Графики солнечного излучения (Spatial Analyst)

Доступно с лицензией Spatial Analyst.

Краткая информация

Вычисляет растровые представления полусферической зоны видимости, карты солнечного излучения и неба, используемые для вычисления прямой, рассеянной и глобальной солнечной радиации.

Использование

• Выходные данные инструмента Графика солнечного излучения – 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 кругового представления карты – горизонту, а угол относительно зенита пропорционален радиусу. Проекции полушарий 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 файлы местоположений, для каждого входного местоположения создается несколько растров видимости. Когда задано несколько входных местоположений, выходным будет многоканальный растр, в котором каждый канал соответствует видимости для каждого местоположения.

• Таблица входные местоположений могут представлять собой класс точечных объектов или таблицу с координатами точек. При вводе местоположений через использование таблицы, список точек должен быть задан с использованием координат x,y. Таблица может быть таблицей базы геоданных, файлом .dbf, таблицей INFO или файлом текстовой таблицы. При использовании файла координат ASCII каждая строка должна содержать пару координат x,y, разделенных запятой, пробелом или знаком табуляции.

• 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 солнечного излучения, в зависимости от того, включает ли настройка времени перекрывающиеся в течение года положения солнца. Когда создается две карты солнечного излучения, одна соответствует периоду между зимним и летним солнцестоянием, а вторая – периоду между летним солнцестоянием и зимним солнцестоянием. В некоторые годы солнцестояния могут попадать на 20-е или 21-е Декабря (июня), но иногда они приходятся на 22-е число. Когда создается несколько карт солнечного излучения, выходные данные по умолчанию – многоканальный растр.

• Широта изучаемой области (единицы измерения: десятичные градусы, значения положительные для северного полушария и отрицательные для южного полушария).

  Методика анализа разработана специально для ландшафтов локального уровня, поэтому рекомендуется для всей ЦМР использовать одно значение широты. Для больших наборов данных, например, штатов, стран или континентов, результаты инсоляции будут значительно различаться на разных широтах (отличающихся более, чем на 1 градус). 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 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).

  Ниже представлены рекомендованные размеры неба при настройке времени на весь год или когда используется несколько дней:

  • Для интервала в 1 день используйте размер неба, равный 1000 и выше.
  • Для интервала в 0,25 дня используйте размер неба, равный 2000 и выше.
  • Для интервала в 0,1 часа используйте размер неба, равный 4000 и выше.

  Увеличение размера неба повышает точность вычислений, но также значительно увеличивает время, необходимое на выполнение вычислений.

• Если параметр дневной интервал маленький (например, < 14 дней), используйте 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, используйте 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 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.

• См. раздел Среда анализа и Spatial Analyst для получения дополнительной информации о среде геообработки данного инструмента.

Параметры

Диалог

Подпись	Описание	Тип данных
Входной растр	Входной растр рельефа поверхности.	Raster Layer
Входные точечные объекты или таблица (Дополнительный)	Входной класс точечных объектов или таблица, определяющая местоположения, для которых будет выполнен анализ солнечного излучения.	Feature Layer; Table View
Размер / Разрешение (Дополнительный)	Разрешение или размер неба для гридов видимости, карты неба и карты солнца. Единицами являются ячейки. По умолчанию это растр размером 200 на 200 ячеек.	Long
Сдвиг по высоте (Дополнительный)	Высота (в метрах) над поверхностью ЦМР, для которой будут выполнены вычисления. Смещение по высоте будет применено ко всем входным местоположениям.	Double
Направления вычислений (Дополнительный)	Число азимутных направлений, которые будут использоваться 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
Широта (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
Конфигурация времени (Дополнительный)	Определяет период времени, который будет использоваться в вычислениях. Определенные дни – будет вычислена солнечная радиация для дней солнцестояния (летнего и зимнего) и равноденствия (инсоляция для весеннего и осеннего равноденствия одинакова). В течение дня – будут выполнены вычисления для особого периода времени в течение одного дня. Выберите день юлианского календаря и введите начальное и конечное время. Когда начальное и конечное время одинаковы, то будет рассчитана мгновенная инсоляция. Когда начальное время наступает раньше времени восхода солнца и конечное время наступает позже захода солнца, то инсоляция будет рассчитана для всего дня. Для ввода правильного дня, вы можете использовать кнопку Календарь для того, чтобы открыть окно Календарь. Множество дней – выполняет расчеты для определенного периода, включающего множество дней в течение года. Укажите начало года, начальный день и конечный день. Когда конечный день короче начального, то считается, что конечный день принадлежит следующему году. Время конфигурации по умолчанию начинается на 5-й день и заканчивается на 160-й день действующего Юлианского календаря. Для ввода правильного дня, вы можете использовать кнопку Календарь для того, чтобы открыть окно Календарь. Целый год – будут выполнены расчеты для всего года, используя месячные интервалы для вычислений. Если метки для опции Создавать выходные данные для каждого интервала поставлены, то выходные файлы будут создаваться для каждого месяца; в противном случае, будет создано одно выходное значение для всего года.	Time configuration
Дневной интервал (Дополнительный)	Временной интервал в течение года (единицы: дни), который будет использоваться для вычисления секторов неба для карты солнечного освещения. Значение по умолчанию равно 14 дням (две недели).	Long
Часовой интервал (Дополнительный)	Временной интервала в течение года (единицы: часы), который будет использоваться для вычисления секторов неба для карты солнечного освещения. Значение, предлагаемое по умолчанию, равно 0.5.	Double
Выходной растр солнечного излучения (Дополнительный)	Выходной растр карты солнечного излучения. 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
Деления зенита (Дополнительный)	Число делений зенита, которое будет использоваться 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
Деления азимута (Дополнительный)	Число делений азимута, которое будет использоваться 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
Выходной растр воздушного пространства (Дополнительный)	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 солнечного излучения.	Raster Dataset

