r.sungrass - クラウドでオンライン

プログラム：

NAME

r.sun - 太陽放射照度および日射モデル。
指定された日の直接（ビーム）、拡散および反射日射量ラスター マップを計算します。
緯度、地表、大気の状態。 太陽パラメータ (例: 日の出、日の入り)
時間、赤緯、地球外放射照度、日照長）がマップに保存されます
履歴ファイル。 あるいは、現地時間を指定して太陽入射量を計算することもできます。
角度および/または放射照度のラスター マップ。 地形の影効果はオプションです。
組み込まれています。

KEYWORDS

ラスター、太陽、太陽エネルギー、影

SYNOPSIS

r.sun
r.sun - 助けて
r.sun [-pm] 標高=string [側面=string] [アスペクト値=フロート] [スロープ=string]
[傾きの値=フロート] [左に=string] [リンク値=フロート] [アルベド=string]
[アルベド値=フロート] [ラット=string] [長い=string] [coeff_bh=string]
[coeff_dh=string] [ホライズンベース名=ベース名] [水平線のステップ=フロート] [事件=string]
[ビームラッド=string] [diff_rad=string] [refl_rad=string] [グロブラド=string]
[insol_time=string] 中=整数 [手順=フロート] [偏角=フロート] [時間=フロート]
[距離ステップ=フロート] [nパーティション=整数] [市民時間=フロート] [-上書きする]
[-助けます] [-詳細] [-静かな] [-ui]

フラグ：
-p
地形の影効果を取り入れないでください。

-m
プログラムの低メモリバージョンを使用する

-上書き
出力ファイルが既存のファイルを上書きできるようにする

- 助けて
使用状況の概要を印刷する

-詳細
冗長モジュール出力

- 静かな
静かなモジュール出力

--ui
GUIダイアログを強制的に起動する

パラメーター：
標高=string [必要]
入力標高ラスター マップの名前 [メートル]

側面=string
入力アスペクト マップの名前 (地形アスペクトまたはソーラー パネルの方位) [XNUMX 進数]
度]

アスペクト値=フロート
方向 (アスペクト) の単一の値。270 は南です。
デフォルト： 270

スロープ=string
入力傾斜ラスター マップの名前 (地形傾斜または太陽光パネルの傾斜) [XNUMX 進数]
度]

傾きの値=フロート
傾き (傾き) の単一値
デフォルト： 0.0

左に=string
Linke 大気濁度係数入力ラスター マップの名前 [-]

リンク値=フロート
リンケ大気濁度係数の単一値 [-]
デフォルト： 3.0

アルベド=string
地表アルベド係数入力ラスターマップの名前 [-]

アルベド値=フロート
地上アルベド係数の単一値 [-]
デフォルト： 0.2

ラット=string
緯度 [XNUMX 進数] を含む入力ラスター マップの名前

長い=string
経度を含む入力ラスター マップの名前 [XNUMX 進数]

coeff_bh=string
実空ビーム放射係数（厚い雲）入力ラスターマップの名前 [0-1]

coeff_dh=string
実空の拡散放射係数 (ヘイズ) 入力ラスター マップの名前 [0-1]

ホライズンベース名=ベース名
地平線情報入力マップのベース名

水平線のステップ=フロート
多方向水平線の角度ステップ サイズ [度]

事件=string
出力入射角ラスターマップ (モード 1 のみ)

ビームラッド=string
出力ビーム放射照度 [Wm-2] (モード 1) または放射ラスター マップ [Wh.m-2.day-1] (モード
2)

diff_rad=string
出力拡散放射照度 [Wm-2] (モード 1) または日射ラスター マップ [Wh.m-2.day-1]
(モード 2)

refl_rad=string
出力地上反射放射照度 [Wm-2] (モード 1) または日射ラスターマップ
[Wh.m-2.day-1] (モード2)

グロブラド=string
出力グローバル (合計) 放射照度/日射量 [Wm-2] (モード 1) または
放射照度/日射量ラスターマップ [Wh.m-2.day-1] (モード 2)

insol_time=string
出力日射時間ラスターマップ [h] (モード 2 のみ)

