r.sungrass - онлайн у хмарі

ПРОГРАМА:

ІМ'Я

р.сонце - Сонячне опромінення та модель опромінення.
Обчислює растрові карти прямого (променевого), дифузного та відбитого сонячного опромінення на певний день,
широта, приземні та атмосферні умови. Сонячні параметри (наприклад, схід, захід сонця
час, схилення, позаземне опромінення, тривалість світлового дня) зберігаються на карті
файл історії. Крім того, місцевий час можна вказати для розрахунку сонячного падіння
растрові карти кута та/або опромінення. Ефект затінення топографії необов’язково
включені.

КЛЮЧОВІ СЛОВА

растр, сонячна, сонячна енергія, тінь

СИНТАКСИС

р.сонце
р.сонце --допомога
р.сонце [-pm] висота=рядок [зовнішній вигляд=рядок] [значення_аспекту=плавати] [схил=рядок]
[slope_value=плавати] [зліва=рядок] [linke_value=плавати] [альбедо=рядок]
[значення_альбедо=плавати] [лат=рядок] [довго=рядок] [coeff_bh=рядок]
[coeff_dh=рядок] [Horizon_basename=базове ім'я] [горизонт_крок=плавати] [інцидент=рядок]
[beam_rad=рядок] [diff_rad=рядок] [ref_rad=рядок] [glob_rad=рядок]
[insol_time=рядок] день=ціле [крок=плавати] [схилення=плавати] [час=плавати]
[відстань_крок=плавати] [n розділів=ціле] [civil_time=плавати] [--перезаписати]
[--допомога] [--докладний] [--тихий] [--ui]

Прапори:
-p
Не включайте ефект затінення місцевості

-m
Використовуйте версію програми з низьким обсягом пам'яті

--перезаписати
Дозволити вихідним файлам замінювати наявні файли

--допомога
Роздрукувати підсумок використання

-багатослівний
Детальний вихід модуля

--спокійно
Тихий вихід модуля

--ui
Примусово запустити діалогове вікно графічного інтерфейсу

Параметри:
висота=рядок [вимагається]
Назва вхідної растрової карти висоти [метри]

зовнішній вигляд=рядок
Назва вхідної карти аспекту (аспект місцевості або азимут сонячної панелі) [десятковий
градуси]

значення_аспекту=плавати
Єдине значення орієнтації (аспекту), 270 – південь
За умовчанням: 270

схил=рядок
Назва вхідної растрової карти нахилу (схил місцевості або нахил сонячної панелі) [десятковий
градуси]

slope_value=плавати
Одне значення нахилу (схил)
За умовчанням: 0.0

зліва=рядок
Назва вхідної растрової карти з коефіцієнтом помутніння атмосфери Лінке [-]

linke_value=плавати
Одне значення коефіцієнта атмосферної каламутності Лінке [-]
За умовчанням: 3.0

альбедо=рядок
Назва вхідної растрової карти коефіцієнта альбедо [-]

значення_альбедо=плавати
Одне значення основного коефіцієнта альбедо [-]
За умовчанням: 0.2

лат=рядок
Назва вхідної растрової карти, що містить широти [десяткові градуси]

довго=рядок
Назва вхідної растрової карти, що містить довготи [десяткові градуси]

coeff_bh=рядок
Назва вхідної растрової карти коефіцієнта випромінювання променя реального неба (густа хмара) [0-1]

coeff_dh=рядок
Назва вхідної растрової карти з коефіцієнтом розсіяного випромінювання реального неба [0-1]

Horizon_basename=базове ім'я
Базове ім'я карти введення інформації про горизонт

горизонт_крок=плавати
Розмір кутового кроку для різноспрямованого горизонту [градуси]

інцидент=рядок
Вивести растрову карту кутів падіння (лише в режимі 1)

beam_rad=рядок
Опромінення вихідного променя [Wm-2] (режим 1) або растрова карта опромінення [Wh.m-2.day-1] (режим
2)

diff_rad=рядок
Вихідне дифузне опромінення [Wm-2] (режим 1) або растровая карта опромінення [Wh.m-2.day-1]
(режим 2)

ref_rad=рядок
Вихідна відбита від землі освітленість [Wm-2] (режим 1) або растрова карта опромінення
[Wh.m-2.day-1] (режим 2)

glob_rad=рядок
Вихідний глобальний (загальний) опромінення/опромінення [Wm-2] (режим 1) або
растрова карта опромінення/опромінення [Wh.m-2.day-1] (режим 2)

insol_time=рядок
Вивести растрову карту часу інсоляції [h] (лише для режиму 2)

