Точки солнечного излучения—Справка

Доступно с лицензией Spatial Analyst.

Краткая информация
Использование
Синтаксис
Пример кода
Параметры среды
Информация о лицензиях

Краткая информация

Вычисляет поступающее солнечное излучение для конкретных местоположений в классе точечных объектов или таблице местоположений.

Более подробно о том, как вычисляется солнечное излучение

Использование

Входные местоположения могут представлять собой класс точечных объектов или таблицу с координатами точек. Таблица может быть таблицей базы геоданных, файлом .dbf, таблицей INFO или файлом текстовой таблицы.
При вводе местоположений через использование таблицы, список точек должен быть задан с использованием координат x,y. При использовании файла координат каждая строка должна содержать пару координат x,y, разделенных пробелом или знаком табуляции. Ниже приведен пример:
```
    X                Y
    325541.218750    4314768.5
    325169.250000    4313907.0
    325874.031250    4313134.0
    325825.093750    4314181.5
```
В качестве альтернативы вы можете задать в таблице местоположений уклоны (в градусах) и экспозицию. Наряду с координатами x,y, файл должен содержать значение уклона и экспозиции для каждого местоположения. Ниже приведен пример:
```
    x                y            slope          aspect
    325541.218750    4314768.5    15.84516716    310.2363586
    325169.250000    4313907.0    39.39801788      2.03503442
    325874.031250    4313134.0    16.10847282    223.8308563
    325825.093750    4314181.5     8.89850712    205.2011261
```
Для многодневных моделей, максимальное количество дней может быть равно одному году (365 дней, или 366 для високосного года). Если дата первого дня превышает дату последнего дня, вычисления времени будут продолжены с переходом на следующий год.
Например, выражение [start day, end day] = [365, 31] подразумевает временной интервал с 31 декабря до 31 января следующего года. Например, когда параметр определен как [1, 2], в вычислениях будет использован период от первого дня с 0:00 часов (1 января) до 0:00 второго дня (2 января). Даты первого и последнего дня не могут совпадать.
Значение этого года для времени конфигурации используется для определения високосного года. Другого влияния на анализ солнечного излучения оно не имеет, поскольку анализ солнечного излучения является функцией временного периода, определенного днями Юлианского календаря.
Для однодневных моделей, максимальный диапазон времени составляет один день (24 часа). Вычисления не могут быть выполнены через дни (например, с 12:00 пополудни до 12:00 пополудни следующего дня). Начальное время должно быть меньше времени окончания.
В тех случаях, когда z-значения поверхности выражены в единицах измерения, отличающихся от наземных единиц измерения x,y, для корректировки вычислений используют коэффициента по z. Чтобы получить правильные результаты, единицы z должны быть такими же, как у наземных единиц измерения x,y. Если единицы отличаются, используйте коэффициент z, чтобы преобразовать единицы z в единицы x,y. Например, если x,y-единицами измерения являются метры, а z-единицами – футы, то можно использовать z-коэффициент 0,3048 для преобразования футов в метры.
Рекомендуется использовать данные, представленные в системе координат проекции с единицами измерения – метрами. Если вы запустите анализ со сферической системой координат, то вам нужно будет задать соответствующий z-фактор для широты. Далее следует список некоторых подходящих z-факторов для использования, если единицы измерения ваших координат x,y – десятичные градусы, а единицы измерения по z – метры:
```