中=整数 [必要]
その年の通算日の番号 (1 ～ 365)
オプション： 1-365

手順=フロート
一日の放射線の合計を計算するときの時間ステップ [XNUMX 進数の時間]
デフォルト： 0.5

偏角=フロート
赤緯値 (内部計算値を上書き) [ラジアン]

時間=フロート
現地（太陽）時刻（モード 1 のみに設定） [XNUMX 進数時]
オプション： 0-24

距離ステップ=フロート
サンプリング距離ステップ係数（0.5～1.5）
デフォルト： 1.0

nパーティション=整数
この数のチャンクで入力ファイルを読み取ります
デフォルト： 1

市民時間=フロート
常用タイム ゾーンの値。値がない場合、時間は現地太陽時間になります。

DESCRIPTION

r.sun ビーム（直接）、拡散および地面反射日射ラスター マップを計算します。
特定の日、緯度、地表および大気の状態に応じて。 太陽パラメータ（時間など）
日の出と日の入り、赤緯、地球外放射照度、日照の長さ）は、
結果のマップの履歴ファイルに保存されます。 あるいは、現地時間を次のように指定することもできます。
太陽の入射角や放射照度のラスター マップを計算するために指定されます。 シャドーイング
地形の効果はデフォルトで組み込まれています。 これは内部的に次のように行うことができます。
陰影効果の計算は数値標高モデルから直接、または次の方法で計算されます。
地平線の高さのラスター マップを指定すると、はるかに高速になります。 これらの地平線ラスター
マップは r.horizo​​n を使用して計算できます。

緯度経度座標の場合、標高マップがメートル単位である必要があります。 の
ルールは次のとおりです。

· 緯度/経度座標: メートル単位の標高。

· その他の座標: 東北座標と同じ単位での標高。
モデルの太陽の幾何学形状は Krcho (1990) の作品に基づいており、後に Krcho によって改良されました。
ジェンコ (1992)。 太陽と地球の位置および相互作用を記述する方程式
大気を伴う太陽放射はもともと、によって提案された式に基づいていました。
キットラーとミクラー (1986)。 このコンポーネントは結果によって大幅に更新され、
Scharmer と Greif によって調整された作業グループの提案 (2000) (このアルゴリズム
r.sunmask コマンド内の GRASS に含まれる SOLPOS アルゴリズム ライブラリに置き換えられる場合があります)。
このモデルは、全球放射線の XNUMX つの成分 (ビーム、拡散、反射) をすべて計算します。
晴天の場合、つまり空間的および時間的条件を考慮しない
雲のバリエーション。 モデル化された領域の範囲と空間解像度、および
時間の経過に伴う統合は、メモリとデータ ストレージ リソースによってのみ制限されます。 の
モデルは、さまざまな科学分野 (水文学、気候学、
大陸の生態学および環境科学、太陽光発電、工学など）、
地域的なスケールから景観スケールまで。

モデルは、スイッチをオフにしない限り、局所地形の影の影響を考慮します。
　 -p フラグ。 r.sun XNUMX つのモードで動作します。最初のモードでは、設定されたローカルを計算します。
太陽の入射角 [度] と太陽の放射照度値 [Wm-2] を時間計算します。 XNUMX番目に
モードでは、日射量の毎日の合計 [Wh.m-2.day-1] が設定された日内で計算されます。 によって
XNUMX つのモードのスクリプトを個別に使用することも、組み合わせて使用​​して推定値を提供することもできます
任意の時間間隔で。 モデルは局所的な起伏による空の障害を考慮しています
特徴。 いくつかの太陽パラメータは、結果として得られるマップの履歴ファイルに保存されます。
r.info コマンドで表示できます。

