海洋能报告发布,GISBox盘点三类海上能源三维数据
2026年10月25日 18:39

风电、潮汐与波浪,三类场址的数据差别

海洋能项目的前期工作,绕不开场址。海上风电看风资源与海底条件,潮汐和潮流能看水道地形与流速,波浪能看波候与系泊条件。三类场址都要建三维数据,但关注的图层和精度并不一样。把差别看清楚,才能判断哪些数据必须实测,哪些可以先用水文和地形资料过渡。下面分三类说明,再收拢到共通的处理流程。

山脊上的风力发电机组与盘山道路航拍

1 三类场址的数据需求不一样

海洋能不是一种资源。风电靠风轮捕获动能,潮汐和潮流靠水道中的水流,波浪能靠海面的起伏。资源形态不同,设备形态就不同,对地形、水深和海洋动力条件的要求也跟着变。用一套数据模板套三类项目,前期勘测很容易做偏。

1.1 固定式与漂浮式的差别

固定式基础要落在海床上,海底地形和地质条件直接决定基础型式与施工方式。漂浮式基础通过系泊系统定位,关注的是水深、海床锚固点和系泊半径。两者对海底地形的精度要求不同,固定式更细,漂浮式更看重区域范围和障碍物分布。

1.2 潮流与波浪的差异

潮流能关心流速的垂向分布和流向的稳定性,水道断面和地形起伏会改变流速。波浪能关心波高、周期和波向的长期分布,设备布置还要考虑波浪的绕射和相互遮挡。一个偏重水下地形,一个偏重海面动力,数据来源和观测方式都不一样。国家能源局在官网发布的海洋能相关文件,可以作为政策与统计口径的参考。

2 海上风电要准备哪些空间资料

风电场的三维数据,核心是把机位、海缆和升压站放在准确的位置上。风资源数据通常来自测风塔或激光雷达,属于点或剖面数据,最终要落到机位坐标上使用。

2.1 机位与海底地形

机位坐标来自微观选址成果,海底地形来自多波束测深。两者叠加后,要检查机位处的水深、坡度和障碍物。海缆路由经过的区域,还需要侧扫声呐或浅地层剖面资料,确认没有礁石、沉船和管线交叉。数据精度按施工要求确定,前期可以用较低精度做方案,施工图阶段必须补测。测深成果的坐标系统与深度基准要在图面上注明,避免和设计坐标混用。

2.2 集电线路与升压站

集电线路连接风机与升压站,路径选择受水深、地质和航道影响。三维场景里把海缆路由、登陆点和升压站平台放在一起,能直观看到交叉和跨越关系。升压站模型不必做到构件级,但平台尺寸、标高和吊装空间要准确,方便施工船舶模拟停靠。

3 潮汐与潮流能关注什么

潮汐能电站多建在潮差较大的海湾,潮流能机组多放在流速较高的水道。两类项目都依赖水道地形,但关注的尺度不同。潮汐能看库容和潮差,潮流能看断面流速和湍流。

3.1 水道地形与流速分布

水道地形要能反映深槽、浅滩和岸线变化,建议使用近期测深成果,并与历史资料对比冲淤趋势。断面测量要覆盖机组布置区,不能只测一条轴线。流速数据来自 ADCP 观测或数值模拟,落到三维场景里可以按垂向分层展示。机组布置位置要避开流速过低和湍流过强的区域,这些判断都依赖地形与流速的叠加。

3.2 设备基础与检修通道

潮流能机组的基础形式与海底地质密切相关,坐底式、桩基式和漂浮式对地形的要求不同。检修通道要考虑船舶靠泊、吊装和人员上下,三维场景里能把平台、栈桥和航道一起检查。岸上变电站与海上升压设施的位置,也要在同一坐标系里核对。通道宽度按最大检修船舶确定,转弯半径同样要留足。

风机、光伏阵列与公路沿山地展开的远景

4 波浪能装置怎么表达

波浪能装置形式多样,有点吸收式、振荡水柱式和越浪式。装置本身可以做简化模型,但系泊、锚固和阵列关系必须表达清楚,否则后期布置容易相互干扰。

4.1 系泊与锚固

系泊系统连接装置与海床锚固点,涉及锚链长度、悬垂形态和回转半径。三维场景里把锚点、锚链走向和装置工作位置画出来,可以检查相邻装置是否碰撞,也能核对锚固点是否落在合适的地质区域。锚链与海床接触的段落,还要避开珊瑚和管线保护区。锚固点位置需要地质勘察支持,不能只按图面距离确定。

