r.sungrass - Online en la nube

PROGRAMA:

NOMBRE

r.sol - Modelo de irradiación e irradiación solar.
Calcula mapas ráster de irradiación solar directa (haz), difusa y reflejada para un día determinado,
latitud, superficie y condiciones atmosféricas. Parámetros solares (p. Ej. Amanecer, atardecer
horas, declinación, irradiancia extraterrestre, duración de la luz del día) se guardan en el mapa
archivo de historial. Alternativamente, se puede especificar una hora local para calcular la incidencia solar.
mapas ráster de ángulo y / o irradiancia. El efecto de sombra de la topografía es opcionalmente
incorporado.

PALABRAS CLAVE

trama, solar, energía solar, sombra

SINOPSIS

r.sol
r.sol --ayuda
r.sol [-pm] elevación=cadena [aspecto=cadena] [valor_de_aspecto=flotar] [pendiente=cadena]
[pendiente_valor=flotar] [izquierda=cadena] [valor_enlace=flotar] [albedo=cadena]
[valor_albedo=flotar] [lat=cadena] [long=cadena] [coef_bh=cadena]
[coef_dh=cadena] [nombre_base_horizonte=nombre base] [paso_horizonte=flotar] [incidente=cadena]
[haz_rad=cadena] [diferencia_rad=cadena] [refl_rad=cadena] [glob_rad=cadena]
[tiempo_insol=cadena] day=entero [paso=flotar] [declinación=flotar] [time=flotar]
[distancia_paso=flotar] [nparticiones=entero] [tiempo_civil=flotar] [-exagerar]
[-ayuda] [-verboso] [-tranquilo] [-ui]

Banderas
-p
No incorpore el efecto de sombra del terreno

-m
Utilice la versión del programa con poca memoria

--Sobrescribir
Permitir que los archivos de salida sobrescriban los archivos existentes

--ayuda
Resumen de uso de impresión

--verboso
Salida del módulo detallado

--tranquilo
Salida de módulo silencioso

--ui
Forzar el inicio del cuadro de diálogo GUI

parámetros:
elevación=cadena [requerido]
Nombre del mapa ráster de elevación de entrada [metros]

aspecto=cadena
Nombre del mapa de aspecto de entrada (aspecto del terreno o acimut del panel solar) [decimal
grados]

valor_de_aspecto=flotar
Un solo valor de la orientación (aspecto), 270 es el sur
Por defecto: 270

pendiente=cadena
Nombre del mapa ráster de pendiente de entrada (pendiente del terreno o inclinación del panel solar) [decimal
grados]

pendiente_valor=flotar
Un solo valor de inclinación (pendiente)
Por defecto: 0.0

izquierda=cadena
Nombre del mapa ráster de entrada del coeficiente de turbidez atmosférica de Linke [-]

valor_enlace=flotar
Un valor único del coeficiente de turbidez atmosférica de Linke [-]
Por defecto: 3.0

albedo=cadena
Nombre del mapa ráster de entrada del coeficiente de albedo del suelo [-]

valor_albedo=flotar
Un valor único del coeficiente de albedo fundamental [-]
Por defecto: 0.2

lat=cadena
Nombre del mapa ráster de entrada que contiene latitudes [grados decimales]

long=cadena
Nombre del mapa ráster de entrada que contiene longitudes [grados decimales]

coef_bh=cadena
Nombre del mapa ráster de entrada del coeficiente de radiación del haz del cielo real (nube espesa) [0-1]

coef_dh=cadena
Nombre del mapa ráster de entrada del coeficiente de radiación difusa (neblina) del cielo real [0-1]

nombre_base_horizonte=nombre base
El nombre base del mapa de entrada de información del horizonte

paso_horizonte=flotar
Tamaño de paso de ángulo para horizonte multidireccional [grados]

incidente=cadena
Mapa ráster de ángulo de incidencia de salida (solo modo 1)

haz_rad=cadena
Irradiancia del haz de salida [Wm-2] (modo 1) o mapa ráster de irradiación [Wh.m-2.día-1] (modo
2)

diferencia_rad=cadena
Irradiancia difusa de salida [Wm-2] (modo 1) o mapa ráster de irradiación [Wh.m-2.day-1]
(modo 2)

refl_rad=cadena
Irradiancia reflejada del suelo de salida [Wm-2] (modo 1) o mapa ráster de irradiación
[Wh.m-2.día-1] (modo 2)