太陽入射角ラスターマップ 事件 標高ラスターマップを指定して計算されます
標高、アスペクト ラスター マップ 側面、斜面の急勾配ラスター マップ スロープ、 その日を与えられて 中
そして現地時間 時間。 既知の場所の緯度を定義する必要はありません。
定義された投影/座標系 (g.proj コマンドで確認します)。 あなたが持っている場合
未定義の投影法、(x,y) 系などの場合、緯度を明示的に定義できます。
入力ラスターマップによる広いエリア ラテン 補間された緯度値を使用します。 すべての入力ラスター
マップは浮動小数点 (FCELL) ラスター マップである必要があります。 マップ内の null データは除外されます。
計算 (および計算の高速化) が行われるため、各出力ラスター マップには次の内容が含まれます。
すべての入力ラスター マップに従ってセル内の null データ。 ユーザーは r.null コマンドを使用して、
入力ラスター マップの null ファイルを作成/リセットします。
指定日 中 は、1 月 XNUMX 日が一般的な年の日の番号です。
no.1 と 31 月 365 日は XNUMX です。 時間 ローカル (太陽) 時間である必要があります (つまり、ゾーン時間ではありません)。
例: GMT、CET) 7.5 進法、例: 7 (= 30 時間 16.1 分 AM)、4 = 6 時間 XNUMX 分 PM。

ソーラー 偏角 パラメータは、によって計算された値をオーバーライドするオプションです。
一年のうちのその日の内部ルーチン。 地理的緯度の値は次のように設定できます。
計算された領域全体の定数、またはオプションとして空間を表すグリッド
広い領域に値を分散させます。 地理的緯度も XNUMX 進数で指定する必要があります
北半球では正の値、南半球では負の値を持つシステム。 で
同様の原理、リンケ濁度係数 (左に, LIN ) とグランド アルベド (アルベド, 白)
設定できます。

晴天の放射に加えて、ユーザーは実際の空の放射 (ビーム、拡散) を計算できます。
coeff_bh 　 coeff_dh それぞれの割合を定義する入力ラスター マップ
晴天の放射線は大気要因（曇りなど）によって減少します。 値は
0-1の間。 通常、これらの係数は長期的な気象観測から取得できます。
測定値は、これらの係数の空間分布を含むラスター マップとして提供されます。
ビーム放射と拡散放射を別々に扱います (Suri と Hofierka、2004、セクション 3.2 を参照)。

太陽照射量または放射照度ラスター マップ ビームラッド, diff_rad, refl_rad 計算される
特定の日のために 日、 緯度 ラテン、標高 標高、 スロープ スロープ そしてアスペクト 側面
ラスターマップ。 便宜上、出力ラスターは次のように指定されます。 グロブラド の合計を出力します
XNUMX つの放射線成分。 このプログラムでは、Linke 大気の濁度係数と
地上アルベド係数。 Linke 係数のデフォルトの単一値は次のとおりです。 LIN=3.0 に近い
地方都市部の年間平均。 完全にクリアな Linke 要素
雰囲気は LIN=1.0。 この要素の詳細については、以下のメモを参照してください。 発生率
太陽角は地平線と太陽光線ベクトルの間の角度です。

特定の日の日射量マップは、関連する日射量マップを統合することによって計算されます。
その日の日の出から日の入りまでの日射量。 ユーザーはより細かく設定したり、
終日放射線計算に使用される粗い時間ステップ 手順 オプション。 ザ·
のデフォルト値 手順 0.5時間です。 ステップを大きくすると (例: 1.0 ～ 2.0)、計算を高速化できます。
ただし、生成される結果は信頼性が低く、ぎざぎざが多くなります。 太陽が約15メートルを通過するにつれて、 XNUMX°
XNUMX時間後の空の様子、デフォルト 手順 7.5 分で XNUMX° のステップが生成されます。
データ。 太陽があらゆる角度の動きに合わせて配置されているため、比較的スムーズな出力が得られます。
空を設定する必要があります 手順 4分以内。 手順=0.05 は 3 ごとに相当します
分。 もちろん、タイム ステップを非常に細かく設定すると、それに比例して、
モジュールの実行時間。

出力単位は、特定の XNUMX 日あたりの平方メートルあたりの Wh [Wh/(m*m)/day] です。 発生率
角度と放射照度/放射マップは、レリーフの影の影響を考慮して計算されます。
デフォルトでは。 を使用して、この影響なしで計算することも可能です。
平面フラグ (-p）。 山岳地帯では、これはまったく異なる結果につながる可能性があります。 ユーザー
リリーフのシャドーイング効果を考慮すると、回復が遅くなる可能性があることに注意する必要があります。
特に太陽高度が低い場合、計算速度が向上します。

