需要 Spatial Analyst 许可。
太阳辐射，也称为太阳日照，是太阳能和气象学的一个基本概念。 它指的是太阳发射的电磁辐射，涵盖了紫外线、可见光和红外光等广泛的波长范围。 通过量化和分析太阳辐射数据，您可以优化太阳能系统的设计和性能，优化农业选种和灌溉，预测融雪和径流，了解野火风险，并确定特定植物、动物或发展的最佳位置。
入射太阳辐射源自太阳，穿过大气层，并以直射、散射和反射的形式被地球表面接收。 截取的直射辐射是源自太阳的畅通无阻的直光线。散射辐射则是由于被大气中的云和尘埃等成分分散。 反射辐射是从另一个方向的表面反射回来的辐射。 直射辐射、散射辐射和反射辐射的总和称为太阳总辐射或整体太阳辐射。 在计算总辐射时，太阳辐射工具将反射辐射排除在外。 因此，总辐射将计算为直射辐射和散射辐射的总和。
对于栅格太阳辐射和要素太阳辐射工具，每个位置（像元）的分析一般逻辑如下：
- 计算散射辐射的星空图。
- 计算直射辐射的太阳图。
- 计算半球视域来表示可见的天空。
- 将视域与星空图和太阳图叠加以确定可见天空的部分，从而计算散射、直射和总辐射。
- 对每个位置重复此操作以生成日照栅格地图或要素数据。
有关星空图、太阳图和视域计算的详细信息，请参阅太阳辐射建模。
太阳图计算
对于栅格太阳辐射和要素太阳辐射工具，在分析过程中会创建许多太阳图。 随着太阳角度随经度和纬度的变化而变化，可以通过更准确地模拟太阳在整个景观中的位置来模拟更大的分析区域。
使用与视域位于同一半球投影中的太阳图来计算来自天空各个方向的直接太阳辐射。 太阳图是一种栅格制图表达，显示太阳在一天中各个时段以及一年中各个日子里变化的视位置。 这就像您观察太阳的位置随时间在天空中的移动一样。
太阳图由离散扇区组成，这些扇区根据每天的太阳位置定义，时间间隔为地球 0.5 小时和月球 2 个协调世界时间 (UTC) 小时。 月球的时间间隔更大，因为月球日比地球日长得多。 太阳图的每个扇区都具有唯一的标识符，并且计算了其质心的天顶角和方位角（仰角）。 每天计算太阳图并分别计算来自每个区域的太阳辐射量。 然后将视域与太阳图叠加，以计算每个区域的直接辐射。
太阳图根据经度、纬度和海拔高度随位置而变化。 理想情况下，应该为输入表面的每个像素计算一张太阳图。 但是，为了提高效率，一张太阳图应用于输入表面的一组相邻像素。 使用 H3 地理空间索引系统将太阳图计算为六边形网格。
请访问 https://h3geo.org/ 了解有关 H3 离散全球格网的详细信息。
太阳图区域的相对大小由太阳图格网级别参数控制。 该参数控制计算速度和精度。 它将调整用于内部计算的六边形格网像元的分辨率。 下图显示了如何将太阳图应用于地球同一区域的 5 至 7 级格网。 位于每个六边形格网内的输入表面栅格的所有像元都将应用相同的太阳图值。
较低的格网级别将创建更少的太阳图区域并减少工具运行时间。 更高的格网级别将创建更多更小的太阳图，从而提高结果的精度。 更大的太阳图将会概括整个太阳图格网区域中太阳位置的值。 这意味着极端情况下的太阳角度和高度值将是相同的。 相反，为了更准确地分析太阳在整个景观中的位置，您应该使用最高的格网级别。
下表显示了每个太阳图级别的六边形格网像元的平均面积（以平方公里为单位）：
| 等级 | 地球 | 月亮 |
|---|---|---|
4 | 不适用 | 131.6 |
5 | 252.9（默认值 > 4m） | 18.8 |
6 | 36.1（默认值 < 4m） | 2.69（默认值） |
7 | 5.16 | 不适用 |
计算地球和月球的太阳辐射
来自太阳的入射太阳辐射是驱动地球许多物理和生物过程的主要能源。 了解其对景观尺度的重要性是了解各种地球自然过程和人类活动的关键。
月球和地球的太阳辐射分析以相同的方式计算。 但是，存在一些物理和时间上的差异需要考虑。 例如，月球一天的长度约为 29.5 个地球日。 月球上没有大气层，因此不会计算扩散辐射。 因此，总辐射就等于直接辐射。 对于月球计算，时间以协调世界时间 (UTC) 定义，因为地球使用的时区对于月球来说没有意义。 对于间隔计算，最小时间持续时间为地球 0.5 小时、月球 2 小时。
月球分析
分析月球上的太阳辐射的能力对于行星科学和 NASA JPL 等组织来说非常重要。 以下是一些应用程序：
- 月球表面地质和热分析研究
- 研究光照很少或完全没有光照的区域（即永久阴影区域 (PSR)）中的潜在冰沉积物
- 太阳能自动驾驶汽车导航和路线规划的输入
- 最终太阳能月球设施的最佳选址分析
首先，您可以从 Moon Trek 中找到月球数据，这是一个由 NASA JPL 支持的应用程序，允许您查看和下载许多不同的月球数据产品。
有关 Moon Trek 的详细信息，请访问 NASA 的 https://trek.nasa.gov/moon 网站。
GPU 的使用
如果您的系统上安装了某些 GPU 硬件，则栅格太阳辐射和要素太阳辐射工具可以提供更高的性能。 否则，将完全由 CPU 处理分析。 使用兼容的 GPU 运行工具的速度明显比 CPU 快。 对于在 CPU 上处理，这些工具将利用所有可用的处理核心来获得额外的性能提升。 使用用于分析的目标设备参数来控制是使用 GPU 还是 CPU 来运行该工具。
有关兼容的 GPU 以及配置和使用 GPU 设备的详细信息还有故障排除提示，请参阅使用 Spatial Analyst 进行 GPU 处理。
与 SPICE API 集成
太阳辐射工具使用 NASA SPICE 软件来确定太阳、地球和月亮在空间和时间上的相对位置。 主要的 SPICE 数据集称为内核。 内核数据由导航和其他辅助信息组成，为天体提供精确的观测几何。 这些数据包含在 ArcGIS Pro 安装程序中。Esri 将使用发布时可用的最新版本更新内核。 不支持用户更新或添加额外的内核文件。
SPICE 不可用于直接计算太阳日照。
请访问 NASA JPL 网站 https://naif.jpl.nasa.gov/naif/，了解有关导航和辅助信息设施中的 SPICE 的更多信息。
其他资源
Acton, Charles A. 1996. "Ancillary data services of NASA's Navigation and Ancillary Information Facility". Planetary and Space Science Volume 44, Issue 1, January 1996, pp. 65–70. https://doi.org/10.1016/0032-0633(95)00107-7
Acton, Charles, Nathaniel Bachman, Boris Semenov, and Edward Wright. 2018. "A look towards the future in the handling of space science mission geometry." Planetary and Space Science Volume 150, January 2018, pp. 9–12. https://doi.org/10.1016/j.pss.2017.02.013
Brodsky, Isaac. 2018. "Uber’s Hexagonal Hierarchical Spatial Index H3." Engineering (blog), June 27, 2018. https://www.uber.com/blog/h3/