    Latitude     Z-factor
       0         0.00000898
      10         0.00000912
      20         0.00000956
      30         0.00001036
      40         0.00001171
      50         0.00001395
      60         0.00001792
      70         0.00002619
      80         0.00005156
```
Сдвиг по высоте может быть задан только в метрах.
Широта изучаемой области (единицы измерения: десятичные градусы, значения положительные для северного полушария и отрицательные для южного полушария). Поскольку методика анализа солнечного излучения разработана для ландшафтов локального уровня, допускается использование одного значения широты для всей ЦМР. Для более обширных географических регионов, необходимо разделить изучаемую территорию на зоны с различными широтами.
Для входных растров поверхности, имеющих пространственную привязку, автоматически вычисляется средняя широта; в противном случае, значение широты по умолчанию будет равно 45 градусам. Если вы работаете с входным слоем, используется пространственная привязка фрейма данных.
Размер неба определяется разрешением растров видимости, карты неба и карты солнечного излучения, 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 растры представляют собой квадраты (имеют 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.
Значение 10 000 является максимальным размером неба. 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 собой 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.
Опция Создавать выходные данные для каждого интервала (Create outputs for each interval) обеспечивает гибкость вычисления совокупной радиации за установленный период времени либо радиации временной серии. Например, для временного интервала в один день с часовым интервалом, отметка в этом окошке приведет к созданию почасовых значений радиации; в противном случае, будет вычислена суммарная радиации для всего дня.
Опция Создать выходные данные для каждого интервала (Create outputs for each interval) влияет на число атрибутов для выходных объектов. Если опция «Точки солнечного излучения» включена, выходной класс пространственных объектов включает дополнительные атрибуты (t0, t1, t2, и так далее), которые указывают на значения излучения или его продолжительность для каждого временного интервала (часового интервала в тех случаях, когда временной интервал составляет меньше одного дня, либо интервала в один день, в тех случаях, когда временной интервал составляет несколько дней).
Объем солнечного излучения, полученного поверхностью, – это только часть излучения, полученного за пределами атмосферы. Удельный коэффициент пропускания является свойством атмосферы и представляет собой соотношение энергии (среднее значение всех длин волн), достигающей поверхности земли, к энергии, полученной на верхней границе атмосферы (внеземной). Типичные значения находятся в диапазоне от 0 (нет пропускания радиации) до 1 (полное пропускание). Типичные значения – 0,6 или 0,7 для очень ясного неба и 0,5 для, в целом, ясного неба.
Значение энергии, полученное на поверхности земли, измеряется на кратчайшем пути через атмосферу (когда солнце в зените или над головой) и для уровня моря. Для областей за Южным тропиком и Северным тропиком солнце не может быть точно в зените, даже во время полудня; однако, это значение всегда относится к времени, когда солнце в зените. Так как алгоритм корректирует эффекты рельефа, удельный эффект пропускания всегда должен быть дан для уровня моря.
Пропускная способность обратно пропорциональна параметру доли рассеивания.
См. раздел Параметры среды анализа и Spatial Analyst для получения дополнительной информации о среде геообработки данного инструмента.