シャドウイング効果を考慮すると、計算の速度と精度が向上します。
によって制御されます 距離ステップ パラメータ。これは、サンプリング密度を定義します。
グリッド セルの可視性は、太陽流の経路の方向で計算されます。 それ
障害物の高度を計算する方法も定義します。 を選択するときは、
距離ステップ 1.0 未満 (つまり、サンプリング ポイントは次のように計算されます) 距離ステップ *
セルサイズ距離)、 r.sun 最も近いグリッド ポイントからの高度を取得します。 1.0 を超える値
は、周囲の最も近い 4 つのグリッド ポイントで見つかった最大高度値を使用します。 の
デフォルト値 距離ステップ=1.0 は、ほとんどの場合 (例:
DEM)。 の 距離ステップ value は、サンプリング距離の乗算係数を定義します。
この基本的なサンプリング距離は、両方のセル サイズの算術平均に等しくなります。 の
適切な値は 0.5 ～ 1.5 の範囲です。 0.5 未満の値は減少し、値は
1.0 を超えると計算速度が向上します。 2.0 より大きい値では推定値が生成される場合があります
高度に解剖されたレリーフでは精度が低くなります。 完全に影になった領域は次のように書き込まれます。
出力はゼロ値としてマップされます。 NULL データを含む領域はバリアなしとみなされます。
シャドーイング効果。

マップの履歴ファイルは、次のパラメータを含むように生成されます。
計算:
- 太陽定数 1367 Wm-2
- 太陽線に垂直な面における地球外放射照度 [Wm-2]
- 年間の日
- 赤緯 [ラジアン]
- 1 進数の時間 (代替 XNUMX のみ)
- 水平面上の日の出と日の入り（最小値から最大値）
- 日照時間
- 地理的緯度 (最小-最大)
- リンケ濁度係数 (最小-最大)
- 地上アルベド (最小-最大)

ユーザーは、可変日の優れたシェルスクリプトを使用して、しばらくの間放射線を計算できます。
一年のうちの間隔（例：植生または冬期）。 標高、傾斜角、傾斜角
入力値をより大まかなカテゴリに再分類しないでください。 これにより次のような問題が発生する可能性があります
間違った結果。

OPTIONS

現在、r.sun には XNUMX つのモードがあります。 最初のモードでは、太陽の入射を計算します。
設定された現地時間を使用した角度と太陽放射照度のラスター マップ。 XNUMX番目のモードでは毎日
指定した日の日射量の合計 [Wh.m-2.day-1] が計算されます。

注意事項

太陽エネルギーは、エネルギーに関するさまざまなモデルにおける重要な入力パラメータです。
産業、景観、植生、蒸発散量、融雪、リモートセンシングなど。 太陽
光線入射角マップは、放射測定および地形測定で効果的に使用できます。
非常に正確な調査が必要な山岳地帯や丘陵地帯での修正
実行されました。

r.sun に適用される晴天日射モデルは、行われた研究に基づいています。
ヨーロッパ太陽放射アトラスの開発のため (Scharmer and Greif 2000、Page et al.
2001、Rigollier 2001）。 晴天モデルは、次の合計から地球規模の放射線を推定します。
そのビーム、拡散成分、反射成分。 日射量の主な違い
ヨーロッパの傾斜面のモデルは拡散成分の処理です。 の中に
ヨーロッパの気候 この要素は、多くの場合、推定誤差の最大の原因となります。 取る
既存のモデルとその制限を考慮して、ヨーロッパの日射量を考慮します。
Atlas チームは、健全な理論的根拠があるため、Muneer (1990) モデルを選択しました。
後で改善できる可能性が高くなります。

このプログラムで使用される基礎となる方程式の詳細については、リファレンスを参照してください。
以下に引用する文献、または Neteler と Mitasova が出版した書籍: Open Source GIS: A GRASS
GIS アプローチ (2002 年に Kluwer Academic Publishers で出版)。

穏やかな気候におけるリンケ濁度係数の月平均値
北半球 (調査地域の参考文献を参照):

