r.sungrass - En ligne dans le Cloud

PROGRAMME:

Nom

soleil - Irradiance solaire et modèle d'irradiation.
Calcule des cartes raster d'irradiation solaire directe (faisceau), diffuse et réfléchie pour un jour donné,
latitude, surface et conditions atmosphériques. Paramètres solaires (par exemple lever, coucher de soleil
heures, déclinaison, irradiance extraterrestre, durée de la lumière du jour) sont enregistrés dans la carte
fichier historique. Alternativement, une heure locale peut être spécifiée pour calculer l'incidence solaire
des cartes raster d'angle et/ou d'éclairement. L'effet d'ombrage de la topographie est éventuellement
incorporé.

MOTS-CLÉS

raster, solaire, énergie solaire, ombre

SYNOPSIS

soleil
soleil --Aidez-moi
soleil [-pm] élévation=un magnifique [d'aspect=un magnifique] [valeur_aspect=flotter] [pente=un magnifique]
[valeur_pente=flotter] [gauche=un magnifique] [valeur_lien=flotter] [albedo=un magnifique]
[albédo_valeur=flotter] [lat=un magnifique] [Long=un magnifique] [coeff_bh=un magnifique]
[coeff_dh=un magnifique] [nom_basehorizon=nom de base] [horizon_step=flotter] [incident=un magnifique]
[faisceau_rad=un magnifique] [diff_rad=un magnifique] [réfl_rad=un magnifique] [glob_rad=un magnifique]
[insol_time=un magnifique] journée=entier [étape=flotter] [déclinaison=flotter] [fois=flotter]
[distance_pas=flotter] [partitions=entier] [temps_civil=flotter] [--écraser]
[--vous aider] [--verbeux] [--calme] [--ui]

Drapeaux:
-p
Ne pas incorporer l'effet d'ombrage du terrain

-m
Utilisez la version à faible mémoire du programme

--écraser
Autoriser les fichiers de sortie à écraser les fichiers existants

--Aidez-moi
Imprimer le récapitulatif d'utilisation

--verbeux
Sortie du module verbeux

--silencieux
Sortie module silencieuse

--interface utilisateur
Forcer le lancement de la boîte de dialogue GUI

Paramètres:
élévation=un magnifique [obligatoire]
Nom de la carte raster d'altitude en entrée [mètres]

d'aspect=un magnifique
Nom de la carte d'aspect d'entrée (aspect du terrain ou azimut du panneau solaire) [décimal
degrés]

valeur_aspect=flotter
Une seule valeur de l'orientation (aspect), 270 est sud
Valeur par défaut: 270

pente=un magnifique
Nom de la carte raster de pente en entrée (pente du terrain ou inclinaison du panneau solaire) [décimal
degrés]

valeur_pente=flotter
Une seule valeur d'inclinaison (pente)
Valeur par défaut: 0.0

gauche=un magnifique
Nom de la carte raster d'entrée du coefficient de turbidité atmosphérique de Linke [-]

valeur_lien=flotter
Une seule valeur du coefficient de turbidité atmosphérique de Linke [-]
Valeur par défaut: 3.0

albedo=un magnifique
Nom de la carte raster en entrée du coefficient d'albédo au sol [-]

albédo_valeur=flotter
Une valeur unique du coefficient d'albédo du sol [-]
Valeur par défaut: 0.2

lat=un magnifique
Nom de la carte raster en entrée contenant les latitudes [degrés décimaux]

Long=un magnifique
Nom de la carte raster en entrée contenant les longitudes [degrés décimaux]

coeff_bh=un magnifique
Nom de la carte raster en entrée du coefficient de rayonnement du faisceau du ciel réel (nuage épais) [0-1]

coeff_dh=un magnifique
Nom de la carte raster en entrée du coefficient de rayonnement diffus (voile) du ciel réel [0-1]

nom_basehorizon=nom de base
Le nom de base de la carte d'entrée des informations sur l'horizon

horizon_step=flotter
Taille du pas d'angle pour l'horizon multidirectionnel [degrés]

incident=un magnifique
Carte raster d'angle d'incidence en sortie (mode 1 uniquement)

faisceau_rad=un magnifique
Irradiance du faisceau de sortie [Wm-2] (mode 1) ou carte raster d'irradiation [Wh.m-2.day-1] (mode
2)

diff_rad=un magnifique
Irradiance diffuse en sortie [Wm-2] (mode 1) ou carte raster d'irradiation [Wh.m-2.day-1]
(mode 2)