Синтаксис

PointsSolarRadiation (in_surface_raster, in_points_feature_or_table, out_global_radiation_features, {height_offset}, {latitude}, {sky_size}, {time_configuration}, {day_interval}, {hour_interval}, {each_interval}, {z_factor}, {slope_aspect_input_type}, {calculation_directions}, {zenith_divisions}, {azimuth_divisions}, {diffuse_model_type}, {diffuse_proportion}, {transmittivity}, {out_direct_radiation_features}, {out_diffuse_radiation_features}, {out_direct_duration_features})

Параметр	Объяснение	Тип данных
in_surface_raster	Входной растр рельефа поверхности.	Raster Layer
in_points_feature_or_table	Входной класс точечных объектов или таблица, определяющая местоположения, для которых будет выполнен анализ солнечного излучения.	Feature Layer \| Table View
out_global_radiation_features	Выходной класс объектов, представляющий совокупное излучение или общее количество поступающего солнечного излучения (прямого + рассеянного), вычисляемого для каждого местоположения. Выходные данные измеряются в ваттах на квадратный метр в час (Вт/м²).	Feature Class
height_offset (Дополнительный)	Высота (в метрах) над поверхностью ЦМР, для которой будут выполнены вычисления. Смещение по высоте будет применено ко всем входным местоположениям.	Double
latitude (Дополнительный)	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
sky_size (Дополнительный)	Разрешение или размер неба для гридов видимости, карты неба и карты солнца. Единицами являются ячейки. По умолчанию будет создан растр размером 200 на 200 ячеек.	Long
time_configuration (Дополнительный)	Задает конфигурацию времени (период), используемую для вычисления солнечного излучения. Объекты класса Time используются для определения конфигурации времени. Различными типами конфигурации времени являются: TimeWithinDay, TimeMultipleDays, TimeSpecialDays и TimeWholeYear. Ниже приведены формы: TimeWithinDay({day},{startTime},{endTime}) TimeMultipleDays({year},{startDay},{endDay}) TimeSpecialDays() TimeWholeYear({year}) По умолчанию конфигурация времени – TimeMultipleDays, где startDay равен 5 и endDay равен 160 - для текущего года по Юлианскому календарю.	Time configuration
day_interval (Дополнительный)	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 (Дополнительный)	Временной интервала в течение года (единицы: часы) используется для вычисления секторов неба для карты солнечного освещения. Значение, предлагаемое по умолчанию, равно 0.5.	Double
each_interval (Дополнительный)	Задает, нужно ли вычислять одно значение полной инсоляции для всех ячеек или несколько значений для заданного часового или дневного интервала. NOINTERVAL —Одно значение общего излучения будет вычислено для всей временной конфигурации. Эта опция используется по умолчанию. INTERVAL —Несколько значений излучения будут вычисляться для каждого временного интервала для всей временной конфигурации. Количество выходных данных будет зависеть от часового и дневного интервала. Например, для всего года с интервалами в месяц, результат будет содержать 12 выходных значений радиации для каждого местоположения.	Boolean
z_factor (Дополнительный)	Число наземных единиц измерения координат x,y в одной единице измерения z-значения поверхности. Коэффициент z (z-factor) приводит в соответствие единицы измерения z-значений в том случае, если они отличаются от единиц измерения координат x,y входной поверхности. При вычислении результирующей выходной поверхности z-значения входной поверхности умножаются на коэффициент по z. Если координаты x,y и z-значения приведены в одной и той же системе координат, коэффициент z равен 1. Это значение используется по умолчанию. Если координаты x,y и z-значения приведены в отличающихся единицах измерения, для коэффициента по z должно быть задано соответствующее значение, или же результаты будут некорректными. Например, если единицы измерения для z-значений – футы, а координаты x,y приведены в метрах, для преобразования z-значений из футов в метры вы должны использовать коэффициент по z, равный 0,3048 (1 фут = 0,3048 метра).	Double
slope_aspect_input_type (Дополнительный)	Как можно получить информацию об уклоне и экспозиции для анализа. FROM_DEM — Растры уклонов поверхности и экспозиции склонов вычисляются по входному растру поверхности. Это значение используется по умолчанию. FLAT_SURFACE — Для значений уклонов и экспозиции используются постоянные значения. FROM_POINTS_TABLE — В файле местоположений наряду с координатами x,y могут быть заданы значения уклонов и экспозиции.	String
calculation_directions (Дополнительный)	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
zenith_divisions (Дополнительный)	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 (Дополнительный)	Число делений, используемых для создания секторов неба на карте неба. Значение по умолчанию равно восьми делениям (относительно севера). Действительные значения должны быть кратны 8. Значения должны быть больше нуля и меньше 160.	Long
diffuse_model_type (Дополнительный)	Тип модели рассеивания радиации. UNIFORM_SKY — Унифицированная модель рассеивания. Поступающая рассеянная радиация одинакова для всех направлений на небе. Это значение используется по умолчанию. STANDARD_OVERCAST_SKY — Стандартная модель рассеивания при сплошной облачности Поступающий поток рассеянной радиации меняется в зависимости от угла зенита.	String
diffuse_proportion (Дополнительный)	Доля совокупного потока радиации, которая рассеивается. Значения находятся в диапазоне от 0 до 1. Это значение должно устанавливаться в соответствии с атмосферными условиями. Значение по умолчанию равно 0.3 и соответствует, в целом, ясному небу.	Double
transmittivity (Дополнительный)	Доля радиации, проходящей через атмосферу (усредненная для всех длин волн). Значения находятся в диапазоне от 0 (нет пропускания) до 1 (полное пропускание радиации). Значение по умолчанию равно 0.5 и соответствует, в целом, ясному небу.	Double
out_direct_radiation_features (Дополнительный)	Выходной класс объектов, представляющий прямое солнечное излучение для каждого местоположения. Выходные данные измеряются в ваттах на квадратный метр в час (Вт/м²).	Feature Class
out_diffuse_radiation_features (Дополнительный)	Выходной класс объектов, представляющий прямое рассеянное солнечное излучение для каждого местоположения. Выходные данные измеряются в ваттах на квадратный метр в час (Вт/м²).	Feature Class
out_direct_duration_features (Дополнительный)	Выходной класс объектов, представляющий продолжительность прямого солнечного излучения. Единицы измерения выходных данных – часы.	Feature Class