день=ціле [вимагається]
№ дня року (1-365)
варіанти: 1-365

крок=плавати
Часовий крок під час обчислення суми радіації за весь день [десяткові години]
За умовчанням: 0.5

схилення=плавати
Значення схилення (перекриває внутрішньо обчислене значення) [радіани]

час=плавати
Місцевий (сонячний) час (встановлюється лише для режиму 1) [десяткові години]
варіанти: 0-24

відстань_крок=плавати
Коефіцієнт кроку відстані вибірки (0.5-1.5)
За умовчанням: 1.0

n розділів=ціле
Прочитайте вхідні файли в такій кількості фрагментів
За умовчанням: 1

civil_time=плавати
Цивільне значення часового поясу, якщо його немає, час буде місцевим сонячним часом

ОПИС

р.сонце обчислює растрові карти променевої (прямої), дифузної та відбитої від землі сонячної радіації
для даної доби, широти, поверхні та атмосферних умов. Сонячні параметри (наприклад, час
схід і захід сонця, схилення, позаземне опромінення, тривалість світлового дня)
зберігається в результуючих файлах історії карт. Крім того, місцевий час може бути
призначений для обчислення растрових карт кута падіння та/або опромінення. Затінювання
ефект топографії включений за замовчуванням. Це можна зробити або внутрішньо за допомогою
розрахунок ефекту затінення безпосередньо з цифрової моделі висот або шляхом
визначення растрових карт висоти горизонту, що набагато швидше. Ці горизонти растрові
карти можна розрахувати за допомогою r.horizon.

Для координат широти та довготи потрібно, щоб карта висоти була в метрах. The
правила такі:

· широта/довгота координати: висота в метрах;

· Інші координати: висота в тій же одиниці, що й координати схід-північ.
Сонячна геометрія моделі заснована на роботах Крчо (1990), згодом удосконалена за
Дженко (1992). Рівняння, що описують положення Сонце - Земля, а також взаємодію
сонячне випромінювання з атмосферою спочатку базувалися на формулах, запропонованих с
Кітлер і Міклер (1986). Цей компонент був значно оновлений результатами та
пропозиції робочої групи, координованої Scharmer and Greif (2000) (цей алгоритм
може бути замінений на бібліотеку алгоритмів SOLPOS, включену в GRASS в команді r.sunmask).
Модель обчислює всі три компоненти глобального випромінювання (промінь, розсіяне і відбите)
для умов ясного неба, тобто без урахування просторових і часових
зміна хмар. Протяжність і просторова роздільна здатність змодельованої області, а також
інтеграції з часом, обмежені лише пам'яттю та ресурсами зберігання даних. The
модель створена для задоволення потреб користувачів у різних галузях науки (гідрологія, кліматологія,
екологія та екологічні науки, фотовольтаїка, інженерія тощо) для континентальних,
регіональних до ландшафтних масштабів.

Модель враховує ефект затінення місцевої топографії, якщо її не вимкнути
-p прапор р.сонце працює в двох режимах: У першому режимі обчислює для заданого локального
час, кут падіння Сонця [градуси] та значення сонячного опромінення [Вт-2]. У другому
режимі добові суми сонячної радіації [Wh.m-2.day-1] обчислюються протягом встановленого дня. Від а
скриптування двох режимів можна використовувати окремо або в комбінації для надання оцінок
для будь-якого бажаного інтервалу часу. Модель враховує загородження неба місцевим рельєфом
особливості. Кілька сонячних параметрів зберігаються в результуючих файлах історії карт, які
можна переглянути за допомогою команди r.info.