réfl_rad=un magnifique
Irradiance réfléchie par le sol en sortie [Wm-2] (mode 1) ou carte raster d'irradiation
[Wh.m-2.jour-1] (mode 2)

glob_rad=un magnifique
Irradiance/irradiation globale (totale) de sortie [Wm-2] (mode 1) ou
Carte raster d'irradiance/irradiation [Wh.m-2.day-1] (mode 2)

insol_time=un magnifique
Carte raster du temps d'ensoleillement en sortie [h] (mode 2 uniquement)

journée=entier [obligatoire]
N° de jour de l'année (1-365)
Options: 1-365

étape=flotter
Pas de temps lors du calcul des sommes de rayonnement sur toute la journée [heures décimales]
Valeur par défaut: 0.5

déclinaison=flotter
Valeur de déclinaison (remplace la valeur calculée en interne) [radians]

fois=flotter
Heure locale (solaire) (à régler pour le mode 1 uniquement) [heures décimales]
Options: 0-24

distance_pas=flotter
Coefficient de pas de distance d'échantillonnage (0.5-1.5)
Valeur par défaut: 1.0

partitions=entier
Lire les fichiers d'entrée dans ce nombre de morceaux
Valeur par défaut: 1

temps_civil=flotter
Valeur du fuseau horaire civil, s'il n'y en a pas, l'heure sera l'heure solaire locale

DESCRIPTION

soleil calcule les cartes raster d'irradiation solaire par faisceau (direct), diffus et réfléchi par le sol
pour un jour, une latitude, une surface et des conditions atmosphériques donnés. Paramètres solaires (par ex.
du lever et du coucher du soleil, déclinaison, rayonnement extraterrestre, durée de la lumière du jour) sont
stockées dans les fichiers d'historique des cartes résultantes. Alternativement, l'heure locale peut être
spécifié pour calculer l'angle d'incidence solaire et/ou les cartes raster d'irradiance. L'ombrage
l'effet de la topographie est incorporé par défaut. Cela peut être fait soit en interne par
calcul de l'effet d'ombrage directement à partir du modèle numérique d'élévation ou par
spécifiant des cartes raster de la hauteur de l'horizon qui est beaucoup plus rapide. Ces horizon raster
les cartes peuvent être calculées à l'aide de r.horizon.

Pour les coordonnées latitude-longitude, il faut que la carte d'altitude soit en mètres. Les
les règles sont :

· coordonnées lat/lon : élévation en mètres ;

· Autres coordonnées : élévation dans la même unité que les coordonnées est-nord.
La géométrie solaire du modèle est basée sur les travaux de Krcho (1990), améliorés plus tard par
Jenco (1992). Les équations décrivant la position Soleil -- Terre ainsi qu'une interaction de
le rayonnement solaire avec l'atmosphère étaient à l'origine basés sur les formules suggérées par
Kitler et Mikler (1986). Cette composante a été considérablement mise à jour par les résultats et
suggestions du groupe de travail coordonné par Scharmer et Greif (2000) (cet algorithme
pourrait être remplacé par la bibliothèque d'algorithmes SOLPOS incluse dans GRASS dans la commande r.sunmask).
Le modèle calcule les trois composantes du rayonnement global (faisceau, diffus et réfléchi)
pour les conditions de ciel clair, c'est-à-dire sans tenir compte des contraintes spatiales et temporelles
variation des nuages. L'étendue et la résolution spatiale de la zone modélisée, ainsi que
l'intégration dans le temps, ne sont limitées que par les ressources de mémoire et de stockage des données. Les
modèle est conçu pour répondre aux besoins des utilisateurs dans divers domaines scientifiques (hydrologie, climatologie,
écologie et sciences de l'environnement, photovoltaïque, ingénierie, etc.) pour le continent,
régional jusqu'à l'échelle du paysage.

Le modèle considère un effet d'ombrage de la topographie locale à moins qu'il ne soit désactivé avec
le -p drapeau. soleil fonctionne en deux modes : dans le premier mode, il calcule pour l'ensemble local
temps un angle d'incidence solaire [degrés] et des valeurs d'irradiance solaire [Wm-2]. Dans la seconde
les sommes quotidiennes de rayonnement solaire en mode [Wh.m-2.day-1] sont calculées au cours d'une journée donnée. Par un
la scénarisation des deux modes peut être utilisée séparément ou en combinaison pour fournir des estimations
pour tout intervalle de temps souhaité. Le modèle tient compte de l'obstruction du ciel par le relief local
caractéristiques. Plusieurs paramètres solaires sont enregistrés dans les fichiers historiques des cartes résultantes, qui
peut être consulté avec la commande r.info.