glob_rad=cadena
Salida de irradiancia / irradiación global (total) [Wm-2] (modo 1) o
mapa ráster de irradiación / irradiación [Wh.m-2.día-1] (modo 2)

tiempo_insol=cadena
Mapa ráster de tiempo de insolación de salida [h] (solo modo 2)

day=entero [requerido]
No. de día del año (1-365)
Opciones: 1 - 365

paso=flotar
Intervalo de tiempo al calcular las sumas de radiación durante todo el día [horas decimales]
Por defecto: 0.5

declinación=flotar
Valor de declinación (anula el valor calculado internamente) [radianes]

time=flotar
Hora local (solar) (se configurará solo para el modo 1) [horas decimales]
Opciones: 0 - 24

distancia_paso=flotar
Coeficiente de paso de la distancia de muestreo (0.5-1.5)
Por defecto: 1.0

nparticiones=entero
Leer los archivos de entrada en este número de fragmentos
Por defecto: 1

tiempo_civil=flotar
Valor de la zona horaria civil, si no hay ninguno, la hora será la hora solar local

DESCRIPCIÓN

r.sol calcula mapas ráster de radiación solar reflejada por haz (directo), difuso y reflejado en el suelo
para un día, latitud, superficie y condiciones atmosféricas dadas. Parámetros solares (por ejemplo, tiempo
de salida y puesta del sol, declinación, irradiancia extraterrestre, duración de la luz del día) son
almacenados en los archivos históricos de los mapas resultantes. Alternativamente, la hora local puede ser
especificado para calcular el ángulo de incidencia solar y / o mapas ráster de irradiancia. La sombra
El efecto de la topografía se incorpora por defecto. Esto se puede hacer internamente por
cálculo del efecto de sombreado directamente desde el modelo de elevación digital o por
especificando mapas ráster de la altura del horizonte que es mucho más rápido. Estos raster de horizonte
Los mapas se pueden calcular utilizando r.horizon.

Para las coordenadas de latitud-longitud, se requiere que el mapa de elevación esté en metros. los
las reglas son:

· Coordenadas lat / lon: elevación en metros;

· Otras coordenadas: elevación en la misma unidad que las coordenadas este-norte.
La geometría solar del modelo se basa en los trabajos de Krcho (1990), posteriormente mejorado por
Jenco (1992). Las ecuaciones que describen la posición Sol-Tierra, así como una interacción de
la radiación solar con la atmósfera se basaron originalmente en las fórmulas sugeridas por
Kitler y Mikler (1986). Este componente fue actualizado considerablemente por los resultados y
sugerencias del grupo de trabajo coordinado por Scharmer y Greif (2000) (este algoritmo
podría ser reemplazado por la biblioteca de algoritmos SOLPOS incluida en GRASS dentro del comando r.sunmask).
El modelo calcula los tres componentes de la radiación global (haz, difuso y reflejado)
para las condiciones de cielo despejado, es decir, sin tener en cuenta el espacio y el tiempo
variación de nubes. La extensión y resolución espacial del área modelada, así como
integración a lo largo del tiempo, están limitadas solo por la memoria y los recursos de almacenamiento de datos. los
El modelo está construido para satisfacer las necesidades de los usuarios en varios campos de la ciencia (hidrología, climatología,
ecología y ciencias ambientales, fotovoltaica, ingeniería, etc.) para continental,
regional hasta las escalas de paisaje.

El modelo considera un efecto de sombra de la topografía local a menos que se apague con
el -p bandera. r.sol funciona en dos modos: en el primer modo calcula para el conjunto local
tiempo un ángulo de incidencia solar [grados] y valores de irradiancia solar [Wm-2]. En el segundo
modo las sumas diarias de radiación solar [Wh.m-2.día-1] se calculan dentro de un día establecido. Por un
La secuencia de comandos de los dos modos se puede utilizar por separado o en una combinación para proporcionar estimaciones.
para cualquier intervalo de tiempo deseado. El modelo tiene en cuenta la obstrucción del cielo por el relieve local.
características. Varios parámetros solares se guardan en los archivos históricos de los mapas resultantes, que
se puede ver con el comando r.info.

