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數據來源：北京數慧
2022-12-19
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能源是人類文明進步的重要物質基礎和動力，攸關國計民生和國家安全。今年1月底，國家“十四五”發展規劃中提出要構建現代能源體系，其中一項重要工作是“積極推動工業園區、經濟開發區等屋頂光伏開發利用，推廣光伏發電與建筑一體化應用。”
此前，多部門、多地區已紛紛出臺各類政策，支持光伏行業的發展。2021年11月，工信部印發《“十四五”工業綠色發展規劃》，要求鼓勵工廠、園區開展工業綠色低碳微電網建設，發展屋頂光伏、分散式風電、多元儲能、高效熱泵等，推進多能高效互補利用。
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2021年6月，國家能源局印發《關于報送整縣（市、區）屋頂分布式光伏開發試點方案的通知》，對試點區域要求黨政機關建筑屋頂總面積可安裝光伏發電比例不低于50%；學校、醫院、村委會等公共建筑屋頂總面積可安裝光伏發電比例不低于40%；工商業廠房屋頂總面積可安裝光伏發電比例不低于30%；農村居民屋頂總面積可安裝光伏發電比例不低于20%。
屋頂光伏作為典型的清潔能源類型之一，分布式光伏具有投資小、建設快等特點，可以有效解決能源短缺的農村地區和負荷密度高的工業區用電問題。建筑物屋頂是分布式光伏設施建設的重要載體，建筑物的數量直接關系著分布式光伏的建設潛力，因而監測和分析全國建筑的空間分布對分布式光伏的規劃建設具有重要價值。
北京數慧基于深厚的深度學習、圖像識別技術應用經驗和多年的自然資源行業業務積累，建立業務驅動的技術研發模式，充分利用多光譜、高光譜等多源衛星遙感影像及自然資源調查監測成果，在計算機智能識別與提取算法支撐下，開展建筑屋頂分布式光伏應用工作實施方案的探索研究。
方案通過對城鎮住宅類及非住宅類房屋、農村房屋建筑建立解譯知識庫，并對獨棟建筑屋頂、車棚頂等各種不同類型的建筑屋頂進行樣本勾畫并建立樣本庫，構建初始解譯模型。根據初始模型的解譯結果進行樣本補采，然后對模型進行升級迭代。
迭代后的模型精度達到91%左右，可精確獲取區域范圍內建筑物（區）的數量、空間分布、屋頂結構、屋頂面積，掌握可承載分布式光伏的建筑區（物）的底數；可將建筑物（區）落實到地塊，便于構建建筑物（區）和分布式光伏建設的動態監測機制，即時掌握分布式光伏項目的建設進度；通過分析比對預估可利用光伏開發的屋頂面積，進而根據光伏組件選型鋪設光伏板，最后計算得到預估的光伏可開發容量。
根據相關資料，北京數慧對可安裝光伏的建構筑物屋頂的房屋類型、房屋面積、房屋附屬物、光伏板朝向、屋頂傾斜角、屋面材質、屋頂類型、屋頂承載力、數量和間距等進行了梳理和分類。
比如，房屋面積要求大于20平米，因為平屋頂安裝3KW光伏電站一般需要30平米，斜坡屋頂20平米即可。屋面材質一般分為：水泥屋頂、彩鋼板屋頂、瓦式屋頂。屋頂類型又可分為平屋頂（屋面坡度小于5%）、斜坡屋頂、曲面屋頂、多波式屋頂等。
我國城鎮住宅房屋建筑形式具有多樣性、地域性等特點。一般住宅房屋在遙感影像上表現為集中，房屋建筑排列整齊，屋頂一般為人字形或者平頂。
現代非住宅類房屋建筑風格受到時代政治、社會、經濟、建筑材料和建筑技術等影響。從遙感影像特征上看，一般房屋建筑頂面表現為圓弧形、單斜頂、尖頂形、梯形或者寶塔形等特征。
我國各地區的自然環境和人文情況不同，各地農村房屋建筑呈現多樣化的面貌特征。
主要針對獨棟建筑屋頂、車棚頂進行樣本勾畫。
多層及以上房屋建筑樣本勾畫：以屋頂邊界進行采集，在分辨率足夠高的情況下，需要把凹槽和凸出都標注出來。以下截圖為典型示例：
低矮建筑連片區域屋頂樣本勾畫：低矮建筑集中連片區域，房屋顆粒通常較小，密度較大，在樣本采集工作中仍以房屋屋頂面進行采集，且扣除內部庭院。以下截圖為典型示例：
通過在線訓練及解譯系統，對勾畫的樣本進行模型訓練，分析解譯結果。解譯不好的區域，需補充適量的樣本，進行模型迭代。目前迭代后的單體建筑模型，模型精度為91%左右。
POI屬性掛接主要是針對自動解譯的房屋屋頂成果，借助爬蟲軟件爬取的網絡POI數據，對建筑房屋進行行業類型分類，有利于統計各行業類型建筑屋頂分布式光伏的安排比例。比如：遙感+農業、遙感+工業、遙感+商業、遙感+學校等行業類型。
為了使自動化解譯的效果達到項目成果要求，需要對自動化解譯的單體建筑屋頂成果進行專項后處理。后處理流程主要包含：矢量簡化、偏移曲線、多部件打散、建筑共線簡化、坐標轉換、建筑重疊處理等。
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