La carte raster de l'angle d'incidence solaire incident est calculé en spécifiant la carte raster d'altitude
élévation, carte raster d'aspect d'aspect, carte raster de pente de pente pente, donné le jour journée
et heure locale fois. Il n'est pas nécessaire de définir la latitude pour les emplacements connus et
système de projection/coordonnées défini (vérifiez avec la commande g.proj). Si tu as
projection non définie, système (x,y), etc. alors la latitude peut être définie explicitement pour
grandes zones par carte raster en entrée Latin avec des valeurs de latitude interpolées. Tous les rasters en entrée
les cartes doivent être des cartes raster à virgule flottante (FCELL). Les données nulles dans les cartes sont exclues du
calcul (et accélérer également le calcul), de sorte que chaque carte raster en sortie contiendra
données nulles dans les cellules selon toutes les cartes raster en entrée. L'utilisateur peut utiliser la commande r.null pour
créer/réinitialiser le fichier null pour vos cartes raster en entrée.
Le jour spécifié journée est le nombre du jour de l'année générale où le 1er janvier est le jour
n°1 et le 31 décembre est 365. Heure fois doit être une heure locale (solaire) (c'est-à-dire PAS une heure de zone,
par exemple GMT, CET) en système décimal, par exemple 7.5 (= 7h 30m AM), 16.1 = 4h 6m PM.

Le solaire déclinaison est une option pour remplacer la valeur calculée par le
routine interne pour le jour de l'année. La valeur de la latitude géographique peut être définie comme
une constante pour toute la région calculée ou, en option, une grille représentant spatialement
valeurs distribuées sur une grande région. La latitude géographique doit être également en décimal
système avec des valeurs positives pour l'hémisphère nord et négatives pour l'hémisphère sud. Dans
principe similaire le facteur de turbidité de Linke (gauche, lin ) et albédo au sol (albedo, blanc)
peut être mis en place.

Outre les rayonnements du ciel clair, l'utilisateur peut calculer un rayonnement du ciel réel (faisceau, diffus)
en utilisant coeff_bh et coeff_dh cartes raster en entrée définissant la fraction des
rayonnements par ciel clair réduits par des facteurs atmosphériques (par exemple nébulosité). La valeur est
entre 0-1. Habituellement, ces coefficients peuvent être obtenus à partir d'un relevé météorologique à long terme.
mesures fournies sous forme de cartes matricielles avec distribution spatiale de ces coefficients
séparément pour le rayonnement faisceau et diffus (voir Suri et Hofierka, 2004, section 3.2).

Les cartes raster d'irradiation solaire ou d'irradiance faisceau_rad, diff_rad, réfl_rad sont calculés
pour un jour donné jour, latitude Latin, élévation élévation, pente pente et aspect d'aspect
cartes raster. Pour plus de commodité, le raster en sortie donné comme glob_rad affichera la somme de
les trois composantes du rayonnement. Le programme utilise le facteur de turbidité de l'atmosphère de Linke et
coefficient d'albédo au sol. Une valeur unique par défaut du facteur de Linke est lin=3.0 et est proche
la moyenne annuelle pour les zones rurales-urbaines. Le facteur Linke pour une clarté absolue
l'atmosphère est lin=1.0. Voir les notes ci-dessous pour en savoir plus sur ce facteur. L'incidence
l'angle solaire est l'angle entre l'horizon et le vecteur du faisceau solaire.

Les cartes de rayonnement solaire pour un jour donné sont calculées en intégrant les
l'éclairement énergétique entre les heures du lever et du coucher du soleil ce jour-là. L'utilisateur peut régler une plus fine ou
pas de temps plus grossier utilisé pour les calculs de rayonnement sur toute la journée avec le étape option. La
valeur par défaut de étape est de 0.5 heure. Des étapes plus grandes (par exemple 1.0-2.0) peuvent accélérer les calculs
mais produisent des résultats moins fiables (et plus irréguliers). Lorsque le soleil traverse env. 15°
du ciel en une heure, la valeur par défaut étape d'une demi-heure produira des pas de 7.5° dans le
Les données. Pour une sortie relativement douce avec le soleil placé pour chaque degré de mouvement dans le
ciel, vous devriez définir le étape à 4 minutes ou moins. étape=0.05 équivaut à tous les 3
minutes. Bien entendu, régler le pas de temps très fin augmente proportionnellement le
le temps d'exécution du module.

