Gráficos de radiación solar (Spatial Analyst)
Resumen
Deriva representaciones de ráster de una cuenca visual hemisférica, un mapa solar y un mapa celeste para utilizarlos en el cálculo de la radiación solar directa, difusa y global
Uso
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Las salidas de la herramienta Gráficos de radiación solar son representaciones de ráster y no son mapas que corresponden a las salidas del análisis de radiación solar de área o de punto. En cambio, son representaciones de direcciones en un hemisferio de direcciones que apunta hacia arriba desde una ubicación dada. En una proyección hemisférica, el centro es el cénit, el borde del "mapa" circular es el horizonte y el ángulo relativo al cénit es proporcional al radio. Las proyecciones hemisféricas no tienen un sistema de coordenadas geográficas y tienen una esquina izquierda inferior de (0,0).
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No sería práctico almacenar cuencas visuales para todas las ubicaciones en un DEM, de modo que cuando no se especifican las ubicaciones de entrada, se crea una cuenca visual única para el centro del ráster de la superficie de entrada. Cuando se especifica el archivo de ubicaciones o las entidades de punto de entrada, se crean varios rásteres de cuenca visual para cada ubicación de entrada. Cuando se especifican varias ubicaciones, el formato de salida predeterminado es una pila de Esri GRID, que contiene varias bandas que corresponden a la cuenca visual para cada ubicación.
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La tabla de ubicaciones de entrada puede ser una tabla INFO, un archivo .dbf, una tabla Access o un archivo de tabla de texto.
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Los rásteres de visualización gráfica de salida no distinguen las configuraciones del entorno del tamaño de celda o la extensión. Las extensiones de salida siempre respetan el tamaño o la resolución del cielo y tienen un tamaño de celda igual a uno. No obstante, el análisis subyacente utilizará la configuración del entorno y puede afectar los resultados de la cuenca visual.
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Se puede generar un ráster de mapa solar o dos, según si la configuración del tiempo incluye la superposición de las posiciones del sol en todo el año. Cuando se crean dos mapas solares, uno representa el período entre el solsticio de invierno y de verano (22 de diciembre a 22 de junio) y el otro representa el período entre el solsticio de verano y el solsticio de invierno (22 de junio a 22 de diciembre). Cuando se crean varios mapas solares, la salida predeterminada es una pila de Esri GRID. Cuando se agrega la salida a ArcMap, sólo se muestra la primera banda.
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La latitud para el área del sitio (unidades: grados decimales, positivo para el hemisferio norte y negativo para el hemisferio sur) se utiliza en cálculos tales como la declinación solar y la posición solar.
El análisis se ha diseñado solo para escalas de paisaje local, por lo que generalmente es aceptable utilizar un valor de latitud para todo el DEM. Con datasets más grandes, tales como estados, países o continentes, los resultados de la insolación serán significativamente diferentes para las distintas latitudes (mayores a 1 grado). Para analizar regiones geográficas más amplias, es necesario dividir el área de estudio en zonas con diferentes latitudes.
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Para rásteres de superficie de entrada que contengan una referencia espacial, el valor medio de la latitud se calcula de manera automática; en caso contrario, la latitud será por defecto de 45 grados. Al utilizar una capa de entrada, se utiliza la referencia espacial del marco de datos.
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El tamaño del cielo es la resolución de los rásteres de la cuenca visual, del mapa del cielo y del mapa del sol que se utilizan en los cálculos de la radiación (unidades: celdas por lado). Estas son representaciones del cielo del ráster hemisféricas, de visión ascendente, y no tienen un sistema de coordenadas geográficas. Estas cuadrículas son cuadradas (mismo número de filas que de columnas).
Al aumentar el tamaño del cielo aumenta la exactitud del cálculo, pero también aumenta considerablemente el tiempo de cálculo.
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Cuando la configuración del intervalo de día es pequeña (por ejemplo, < 14 días), se debería utilizar un tamaño de cielo más grande. Durante el análisis, se utiliza el mapa del sol (determinado por el tamaño del cielo) para representar las posiciones del sol (recorridos) para períodos de tiempo particulares para calcular la radiación directa. Con intervalos de día más pequeños, si la resolución del tamaño del cielo no es suficientemente grande, los recorridos del sol podrían superponerse, dando como resultado valores de radiación cero o inferiores para ese recorrido. Aumentar la resolución proporciona un resultado más exacto.
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El valor máximo de tamaño del cielo es 10.000. Un valor de 200 es el predeterminado y es suficiente para DEM completos con intervalos de día grandes (por ejemplo, > 14 días). Un valor de tamaño del cielo de 512 es suficiente para los cálculos en las ubicaciones de puntos donde el tiempo de cálculo es menos problemático. Con intervalos de día menores (por ejemplo, < 14 días), se recomienda utilizar valores más grandes. Por ejemplo, para calcular la insolación para una ubicación en el ecuador con un intervalo de día = 1, se recomienda utilizar un tamaño de cielo de 2.800 o superior.