Растрова карта кута падіння сонця інцидент обчислюється із зазначенням растрової карти висот
висота, аспектна растрова карта зовнішній вигляд, растрова карта крутизни схилу схил, з огляду на день день
і місцевий час час. Немає необхідності визначати широту для місцеположень із відомими та
визначена система проекції/координат (перевірте це за допомогою команди g.proj). Якщо у вас є
невизначена проекція, система (x,y) тощо, то широта може бути визначена явно для
великі площі за вхідною растровою картою lat_in з інтерпольованими значеннями широти. Весь вхідний растр
карти мають бути растровими картами з плаваючою комою (FCELL). Нульові дані на картах виключаються з
обчислення (а також прискорення обчислень), тому кожна вихідна растрова карта буде містити
нульові дані в клітинках відповідно до всіх вхідних растрових карт. Користувач може використовувати команду r.null для
створити/скинути нульовий файл для вхідних растрових карт.
Вказаний день день — число дня загального року, де 1 січня — день
№1 і 31 грудня 365. Час час має бути місцевим (сонячним) часом (тобто НЕ поясним часом,
наприклад, GMT, CET) у десятковій системі, наприклад, 7.5 (= 7 год 30 хв ранку), 16.1 = 4 год 6 хв.

Сонячна схилення Параметр – це параметр, який замінює значення, обчислене за допомогою
внутрішній розпорядок дня року. Значення географічної широти можна встановити як
константа для всієї обчислюваної області або, як варіант, сітка, що представляє просторово
розподілені значення по великому регіону. Географічна широта також має бути в десятковій
система з додатними значеннями для північної півкулі та негативними для південної. в
аналогічний принцип коефіцієнта каламутності Лінке (зліва, лін ) і меле альбедо (альбедо, білий)
можна встановити.

Окрім випромінювання чистого неба, користувач може розрахувати випромінювання реального неба (променеве, розсіяне)
використання coeff_bh та coeff_dh вхідні растрові карти, що визначають частку відповідного
випромінювання ясного неба, знижене атмосферними факторами (наприклад, хмарність). Значення є
між 0-1. Зазвичай ці коефіцієнти можна отримати з багаторічних метеорологічних даних
вимірювання надаються у вигляді растрових карт із просторовим розподілом цих коефіцієнтів
окремо для пучкового та дифузного випромінювання (див. Suri and Hofierka, 2004, розділ 3.2).

Растрові карти сонячного опромінення або опромінення beam_rad, diff_rad, ref_rad обчислюються
на певний день день, широта lat_in, висота висота, схил схил і аспект зовнішній вигляд
растрові карти. Для зручності вихідний растр наведено як glob_rad виведе суму
три радіаційні компоненти. Програма використовує коефіцієнт мутності атмосфери Лінке і
ґрунтовий коефіцієнт альбедо. За замовчуванням єдине значення фактора Linke є лін=3.0 і близько
середньорічний по сільській місцевості. Фактор Лінке абсолютно зрозумілий
атмосфера є лін=1.0. Перегляньте примітки нижче, щоб дізнатися більше про цей фактор. Захворюваність
сонячний кут – це кут між горизонтом і вектором сонячного променя.

Карти сонячної радіації на певний день обчислюються шляхом інтегрування відповідних
освітленість між часами сходу і заходу сонця для цього дня. Користувач може встановити більш тонкий або
більш грубий часовий крок, що використовується для цілих розрахунків радіації з крок варіант.
значення за замовчуванням крок становить 0.5 години. Більші кроки (наприклад, 1.0-2.0) можуть прискорити обчислення
але дають менш надійні (і більш нерівні) результати. Оскільки сонце проходить через прибл. 15°
неба за годину, за замовчуванням крок за півгодини створить кроки 7.5°
дані. Для відносно плавного виходу з сонцем, розміщеним на кожному ступені руху в
небо, яке ви повинні встановити крок до 4 хвилин або менше. крок=0.05 еквівалентно кожному 3
хвилин. Звичайно, встановлення дуже тонкого кроку часу пропорційно збільшує
час роботи модуля.