4.2 阵列布置的间距

阵列布置要在发电量与相互干扰之间找平衡。装置间距过小,波浪能量被前排放取,后排效率下降;间距过大,海缆和系泊成本上升。三维场景的作用,是把间距、朝向和水深放在一起看,再结合波浪数值模拟结果调整。布置方案通常要迭代几轮,模型要能快速替换。阵列规模较大时,先用简化体块排布,确定后再换成精细模型。

5 三类数据的共通处理流程

三类项目的对象不同,处理流程可以共用。先把坐标和高程统一,再按对象切片,再通过服务发布给设计、施工和运维使用。流程固定下来,换项目时只需替换数据。

5.1 坐标与高程统一

平面坐标常用 CGCS2000 或工程坐标,高程涉及 1985 国家高程基准和理论最低潮面。水深数据要明确是相对哪个基准,符号方向如何。坐标转换参数可以从 EPSG 数据库 核对,项目采用值仍需与设计单位确认。统一之后再做叠加,避免出现整体偏移。设计坐标与测绘坐标并存时,转换参数要随成果一起交付。

5.2 切片与服务发布

地形转 Terrain 或 3DTiles,影像转 WMTS,设施模型转 3DTiles,矢量要素用 WFS 或 MVT。GISBox 基础版可免费完成 GeoTIFF 地形切片、影像切片、通用模型切片和点云切片,并通过内置服务分发 WMTS、WMS、WFS、MVT 与 3DTiles;RVT、IFC、DWG 等设计模型切片属企业版能力,具体以官网定价页为准。具体操作可参考 GISBox 图文教程。

与会人员在屏幕前讨论沿江区域三维场景

6 项目前期怎么用这些数据

前期阶段的数据不必追求施工级精度,但要能支撑场址比选和方案论证。把三类场址放在同一套评价框架里,比单看某一类资源更容易做出判断。

6.1 准备清单

1)资源数据:风速、流速、波高与周期的观测或模拟成果。

2)地形数据:多波束测深、侧扫声呐、浅地层剖面。

3)设施模型:机组、基础、系泊、升压站与海缆路由。

4)环境约束:航道、保护区、渔业用海、军事用海。

5)坐标基准:平面系统、高程基准、深度基准及参数。

6)成果要求:精度、分层、命名、发布协议。

7)运维接口:监测数据接入方式与更新频率。

6.2 这些情况先别急着上

资源观测不足一年的,先把观测补足,不要用短期数据下结论。场址范围尚未确定、政策条件不明的,先做桌面研究。只需要几张效果图的汇报,用简化模型加影像底图即可,不必建完整三维场景。设备选型还没定的时候,模型先做占位,等方案稳定再细化。

6.3 验收看什么

看机位或机组位置与坐标成果是否一致,看水深与地形是否吻合实测,看设施模型与海底是否穿插,看服务在常用浏览器里能否正常加载。再核对一遍数据来源和观测时间,避免用多年前的资料支撑当前方案。

常见问题(FAQ)

FAQ-1 没有实测流速,能做潮流能选址吗

可以做初步筛选,但不能作为机组布置依据。数值模拟能给出流场分布,精度依赖地形和边界条件。建议先用模拟结果缩小范围,再在候选位置布放 ADCP 观测,至少覆盖一个大潮和小潮周期。

FAQ-2 风机模型需要做到构件级吗

看用途。用于微观选址和施工模拟时,塔筒、机舱、叶轮的尺寸和吊装空间要准确,内部构件可以简化。用于运维培训时,才需要更细的部件模型。多数场址比选阶段,外观级模型加准确的基础尺寸就够用。

FAQ-3 阵列怎么在图上排布

先按主波向确定布置方向,再结合水深和系泊半径确定间距。把装置、锚点和海缆画在同一场景里,检查碰撞和交叉。排布方案要与波浪数值模拟反复对照,单靠图面距离判断容易忽略能量遮挡。

FAQ-4 三类数据能放在同一个场景里吗

可以,前提是坐标和高程基准统一。三类项目的设施形态不同,建议分层管理,用图层开关切换。图层命名与底图保持一致,后续接入监测数据时不用重新组织。共用底图能减少重复建设,也方便在同一海域比较不同能源形式的用海关系。

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最后核校:2026-10-25。