Les unités de sortie sont en Wh par mètre carré par jour donné [Wh/(m*m)/jour]. L'incidence
les cartes d'angle et d'irradiance/irradiation sont calculées avec l'influence d'ombrage du relief
par défaut. Il est également possible de les calculer sans cette influence en utilisant le
drapeau planaire (-p). Dans les zones montagneuses, cela peut conduire à des résultats très différents ! L'utilisateur
doit être conscient que la prise en compte de l'effet d'ombre du relief peut ralentir la
vitesse de calcul, surtout lorsque l'altitude du soleil est basse.

Lorsque l'on considère l'effet d'ombrage, la vitesse et la précision du calcul peuvent être
contrôlé par le distance_pas paramètre, qui définit la densité d'échantillonnage à laquelle le
la visibilité d'une maille est calculée dans la direction d'un trajet du flux solaire. Ce
définit également la méthode de calcul de l'altitude de l'obstacle. Lors du choix d'un
distance_pas inférieur à 1.0 (c'est-à-dire que les points d'échantillonnage seront calculés à distance_pas *
distance de taille de cellule), soleil prend l'altitude à partir du point de grille le plus proche. Valeurs supérieures à 1.0
utilisera la valeur d'altitude maximale trouvée dans les 4 points de grille environnants les plus proches. Les
valeur par défaut distance_pas=1.0 devrait donner des résultats raisonnables pour la plupart des cas (par exemple sur
DEM). Les distance_pas value définit un coefficient multiplicateur pour la distance d'échantillonnage.
Cette distance d'échantillonnage de base est égale à la moyenne arithmétique des deux tailles de cellules. Les
les valeurs raisonnables sont comprises entre 0.5 et 1.5. Les valeurs inférieures à 0.5 diminueront et les valeurs
au-dessus de 1.0 augmentera la vitesse de calcul. Les valeurs supérieures à 2.0 peuvent produire des estimations
avec une précision moindre dans le relief très disséqué. Les zones entièrement ombrées sont écrites sur
la sortie correspond à des valeurs nulles. Les zones avec des données NULL sont considérées comme aucune barrière avec
effet d'ombre.

Les fichiers d'historique des cartes sont générés contenant les paramètres répertoriés suivants utilisés dans
le calcul :
- Constante solaire 1367 Wm-2
- Irradiance extraterrestre sur un plan perpendiculaire au faisceau solaire [Wm-2]
- Jour de l'année
- Déclinaison [radians]
- Heure décimale (Alternative 1 uniquement)
- Lever et coucher du soleil (min-max) sur un plan horizontal
- Longueurs de jour
- Latitude géographique (min-max)
- Facteur de turbidité Linke (min-max)
- Albédo au sol (min-max)

L'utilisateur peut utiliser un joli shellcript avec un jour variable pour calculer le rayonnement pendant un certain temps
intervalle dans l'année (p. ex. végétation ou période hivernale). Altitude, aspect et pente
les valeurs d'entrée ne doivent pas être reclassées dans des catégories plus grossières. Cela pourrait conduire à
résultats incorrects.

OPTIONS

Actuellement, il existe deux modes de r.sun. Dans le premier mode, il calcule l'incidence solaire
cartes raster d'angle et d'irradiance solaire utilisant l'heure locale définie. Dans le deuxième mode tous les jours
les sommes d'irradiation solaire [Wh.m-2.day-1] sont calculées pour un jour spécifié.

NOTES

L'énergie solaire est un paramètre d'entrée important dans différents modèles concernant l'énergie
industrie, paysage, végétation, évapotranspiration, fonte des neiges ou télédétection. Solaire
les cartes d'angle d'incidence des rayons peuvent être utilisées efficacement en radiométrie et en topographie
corrections en terrain montagneux et vallonné où des enquêtes très précises devraient être
effectué.

Le modèle de rayonnement solaire par ciel clair appliqué dans le soleil est basé sur les travaux entrepris
pour le développement de l'Atlas européen du rayonnement solaire (Scharmer et Greif 2000, Page et al.
2001, Rigollier 2001). Le modèle de ciel clair estime le rayonnement global à partir de la somme de
ses composantes faisceau, diffuse et réfléchie. La principale différence entre le rayonnement solaire
modèles pour surfaces inclinées en Europe est le traitement de la composante diffuse. Dans le
Climat européen cette composante est souvent la plus grande source d'erreur d'estimation. Prise
compte tenu des modèles existants et de leur limitation, le rayonnement solaire européen
L'équipe d'Atlas a choisi le modèle Muneer (1990) car il repose sur une base théorique solide et
plus de potentiel d'amélioration ultérieure.