Вихідні одиниці вказані у Вт·год на квадратний метр за певний день [Вт·год/(м*м)/день]. Захворюваність
кут і карти опромінення/опромінення розраховуються з впливом рельєфу затінення
за замовчуванням. Їх також можна обчислити без цього впливу за допомогою
площинний прапор (-p). У гірських районах це може призвести до зовсім інших результатів! Користувач
Слід знати, що врахування ефекту затінення рельєфу може сповільнити
швидкість обчислень, особливо коли сонячна висота мала.

При розгляді ефекту затінення може бути швидкість і точність обчислень
контролюється відстань_крок параметр, який визначає щільність вибірки, при якій
видимість осередку сітки обчислюється в напрямку шляху сонячного потоку. Це
також визначає метод, за допомогою якого обчислюється висота перешкоди. При виборі а
відстань_крок менше 1.0 (тобто точки вибірки будуть розраховані за відстань_крок *
відстань клітинки), р.сонце бере висоту від найближчої точки сітки. Значення вище 1.0
використовуватиме максимальне значення висоти, знайдене в найближчих 4 навколишніх точках сітки. The
default value відстань_крок=1.0 має давати розумні результати для більшості випадків (наприклад, на
DEM). The відстань_крок value визначає коефіцієнт множення для відстані вибірки.
Ця базова відстань вибірки дорівнює середньому арифметичному обох розмірів комірки. The
розумні значення знаходяться в межах 0.5-1.5. Значення нижче 0.5 зменшаться і значення
вище 1.0 збільшить швидкість обчислення. Значення більше 2.0 можуть давати оцінки
з меншою точністю у сильно розчленованому рельєфі. Повністю затінені області записуються
вихідні карти відображаються як нульові значення. Області з даними NULL не вважаються перешкодою
ефект тіні.

Файли історії карт генеруються, що містять такі перелічені параметри, які використовуються в
обчислення:
- Сонячна постійна 1367 Втм-2
- Позаземне опромінення на площині, перпендикулярній до сонячного променя [Вт-2]
- День року
- Схилення [радіани]
- Десяткова година (лише варіант 1)
- Схід і захід сонця (мін-макс) над горизонтальною площиною
- Тривалість світлового дня
- Географічна широта (мін-макс)
- Коефіцієнт помутніння Linke (мін-макс)
- Наземне альбедо (мін-макс)

Користувач може використовувати приємний shellcript зі змінним днем ​​для обчислення радіації протягом деякого часу
інтервал протягом року (наприклад, вегетаційний або зимовий період). Висота, аспект і нахил
вхідні значення не слід перекласифікувати в більш грубі категорії. Це може призвести до
неправильні результати.

ВАРІАНТИ

На даний момент існує два режими r.sun. У першому режимі він розраховує сонячне падіння
растрові карти кута та сонячного опромінення з використанням встановленого місцевого часу. У другому режимі щодня
розраховуються суми сонячного опромінення [Вт.м-2.день-1] за вказаний день.

ПРИМІТКИ

Сонячна енергія є важливим вхідним параметром у різних моделях, що стосуються енергії
промисловість, ландшафт, рослинність, евапотранспірація, танення снігу або дистанційне зондування. Сонячна
Карти кутів падіння променів можуть ефективно використовуватися в радіометричних і топографічних
виправлення в гірській та горбистій місцевості, де слід проводити дуже точні дослідження
виконується.

Модель сонячного випромінювання ясного неба, застосована в r.sun, заснована на проведеній роботі
для розробки Європейського атласу сонячної радіації (Scharmer and Greif 2000, Page et al.
2001, Рігольє 2001). Модель чистого неба оцінює глобальну радіацію з суми
його промінь, розсіяну та відбиту складові. Основна відмінність сонячної радіації
моделей для похилих поверхонь в Європі є обробка дифузного компонента. В
Європейський клімат, цей компонент часто є найбільшим джерелом похибки оцінки. Взяття
враховуючи існуючі моделі та їх обмеження Європейська сонячна радіація
Команда Atlas вибрала модель Muneer (1990), оскільки вона має міцну теоретичну базу
більше можливостей для подальшого покращення.

Деталі базових рівнянь, що використовуються в цій програмі, можна знайти в довідці
література, наведена нижче, або книга, опублікована Нетелером і Мітасовою: Open Source GIS: A GRASS
GIS Approach (опубліковано в Kluwer Academic Publishers у 2002 р.).

