Инструмент Графики солнечного излучения (Solar Radiation Graphics) (Spatial Analyst)
Резюме
Создает растровые представления полусферических карт видимости, солнца и неба, которые используются в вычислениях прямого, рассеянного и совокупного солнечного излучения.
Использование
-
Выходные данные инструмента Графика солнечного излучения (Solar Radiation Graphics) – растровые представления, которые не являются картами, соответствующие выходным данным анализа площадного и точечного солнечного излучения. Скорее, это представления направлений на полусфере относительно линий, идущих вверх из заданного местоположения. В проекции полусферы центр соответствует зениту, край круговой «карты», соответствует горизонту, а угол относительно зенита пропорционален радиусу. Полусферические проекции не имеют географической системы координат; координаты нижнего левого угла - 0,0.
-
Непрактичным будет хранить значения видимости для всех местоположений на ЦМР, следовательно, когда входные значения не заданы, для центра входного растра поверхности создается единое представление видимости. Когда заданы входные точечные объекты либо файл местоположений, для каждого входного местоположения создается несколько растров видимости. Когда задано несколько входных местоположений, выходной формат по умолчанию - стек гридов ESRI, который содержит несколько каналов, соответствующих видимости для каждого местоположения.
-
Входные местоположения могут быть представлены таблицей INFO, файлом формата .dbf, таблицей Access, либо файлом текстовой таблицы.
-
Выходные растры графического представления не используют параметры экстента и размера ячейки. Выходные экстенты всегда соответствуют размеру неба/разрешению, а их размер ячейки равен единице. Однако основной анализ будет использовать параметры среды, и это может повлиять на результаты значений видимости.
-
Могут быть построены один или два растра карты солнца, в зависимости от того, включает ли настройка времени перекрывающиеся в течение года положения солнца. Когда создается две карты солнечного неба, одна представляет период между зимним и летним солнцестоянием (с 22-го декабря по 22-ое июня), а вторая - период между летним солнцестоянием и зимним солнцестоянием (с 22-го июня по 22-ое декабря). Когда создается несколько карт солнца, выходные данные по умолчанию - стек гридов ESRI. Если выходные данные будут добавлены в ArcMap, будет отображаться только первый канал.
-
Широта изучаемой области (единицы измерения: десятичные градусы, значения положительные для северного полушария и отрицательные для южного полушария).
Методика анализа разработана только для ландшафтов локального уровня, поэтому рекомендуется для всей ЦМР использовать одно значение широты. Для больших наборов данных (например, штатов, стран или континентов), на разных широтах (отличающихся более, чем на 1 градус) результаты инсоляции будут значительно различаться. Для анализа более обширных географических регионов, необходимо разделить изучаемую территорию на зоны с различными широтами.
-
Для входных растров поверхности с заданной пространственной привязкой, автоматически вычисляется средняя широта; в противном случае, широта, по умолчанию, будет задана равной 45 градусам. Если вы работаете с входным слоем, используется пространственная привязка фрейма данных.
-
Размер неба определяется разрешением растров видимости, карты неба и карты солнца, которые используются в вычислениях радиации (единицы измерения: ячейки на одну сторону) Это перевернутые полусферические растровые представления неба, которые не привязаны к географической системе координат. Эти гриды представляют собой квадраты (равное количество строк и столбцов).
Увеличение размера неба повышает точность вычислений, но также значительно увеличивает время, необходимое на выполнение вычислений.
-
Если параметр дневной интервал маленький (например, < 14 дней), то следует использовать больший размер неба. В ходе анализа для вычисления прямого излучения для представления положения солнца (траекторий движения солнца для конкретных временных периодов) используется карта солнца (определяемая размером неба). При еще меньших интервалах (в днях), если разрешение размера неба недостаточно велико, траектории солнца могут перекрываться, в результате чего для этих траекторий радиация будет равна нулю или ее величины будут незначительны. Увеличение разрешения дает более точный результат.
-
Максимальное значение размера неба – 10000. Значение 200 – это значение по умолчанию, и оно достаточно для больших ЦМР с большими временными интервалами (например, > 14 дней). Значение размера 512 достаточно для вычислений в местоположении точки, где время вычисления – менее важная проблема. В меньших дневных интервалах (например, < 14 дней), рекомендуется использовать большие значения. Например, чтобы вычислить инсоляцию для местоположения на экваторе с временным интервалом = 1 день, рекомендуется использовать размер неба, равный 2800 или выше.
-
Рекомендуется использовать временные интервалы длиннее 3 дней, так как траектории движения солнца в пределах трех дней, как правило, пересекаются, в зависимости от размера неба и времени года. Для вычислений инсоляции за весь год с месячным интервалом, временной интервал, выраженный в днях, не используется, и программа внутренне применяет интервалы календарного месяца. Значение, предлагаемое по умолчанию, равно 14.
-
Поскольку вычисления видимости могут быть достаточно интенсивными, для целого ряда заданных направлений вычислений отслеживаются только горизонтальные углы. Действительные значения должны быть множителями 8 (8, 16, 24, 32 и так далее). Как правило, для областей с мягким рельефом подходит значение 8 или 16, в то время как значение 32 должно быть использовано для территорий с сильно расчлененным рельефом. Значение, предлагаемое по умолчанию, равно 32.
-
Число необходимых направлений вычислений связано с разрешением входной ЦМР. Модель земной поверхности с разрешением 30 м обычно представляет довольно сглаженную поверхность, следовательно, для большинства ситуаций достаточно использовать меньшее количество направлений (16 или 32). Для ЦМР с более высоким разрешением, и в особенности, для тех случаев, когда в ЦМР отражены искусственные структуры, количество направлений необходимо увеличить. Увеличение количества направлений повысит точность, но при этом возрастет и время, необходимое на выполнение вычислений.