El mapa ráster del ángulo de incidencia solar incidente se calcula especificando un mapa ráster de elevación
elevación, mapa ráster de aspecto aspecto, mapa ráster de inclinación de la pendiente Pendiente, dado el día day
y hora local time. No es necesario definir la latitud para ubicaciones con
proyección / sistema de coordenadas definido (compruébelo con el comando g.proj). Si usted tiene
proyección indefinida, sistema (x, y), etc., entonces la latitud se puede definir explícitamente para
grandes áreas por mapa ráster de entrada latín con valores de latitud interpolados. Todo ráster de entrada
los mapas deben ser mapas ráster de punto flotante (FCELL). Los datos nulos en mapas se excluyen del
cálculo (y también acelerar el cálculo), por lo que cada mapa ráster de salida contendrá
datos nulos en celdas de acuerdo con todos los mapas ráster de entrada. El usuario puede utilizar el comando r.null para
crear / restablecer un archivo nulo para sus mapas ráster de entrada.
El día especificado day es el número del día del año general donde el 1 de enero es el día
n. ° 1 y el 31 de diciembre es 365. Hora time debe ser una hora local (solar) (es decir, NO una hora de zona,
ej. GMT, CET) en sistema decimal, ej. 7.5 (= 7h 30m AM), 16.1 = 4h 6m PM.

El solar declinación El parámetro es una opción para anular el valor calculado por el
Rutina interna para el día del año. El valor de la latitud geográfica se puede establecer como
una constante para toda la región calculada o, como opción, una cuadrícula que representa espacialmente
valores distribuidos en una gran región. La latitud geográfica también debe estar en decimal
sistema con valores positivos para el hemisferio norte y negativos para el sur. En
principio similar el factor de turbidez de Linke (izquierda, lin ) y suelo albedo (albedo, blanco)
se puede ajustar.

Además de las radiaciones de cielo despejado, el usuario puede calcular una radiación de cielo real (haz, difusa)
usando coef_bh y coef_dh mapas ráster de entrada que definen la fracción de los respectivos
Radiaciones de cielo despejado reducidas por factores atmosféricos (por ejemplo, nubosidad). El valor es
entre 0-1. Por lo general, estos coeficientes pueden obtenerse de un análisis meteorológico a largo plazo.
medidas proporcionadas como mapas ráster con distribución espacial de estos coeficientes
por separado para la radiación de haz y difusa (ver Suri y Hofierka, 2004, sección 3.2).

Los mapas ráster de irradiación solar o irradiancia haz_rad, diferencia_rad, refl_rad se calculan
por un día dado día, latitud latín, elevación elevación, Pendiente pendiente y aspecto aspecto
mapas ráster. Por conveniencia, el ráster de salida dado como glob_rad dará como resultado la suma de
los tres componentes de la radiación. El programa utiliza el factor de turbidez atmosférica de Linke y
coeficiente de albedo de suelo. Un valor único predeterminado del factor de Linke es lin= 3.0 y está cerca
el promedio anual para áreas rurales-urbanas. El factor Linke para una claridad absoluta
la atmósfera es lin= 1.0. Consulte las notas a continuación para obtener más información sobre este factor. La incidencia
El ángulo solar es el ángulo entre el horizonte y el vector del haz solar.

Los mapas de radiación solar para un día determinado se calculan integrando los datos relevantes
irradiancia entre las horas de salida y puesta del sol de ese día. El usuario puede establecer un mejor o
paso de tiempo más grueso utilizado para los cálculos de radiación de todo el día con el paso opción. La
valor predeterminado de paso es de 0.5 horas. Los pasos más grandes (por ejemplo, 1.0-2.0) pueden acelerar los cálculos
pero producen resultados menos fiables (y más irregulares). A medida que el sol se mueve a través de aprox. 15 °
del cielo en una hora, el valor predeterminado paso de media hora producirá pasos de 7.5 ° en el
datos. Para una salida relativamente suave con el sol colocado para cada grado de movimiento en el
cielo deberías configurar el paso a 4 minutos o menos. paso= 0.05 es equivalente a cada 3
minutos. Por supuesto, configurar el paso de tiempo para que sea muy fino aumenta proporcionalmente la
el tiempo de ejecución del módulo.

Las unidades de salida están en Wh por metro cuadrado por día determinado [Wh / (m * m) / día]. La incidencia
Los mapas de ángulo y de irradiancia / irradiación se calculan con la influencia del sombreado del relieve.
por defecto. También es posible calcularlos sin esta influencia utilizando el
bandera plana-p). ¡En zonas montañosas, esto puede conducir a resultados muy diferentes! El usuario
Debe tener en cuenta que tener en cuenta el efecto de sombra del relieve puede ralentizar la
velocidad de cálculo, especialmente cuando la altitud del sol es baja.