Возвращаемое значение

Подпись	Описание	Тип данных
Выходной растр обоюдной видимости	Выходной растр видимости. Результирующее значение видимости для местоположения представляет, какие направления неба видимы, а какие скрыты. Это похоже на фотографии, полученные с помощью смотрящего вверх широкоугольного объектива типа «рыбий глаз».	Raster

Python

SolarRadiationGraphics(in_surface_raster, {in_points_feature_or_table}, {sky_size}, {height_offset}, {calculation_directions}, {latitude}, {time_configuration}, {day_interval}, {hour_interval}, {out_sunmap_raster}, {zenith_divisions}, {azimuth_divisions}, {out_skymap_raster})

Имя	Описание	Тип данных
in_surface_raster	Входной растр рельефа поверхности.	Raster Layer
in_points_feature_or_table (Дополнительный)	Входной класс точечных объектов или таблица, определяющая местоположения, для которых будет выполнен анализ солнечного излучения.	Feature Layer; Table View
sky_size (Дополнительный)	Разрешение или размер неба для гридов видимости, карты неба и карты солнца. Единицами являются ячейки. По умолчанию это растр размером 200 на 200 ячеек.	Long
height_offset (Дополнительный)	Высота (в метрах) над поверхностью ЦМР, для которой будут выполнены вычисления. Смещение по высоте будет применено ко всем входным местоположениям.	Double
calculation_directions (Дополнительный)	Число азимутных направлений, которые будут использоваться 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 (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
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), который будет использоваться 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), который будет использоваться для вычисления секторов неба для карты солнечного освещения. Значение, предлагаемое по умолчанию, равно 0.5.	Double
out_sunmap_raster (Дополнительный)	Выходной растр карты солнечного излучения. 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 (Дополнительный)	Число делений зенита, которое будет использоваться 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 азимута, которое будет использоваться 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
out_skymap_raster (Дополнительный)	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 солнечного излучения.	Raster Dataset

Возвращаемое значение

Имя	Описание	Тип данных
out_viewshed_raster	Выходной растр видимости. Результирующее значение видимости для местоположения представляет, какие направления неба видимы, а какие скрыты. Это похоже на фотографии, полученные с помощью смотрящего вверх широкоугольного объектива типа «рыбий глаз».	Raster

Пример кода

SolarRadiationGraphics, пример 1 (окно Python)

Пример скрипта окна Python для использования функции.

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")

SolarRadiationGraphics, пример 2 (автономный скрипт)

Создать карту видимости, карту солнечного излучения 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"

# 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")

Параметры среды

Автоматическое подтверждение, Размер ячейки, Метод проецирования размера ячейки, Сжатие, Текущая рабочая область, Экстент, Выходное ключевое слово CONFIG, Выходная система координат, Временная рабочая область, Растр привязки, Размер листа

Информация о лицензиях

• Basic: Обязательно Spatial Analyst
• Standard: Обязательно Spatial Analyst
• Advanced: Обязательно Spatial Analyst