月 XNUMX月 XNUMX月 XNUMX月 XNUMX月 XNUMX月 XNUMX月 XNUMX月 XNUMX月 XNUMX月 XNUMX月 XNUMX月 XNUMX月 年次

山 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

地方 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

都市 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

工業用 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

計画されている改善には、太陽幾何学に対する SOLPOS アルゴリズムの使用が含まれます。
アスペクトとスロープの計算と内部計算。

太陽 時間
デフォルトでは、r.sun は時間を真の太陽時として計算します。これにより、太陽の正午は常に正確になります。
現在の地域ではどこでも 12 時です。 対象ゾーンの場所に応じて
関連するタイムゾーンに位置するため、場合によっては最大 XNUMX 時間の差異が生じる可能性があります。
（スペイン西部など）さらに多くのケースがあります。 これに加えて、オフセットは年間で変動します
方程式に従って。

この問題を解決するには、ユーザーは次のオプションを使用できます。 市民時間= in
r.sun を使用して、現実世界 (壁時計) 時間を使用するようにします。 たとえば、中央ヨーロッパの場合、
夏時間が有効な場合、タイムゾーン オフセットは +1、+2 です。

抽出プロセス of 影 マップ
影のマップは太陽の入射角マップ (incidout) から抽出できます。 エリア
値がゼロの場合は影付けされます。 次の場合、これは機能しません。 -p フラグが使用されています。

L マップ 　 でる of っ 問題
多数の列と行の場合、 r.sun 大量のメモリを消費する可能性があります。
出力ラスター マップは分割可能ではありませんが、入力ラスター マップは
nパーティション パラメータ。 メモリ不足エラー（ERROR: G_malloc: out of me）の場合、
　 nパーティション パラメータを使用して、消費量の少ないセグメント化された計算を実行できます。
計算中の記憶。 メモリの量 r.sun は次のように推定されます。
# 入力ラスター マップの分割なし:
# メモリ要件: ラスター セルあたり 4 バイト
# rows,cols: 現在のリージョンの行と列 (g.region で調べます)
# IR: ホライズン マップを含まない入力ラスター マップの数
# OR: 出力ラスターマップの数
メモリバイト = 行*列*(IR*4 + Horizo​​n_steps + OR*4)
# 入力ラスター マップの分割を使用:
メモリバイト = 行*列*((IR*4+horizo​​n_steps)/npartitions + OR*4)

例

ノースカロライナ州の例 (影の投影も考慮):
g.regionラスター=標高-p
# 地平線角度を計算します (後続の r.sun 計算を高速化するため)
r.horizo​​n elevation=エレベーションステップ=30bufferzone=200basename=horangle \
最大距離=5000
# 傾斜 + アスペクト
r.slope.aspect elevation=標高アスペクト=aspect.dem 勾配=slope.dem
# r.horizo​​n の出力を使用して、180 日目の午後 2 時の全球放射線量を計算します
r.sun 標高=標高 水平線ベース名=水平線 ステップ=30 \
アスペクト=アスペクト.dem スロープ=slope.dem glob_rad=global_rad 日=180 時間=14
# 結果: 指定された日/時刻のグローバル (合計) 放射照度/日射量 [Wm-2] を出力します。
r.univar global_rad

ノースカロライナ州のある地域の特定の日当たりの統合日射量の計算
30m の解像度での日付。 ここでは 172 日目 (つまり、うるう年以外の場合は 21 月 XNUMX 日):
g.region raster=elev_ned_30m -p
# キャストシャドウを考慮する
r.sun 標高=elev_ned_30m linke_value=2.5 albedo_value=0.2 day=172 \
ビーム_rad=b172 diff_rad=d172 \
refl_rad=r172 insol_time=it172
d.mon wx0
# 日射量ラスターマップを表示 [Wh.m-2.day-1]
d.ラストレッグ b172
# 日射時間ラスターマップを表示 [h]
d.rast.leg it172
Python シェルで特定の日付から年間通算日を計算できます。
>>> 日時をインポートする
>>> datetime.datetime(2014, 6, 21).timetuple().tm_yday
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onworks.net サービスを使用してオンラインで r.sungrass を使用する