Al considerar el efecto de sombreado, la velocidad y precisión de los cálculos pueden ser
controlado por el distancia_paso parámetro, que define la densidad de muestreo a la que
La visibilidad de una celda de cuadrícula se calcula en la dirección de una trayectoria del flujo solar. Eso
también define el método por el cual se calcula la altitud del obstáculo. Al elegir un
distancia_paso menos de 1.0 (es decir, los puntos de muestreo se calcularán en distancia_paso *
distancia de tamaño de celda), r.sol toma la altitud del punto de cuadrícula más cercano. Valores superiores a 1.0
utilizará el valor de altitud máxima que se encuentra en los 4 puntos de cuadrícula circundantes más cercanos. los
valor por defecto distancia_paso= 1.0 debería dar resultados razonables para la mayoría de los casos (por ejemplo, en
DEM). los distancia_paso valor define un coeficiente de multiplicación para la distancia de muestreo.
Esta distancia de muestreo básica equivale al promedio aritmético de ambos tamaños de celda. los
los valores razonables están en el rango de 0.5 a 1.5. Los valores por debajo de 0.5 disminuirán y los valores
por encima de 1.0 aumentará la velocidad de cálculo. Los valores superiores a 2.0 pueden producir estimaciones
con menor precisión en relieve muy disecado. Las áreas completamente sombreadas están escritas en
la salida se asigna como valores cero. Las áreas con datos NULOS se consideran sin barrera con
efecto de sombra.

Los archivos históricos de los mapas se generan y contienen los siguientes parámetros enumerados utilizados en
el cálculo:
- Constante solar 1367 Wm-2
- Irradiancia extraterrestre en un plano perpendicular al rayo solar [Wm-2]
- día del año
- Declinación [radianes]
- Hora decimal (solo alternativa 1)
- Amanecer y atardecer (min-max) sobre un plano horizontal
- Duraciones de luz diurna
- Latitud geográfica (min-max)
- Factor de turbidez de Linke (min-max)
- Albedo de tierra (min-max)

El usuario puede utilizar un buen shellcript con día variable para calcular la radiación durante algún tiempo.
intervalo dentro del año (por ejemplo, vegetación o período de invierno). Elevación, aspecto y pendiente
los valores de entrada no deben reclasificarse en categorías más generales. Esto podría llevar a
resultados incorrectos.

OPCIONES

Actualmente, hay dos modos de r.sun. En el primer modo calcula la incidencia solar
mapas ráster de ángulo e irradiancia solar utilizando la hora local establecida. En el segundo modo diario
las sumas de irradiación solar [Wh.m-2.día-1] se calculan para un día específico.

NOTAS

La energía solar es un parámetro de entrada importante en diferentes modelos relacionados con la energía.
industria, paisaje, vegetación, evapotranspiración, deshielo o teledetección. Solar
Los mapas de ángulo de incidencia de rayos se pueden utilizar eficazmente en radiometría y topografía.
correcciones en terrenos montañosos y montañosos donde se deben realizar investigaciones muy precisas
realizado.

El modelo de radiación solar de cielo despejado aplicado en el r.sun se basa en el trabajo realizado
para el desarrollo del Atlas europeo de radiación solar (Scharmer y Greif 2000, Page et al.
2001, Rigollier 2001). El modelo de cielo despejado estima la radiación global a partir de la suma de
sus componentes de haz, difuso y reflejado. La principal diferencia entre la radiación solar.
modelos para superficies inclinadas en Europa es el tratamiento del componente difuso. En el
Clima europeo este componente es a menudo la mayor fuente de error de estimación. Tomando
teniendo en cuenta los modelos existentes y su limitación la Radiación Solar Europea
El equipo de Atlas seleccionó el modelo de Muneer (1990) porque tiene una base teórica sólida y, por lo tanto,
más potencial para una mejora posterior.

Los detalles de las ecuaciones subyacentes utilizadas en este programa se pueden encontrar en la referencia
literatura citada a continuación o libro publicado por Neteler y Mitasova: Open Source GIS: A GRASS
Enfoque SIG (publicado en Kluwer Academic Publishers en 2002).