Пример кода

Точки солнечного излучения. Пример 1 (окно Python)

Пример скрипта окна Python, в котором используется этот инструмент.

import arcpy
from arcpy import env
from arcpy.sa import *
env.workspace = "C:/sapyexamples/data"
PointsSolarRadiation("elevation", "observers.shp", 
                     "c:/sapyexamples/output/outglobalrad1.shp", "", 35, 200, 
                     TimeMultipleDays(2009, 91, 212), 14, 0.5,"NOINTERVAL", 
                     1, "FROM_DEM", 32, 8, 8,"STANDARD_OVERCAST_SKY", 0.3, 0.5, 
                     "c:/sapyexamples/output/outdirectrad1.shp", 
                     "c:/sapyexamples/output/outdiffuserad1.shp", 
                     "c:/sapyexamples/output/outduration1.shp")

Точки солнечного излучения. Пример 2 (автономный скрипт)

Вычислить прямое солнечное излучение для определенного точечного местоположения.

# PointsSolarRadiation_Example02.py
# Description: For all point locations, calculates total global, direct,
#    diffuse and direct duration solar radiation for a whole year.
# 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"

# Check out the ArcGIS Spatial Analyst extension license
arcpy.CheckOutExtension("Spatial")

# Set local variables
inRaster = "elevation"
inPntFC = "observers.shp"
outFeatures = "c:/sapyexamples/output/outglobal1.shp"
latitude = 35.75
skySize = 200
timeConfig = TimeMultipleDays(2009, 91, 212)
dayInterval = 14
hourInterval = 0.5
zFactor = 0.3048
calcDirections = 32
zenithDivisions = 8
azimuthDivisions = 8
diffuseProp = 0.3
transmittivity = 0.5
outDirectRad = "C:/sapyexamples/output/outdirectrad1.shp"
outDiffuseRad = "C:/sapyexamples/output/outdiffuserad1.shp"
outDirectDur = "C:/sapyexamples/output/outduration1.shp"

# Execute PointsSolarRadiation...
PointsSolarRadiation(inRaster, inPntFC, outFeatures, "", latitude, skySize, 
                     timeConfig, dayInterval, hourInterval, "INTERVAL", 
                     zFactor, "FROM_DEM", calcDirections, zenithDivisions, 
                     azimuthDivisions,"STANDARD_OVERCAST_SKY", diffuseProp, 
                     transmittivity, outDirectRad, outDiffuseRad, outDirectDur)

Параметры среды

Информация о лицензиях

ArcGIS Desktop Basic: Требует Spatial Analyst
ArcGIS Desktop Standard: Требует Spatial Analyst
ArcGIS Desktop Advanced: Требует Spatial Analyst

ArcMap

Точки солнечного излучения