Синтаксис
Параметр | Объяснение | Тип данных |
in_surface_raster |
Входной растр рельефа поверхности. | Raster Layer |
in_points_feature_or_table (дополнительно) |
Входной класс точечных объектов или таблица, определяющая местоположения, для которых будет выполнен анализ солнечного излучения. | Feature Layer | Table View |
sky_size (дополнительно) |
Разрешение или размер неба для гридов видимости, карты неба и карты солнца. Единицами являются ячейки. По умолчанию будет создан растр размером 200 x 200 ячеек. | Long |
height_offset (дополнительно) |
Высота (в метрах) над поверхностью ЦМР, для которой будут выполнены вычисления. Смещение по высоте будет применено ко всем входным местоположениям. | Double |
calculation_directions (дополнительно) |
Число азимутных направлений, используемых при вычислении видимости. Действительные значения должны быть множителями 8 (8, 16, 24, 32 и так далее). Значение по умолчанию – 32 направления; это значение хорошо подходит для сложной топографии. | Long |
latitude (дополнительно) |
Широта изучаемой области. Единицы – десятичные градусы, где положительные значения – для северного полушария, а отрицательные – для южного. Для входных растров поверхности, имеющих пространственную привязку, автоматически вычисляется средняя широта; в противном случае, значение широты по умолчанию будет равно 45 градусам. | Double |
time_configuration (дополнительно) |
Задает конфигурацию времени (период), используемую для вычисления солнечного излучения. Время (Time) используются для определения конфигурации времени. Существуют различных конфигурации типов времени Время внутри дня, Время множества дней, Время особых дней, и Время целого года. Ниже приведены формы:
По умолчанию конфигурация времени – TimeMultiDays, где start_day равен 5, а end_day равен 160, для текущего года по Юлианскому календарю. | Time configuration |
day_interval (дополнительно) |
Временной интервал в течение года (единицы: дни) используется для вычисления секторов неба для карты солнечного освещения. Значение по умолчанию равно 14 дням (две недели). | Long |
hour_interval (дополнительно) |
Временной интервала в течение года (единицы: часы) используется для вычисления секторов неба для карты солнечного освещения. Значение, предлагаемое по умолчанию, равно 0.5. | Double |
out_sunmap_raster (дополнительно) |
Выходной растр карты солнца. Выходной растр представляет траектории движения солнца, или изменение видимого положения солнца с течением времени. Выходной растр имеет то же разрешение, что и растры видимости и карты неба. | Raster Dataset |
zenith_divisions (дополнительно) |
Число делений, используемых для создания секторов неба на карте неба. Значение по умолчанию равно восьми делениям (относительно зенита). Значения должны быть больше нуля и меньше, чем половина значения размера неба. | Long |
azimuth_divisions (дополнительно) |
Число делений, используемых для создания секторов неба на карте неба. Значение по умолчанию равно восьми делениям (относительно севера). Корректное значение должно быть кратно 8. Значения должны быть больше нуля и меньше 160. | Long |
out_skymap_raster (дополнительно) |
Выходной растр карты неба. Выходной растр строится путем разделения всего неба на серии секторов, определяемых делениями на основе значений зенита и азимута. Выходной растр имеет то же разрешение, что и растры видимости и карты солнца. | Raster Dataset |
Возвращено значение
Имя | Объяснение | Тип данных |
out_viewshed_raster |
Выходной растр видимости. Результирующее значение видимости для местоположения представляет, какие направления неба видимы, а какие скрыты. Этот параметр аналогичен виду на фотографиях перевернутой полусферы (рыбий глаз). | Raster |
Пример кода
На следующем скрипте Python Window показано, как использовать инструмент Графики солнечного излучения (Solar Radiation Graphics).
import arcpy
from arcpy import env
from arcpy.sa import *
env.workspace = "C:/sapyexamples/data"
outViewshedMap = SolarRadiationGraphics("elevation", "observers.shp", 200, 2, 32, 52,
TimeMultipleDays(2009, 91, 212), 14, 0.5,
"c:/sapyexamples/output/sunmap", 8, 8,
"c:/sapyexamples/output/skymap")
outViewshedMap.save("c:/sapyexamples/output/viewmap")
Создать видимость, карту солнца и карту неба, используемые при анализе солнечного излучения.
# Name: SolarRadiationGraphics_Ex_02.py
# Description: Derives raster representations of a hemispherical viewshed,
# sunmap, and skymap, which are used in the calculation of direct, diffuse,
# and global solar radiation.
# Requirements: Spatial Analyst Extension
# Import system modules
import arcpy
from arcpy import env
from arcpy.sa import *
# Set environment settings
env.workspace = "C:/sapyexamples/data"
# Set local variables
inRaster = "elevation"
pntFC = "observers.shp"
skySize = 200
zOffset = 2
directions = 32
latitude = 52
timeConfig = TimeMultipleDays(2009, 91, 212)
dayInterval = 14
hourInterval = 0.5
outSunMap = "c:/sapyexamples/output/sunmap"
zenDivisions = 8
aziDivisions = 8
outSkyMap = "c:/sapyexamples/output/skymap"
# Check out the ArcGIS Spatial Analyst extension license
arcpy.CheckOutExtension("Spatial")
# Execute SolarRadiationGraphics
outViewshedMap = SolarRadiationGraphics(inRaster, pntFC, skySize, zOffset,
directions, latitude, timeConfig,
dayInterval, hourInterval, outSunMap,
zenDivisions, aziDivisions, outSkyMap)
# Save the output
outViewshedMap.save("c:/sapyexamples/output/viewmap")