده راست کلیک کنید و گزینه ی Layer Properties را انتخاب نمائید. درTab ، symbology بر روی Line Symbol کلیک کرده و به طور مثال گزینه Total Road را انتخاب کنید . در قسمت Width اندازه ی پهنای آن را به طور مثال ۳ قرار بدهید و در نهایت هردو پنجره موجود را okکنید .