Les détails des équations sous-jacentes utilisées dans ce programme peuvent être trouvés dans la référence
littérature citée ci-dessous ou livre publié par Neteler et Mitasova : Open Source GIS : A GRASS
Approche SIG (publiée dans Kluwer Academic Publishers en 2002).

Valeurs mensuelles moyennes du coefficient de turbidité de Linke pour un climat doux dans le
hémisphère nord (voir la littérature de référence pour votre zone d'étude) :

Mois janv fév mars avr mai juin juil août sept oct nov déc annuel

montagnes 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

rural 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

ville 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

industriel 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

Les améliorations prévues incluent l'utilisation de l'algorithme SOLPOS pour la géométrie solaire
calculs et calcul interne d'aspect et de pente.

Solaire fois
Par défaut, r.sun calcule les heures comme l'heure solaire vraie, le midi solaire étant toujours exactement
12 heures partout dans la région actuelle. Selon l'endroit où se trouve la zone d'intérêt
situé dans le fuseau horaire concerné, cela peut entraîner des différences allant jusqu'à une heure, dans certains
cas (comme l'ouest de l'Espagne) encore plus. De plus, la compensation varie au cours de l'année
selon l'équation du temps.

Pour pallier ce problème, l'utilisateur peut utiliser l'option civil_time= in
r.sun pour qu'il utilise l'heure du monde réel (horloge murale). Par exemple, pour l'Europe centrale, le
Le décalage horaire est +1, +2 lorsque l'heure d'été est en vigueur.

extraction of ombre cartes
Une carte des ombres peut être extraite de la carte de l'angle d'incidence solaire (incidout). Zones
avec des valeurs nulles sont ombrées. Cela ne fonctionnera pas si le -p drapeau a été utilisé.

Grande cartes et ande of Mémoire d'ouvrabilité
Avec un grand nombre ou des colonnes et des lignes, soleil peut consommer une quantité importante de mémoire.
Bien que les cartes raster en sortie ne soient pas partitionnables, les cartes raster en entrée utilisent le
partitions paramètre. En cas d'erreur de mémoire insuffisante (ERREUR : G_malloc : mémoire insuffisante),
le partitions paramètre peut être utilisé pour exécuter un calcul segmenté qui consomme moins
mémoire pendant les calculs. La quantité de mémoire par soleil est estimé comme suit :
# sans partitionnement de la carte raster en entrée :
# mémoire requise : 4 octets par cellule raster
# rows,cols : lignes et colonnes de la région actuelle (à découvrir avec g.region)
# IR : nombre de cartes raster en entrée sans cartes d'horizon
# OU : nombre de cartes raster en sortie
memory_bytes = lignes*cols*(IR*4 + horizon_steps + OR*4)
# avec partitionnement de la carte raster en entrée :
memory_bytes = lignes*cols*((IR*4+horizon_steps)/npartitions + OR*4)

EXEMPLES

Exemple de Caroline du Nord (en considérant également les ombres portées) :
g.region raster=élévation -p
# calculer les angles d'horizon (pour accélérer le calcul ultérieur de r.sun)
r.horizon altitude=elevation step=30 bufferzone=200 basename=horangle \
distance max=5000
# pente + aspect
r.slope.aspect altitude=élévation aspect=aspect.dem pente=pente.dem
# calculer le rayonnement global pour le jour 180 à 2h, en utilisant la sortie r.horizon
r.sunelevation=elevation horizon_basename=horangle horizon_step=30 \
aspect=aspect.dem pente=pente.dem glob_rad=global_rad jour=180 heure=14
# résultat : irradiance/irradiation globale (totale) [Wm-2] pour un jour/une heure donnés
r.univar global_rad

Calcul de l'irradiation journalière intégrée d'une région de Caroline du Nord pour un temps donné
jour de l'année à une résolution de 30 m. Voici le jour 172 (c'est-à-dire le 21 juin les années non bissextiles) :
g.region raster=elev_ned_30m -p
# prise en compte des ombres portées
r.sun altitude=elev_ned_30m linke_value=2.5 albedo_value=0.2 jour=172 \
faisceau_rad=b172 diff_rad=d172 \
refl_rad=r172 insol_time=it172
d.lun wx0
# afficher la carte raster d'irradiation [Wh.m-2.day-1]
d.rast.jambe b172
# afficher la carte raster de temps d'ensoleillement [h]
d.rast.leg it172
Nous pouvons calculer le jour de l'année à partir d'une date spécifique dans le shell Python :
>>> importer la date et l'heure
>>> datetime.datetime(2014, 6, 21).timetuple().tm_yday
172

Utilisez r.sungrass en ligne en utilisant les services onworks.net