Середньомісячні значення коефіцієнта помутніння Лінке для м’якого клімату в
Північна півкуля (див. довідкову літературу для вашої досліджуваної області):

Місяць Січень Лют Бер Квіт Травень Черв Лип Серп Верс Жовт Лист Гру річний

гори 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

сільський 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

місто 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

промислові 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

Заплановані покращення включають використання алгоритму SOLPOS для геометрії Сонця
розрахунки та внутрішні розрахунки аспекту та ухилу.

Solar час
За замовчуванням r.sun обчислює час як справжній сонячний час, при цьому сонячний полудень завжди точний
12 год усюди поточного регіону. Залежно від того, де знаходиться зона інтересу
розташованих у відповідному часовому поясі, у деяких випадках це може спричинити різницю до години
випадків (наприклад, Західна Іспанія) ще більше. Крім того, залік змінюється протягом року
згідно з рівнянням часу.

Щоб подолати цю проблему, користувач може скористатися опцією civil_time= in
r.sun, щоб використовувати час реального світу (настінний годинник). Наприклад, для Центральної Європи
зміщення часового поясу становить +1, +2, коли діє літній час.

Видобуток of тінь карти
Карту тіней можна отримати з карти кутів падіння Сонця (incidout). Райони
з нульовими значеннями затінені. Це не спрацює, якщо -p прапор був використаний.

великий карти та з of пам'ять проблеми
З великою кількістю або стовпцями та рядками, р.сонце може споживати значний обсяг пам'яті.
Хоча вихідні растрові карти не можна розділити, вхідні растрові карти використовують
n розділів параметр. У разі помилки браку пам’яті (ПОМИЛКА: G_malloc: брак пам’яті),
n розділів Параметр можна використовувати для виконання сегментованого обчислення, яке споживає менше
пам'ять під час обчислень. Обсяг пам'яті на р.сонце оцінюється так:
# без розбиття вхідної растрової карти:
# вимоги до пам'яті: 4 байти на клітинку растра
# rows,cols: рядки та стовпці поточного регіону (дізнайтеся за допомогою g.region)
# IR: кількість вхідних растрових карт без карт горизонту
# АБО: кількість вихідних растрових карт
memory_bytes = рядки*столбці*(IR*4 + horizon_steps + OR*4)
# з розділенням вхідної растрової карти:
memory_bytes = рядки*столбці*((IR*4+horizon_steps)/npartitions + OR*4)

ПРИКЛАДИ

Приклад Північної Кароліни (враховуючи також тіні):
g.region raster=висота -p
# обчислити кути горизонту (щоб прискорити подальший розрахунок r.sun)
r.horizon elevation=elevation=elevation step=30 bufferzone=200 basename=horangle \
максимальна відстань=5000
# нахил + аспект
r.slope.aspect elevation=висота aspect=aspect.dem slope=slope.dem
# обчислити глобальну радіацію для 180 дня о 2:XNUMX, використовуючи вихідні дані r.horizon
r.sun elevation=висота horizon_basename=horangle horizon_step=30 \
aspect=aspect.dem slope=slope.dem glob_rad=global_rad day=180 time=14
# результат: вихід глобального (загального) опромінення/опромінення [Wm-2] для заданого дня/часу
r.univar global_rad

Розрахунок інтегрального добового опромінення для регіону Північної Кароліни для заданого
день року з роздільною здатністю 30 м. Ось день 172 (тобто 21 червня у невисокосний рік):
g.region растр=elev_ned_30m -p
# враховуючи відкидання тіней
r.sun elevation=elev_ned_30m linke_value=2.5 albedo_value=0.2 day=172 \
beam_rad=b172 diff_rad=d172 \
refl_rad=r172 insol_time=it172
д.пн wx0
# показати растрову карту опромінення [Wh.m-2.day-1]
d.rast.leg b172
# показати растрову карту часу інсоляції [h]
д.раст.лег це172
Ми можемо обчислити день року з певної дати в оболонці Python:
>>> імпорт дати і часу
>>> datetime.datetime(2014, 6, 21).timetuple().tm_yday
172

Використовуйте r.sungrass онлайн за допомогою служб onworks.net