Valores medios mensuales del coeficiente de turbidez de Linke para un clima templado en el
hemisferio norte (consulte la literatura de referencia para su área de estudio):

Mes Ene Feb Mar Abr May Jun Jul Ago Sep Oct Nov Dic Anual

montañas 1.5 1.6 1.8 1.9 2.0 2.3 2.3 2.3 2.1 1.8 1.6 1.5 1.90

rural 2.1 2.2 2.5 2.9 3.2 3.4 3.5 3.3 2.9 2.6 2.3 2.2 2.75

ciudad 3.1 3.2 3.5 4.0 4.2 4.3 4.4 4.3 4.0 3.6 3.3 3.1 3.75

industrial 4.1 4.3 4.7 5.3 5.5 5.7 5.8 5.7 5.3 4.9 4.5 4.2 5.00

Las mejoras planificadas incluyen el uso del algoritmo SOLPOS para geometría solar
cálculos y cálculo interno de aspecto y pendiente.

Solar time
Por defecto, r.sun calcula los tiempos como tiempo solar verdadero, por lo que el mediodía solar es siempre exactamente
12 en punto en todas partes de la región actual. Dependiendo de donde se encuentre la zona de interés
ubicado en la zona horaria relacionada, esto puede causar diferencias de hasta una hora, en algunos
casos (como el oeste de España) aún más. Además de esto, la compensación varía durante el año.
según la Ecuación del Tiempo.

Para superar este problema, el usuario puede utilizar la opción civil_time = in
r.sun para que utilice la hora del mundo real (reloj de pared). Por ejemplo, para Europa Central el
el desplazamiento de la zona horaria es +1, +2 cuando está en vigor el horario de verano.

Extracción of sombra mapas
Se puede extraer un mapa de sombras del mapa de ángulos de incidencia solar (incidout). Áreas
con valores cero están sombreados. Esto no funcionará si el -p se ha utilizado la bandera.

Ancha mapas y out of memoria problemas
Con un gran número de columnas y filas, r.sol puede consumir una cantidad significativa de memoria.
Si bien los mapas ráster de salida no se pueden particionar, los mapas ráster de entrada utilizan la
nparticiones parámetro. En caso de error de memoria insuficiente (ERROR: G_malloc: memoria insuficiente),
el nparticiones El parámetro se puede utilizar para ejecutar un cálculo segmentado que consume menos
memoria durante los cálculos. La cantidad de memoria por r.sol se estima de la siguiente manera:
# sin particiones de mapa ráster de entrada:
# requisitos de memoria: 4 bytes por celda ráster
# filas, columnas: filas y columnas de la región actual (averigüe con g.region)
# IR: número de mapas ráster de entrada sin mapas de horizonte
# O: número de mapas ráster de salida
memoria_bytes = filas * columnas * (IR * 4 + horizon_steps + OR * 4)
# con partición de mapa ráster de entrada:
memoria_bytes = filas * columnas * ((IR * 4 + horizon_steps) / nparticiones + OR * 4)

EJEMPLOS

Ejemplo de Carolina del Norte (considerando también proyectar sombras):
g.region ráster = elevación -p
# calcular los ángulos del horizonte (para acelerar el posterior cálculo de r.sun)
r.horizon elevación = paso de elevación = 30 zona de influencia = 200 nombre base = horangle \
distancia máxima = 5000
# pendiente + aspecto
r.lope.aspect elevación = elevación aspecto = aspecto.dem pendiente = pendiente.dem
# calcular la radiación global para el día 180 a las 2 p.m., utilizando la salida del horizonte r.
r.sun elevación = elevación horizon_basename = horangle horizon_step = 30 \
aspecto = aspecto.dem pendiente = pendiente.dem glob_rad = global_rad día = 180 hora = 14
# resultado: irradiación / irradiación global (total) de salida [Wm-2] para un día / hora determinados
r.univar global_rad

Cálculo de la irradiación diaria integrada para una región de Carolina del Norte para un determinado
día del año a 30m de resolución. Aquí el día 172 (es decir, 21 de junio en años no bisiestos):
g.region raster = elev_ned_30m -p
# considerando sombras proyectadas
r.sun elevación = elev_ned_30m linke_value = 2.5 albedo_value = 0.2 día = 172 \
haz_rad = b172 diff_rad = d172 \
refl_rad = r172 insol_time = it172
d. mon wx0
# mostrar mapa ráster de irradiación [Wh.m-2.day-1]
d rast pierna b172
# mostrar mapa ráster de tiempo de insolación [h]
d.rast.pierna it172
Podemos calcular el día del año a partir de una fecha específica en el shell de Python:
>>> importar fecha y hora
>>> datetime.datetime (2014, 6, 21) .timetuple (). tm_yday
172

Utilice r.sungrass en línea utilizando los servicios de onworks.net