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Se recomiendan los intervalos de día mayores que 3, dado que los recorridos del sol dentro de tres días habitualmente se superponen, dependiendo del tamaño del cielo y de la época del año. Para cálculos de todo el año con intervalos mensuales, el intervalo de día está deshabilitado y el programa utiliza intervalos mensuales de calendario a nivel interno. El valor predeterminado es 14.
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Debido a que el cálculo de la cuenca visual puede ser altamente intenso, los ángulos del horizonte solo se trazan para el número de direcciones de cálculo especificadas. Los valores válidos deben ser múltiplos de 8 (8, 16, 24, 32, etc.) Generalmente, un valor de 8 o 16 es adecuado para las áreas con una topografía suave, mientras que un valor de 32 es el adecuado para una topografía compleja. El valor predeterminado es 32.
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El número de direcciones de cálculo necesario está relacionado con la resolución del DEM de entrada. El terreno natural con una resolución de 30 metros es generalmente bastante suave, de forma que es suficiente un menor número de direcciones para la mayoría de las situaciones (16 o 32). Con DEM más finos y, en particular, con estructuras creadas por el hombre incorporadas en los DEM, es necesario aumentar el número de direcciones. Incrementar el número de direcciones aumentará la exactitud pero también aumentará el tiempo de cálculo.
Sintaxis
| Parámetro | Explicación | Tipo de datos |
in_surface_raster |
Ráster de superficie de elevación de entrada. | Raster Layer |
in_points_feature_or_table (Opcional) |
La clase o la tabla de entidad de puntos de entrada especifican las ubicaciones para analizar la radiación solar. | Feature Layer | Table View |
sky_size (Opcional) |
La resolución o tamaño del cielo para las cuadrículas de cuenca visual, mapa del cielo y mapa del sol. Las unidades son celdas. El valor predeterminado crea un ráster de 200 por 200 celdas. | Long |
height_offset (Opcional) |
La altura (en metros) sobre la superficie del DEM para la que se llevan a cabo los cálculos. El desplazamiento de altura se aplicará a todas las ubicaciones de entrada. | Double |
calculation_directions (Opcional) |
El número de direcciones acimutales utilizadas al calcular la cuenca visual. Los valores válidos deben ser múltiplos de 8 (8, 16, 24, 32, etc.) El valor predeterminado es 32 direcciones, lo que es adecuado para una topografía compleja. | Long |
latitude (Opcional) |
La latitud para el área del sitio. Las unidades son grados decimales, con valores positivos para el hemisferio norte y negativos para el sur. Para rásteres de superficie de entrada que contengan una referencia espacial, el valor medio de la latitud se calcula de manera automática; en caso contrario, la latitud estará a 45 grados de forma predeterminada. | Double |
time_configuration (Opcional) |
Especifica la configuración de la hora (período) utilizada para calcular la radiación solar. Los objetos de la clase Hora se utilizan para especificar la configuración de la hora. Los diferentes tipos de configuraciones de tiempo disponibles son TimeWithinDay, TimeMultiDays, TimeSpecialDays y TimeWholeYear. Las formas son las siguientes:
La time_configuration predeterminada es TimeMultiDays con start_day de 5 y end_day de 160, para el año juliano actual. | Time configuration |
day_interval (Opcional) |
El intervalo de tiempo a lo largo de los años (unidades: días) utilizado para el cálculo de los sectores de cielo para el mapa del sol. El valor predeterminado es 14 (bisemanal). | Long |
hour_interval (Opcional) |
El intervalo de tiempo a lo largo del día (unidades: horas) utilizado para el cálculo de los sectores de cielo para mapas del sol. El valor predeterminado es 0.5. | Double |
out_sunmap_raster (Opcional) |
El ráster de mapa solar de salida. La salida es una representación que especifica el recorrido del sol, la posición aparente del sol a medida que varía a través del tiempo. La salida está en la misma resolución que la cuenca visual y el mapa celeste. | Raster Dataset |
zenith_divisions (Opcional) |
El número de divisiones utilizadas para crear sectores de cielo en el mapa de cielo. El valor predeterminado es ocho divisiones (en relación con el cénit). Los valores deben ser mayores que cero y menores que la mitad del valor del tamaño del cielo. | Long |
azimuth_divisions (Opcional) |
El número de divisiones utilizadas para crear sectores de cielo en el mapa de cielo. El valor predeterminado es ocho divisiones (en relación con el norte). Los valores válidos deben ser múltiplos de 8. Los valores deben ser mayores que cero y menores que 160. | Long |
out_skymap_raster (Opcional) |
El ráster de mapa celeste de salida. La salida se construye al dividir todo el cielo en una serie de sectores del cielo definidos por las divisiones de cénit y acimut. La salida está en la misma resolución que la cuenca visual y el mapa solar. | Raster Dataset |
Valor de retorno
| Nombre | Explicación | Tipo de datos |
| out_viewshed_raster |
El ráster de cuenca visual de salida. La cuenca visual resultante para una ubicación representa cuáles direcciones del cielo son visibles y cuáles son oscuras. Esto es similar a la vista proporcionada por las fotografías ("ojo de pez") hemisféricas hacia arriba. | Raster |
Ejemplo de código
La siguiente secuencia de comandos de la ventana de Python muestra cómo utilizar la herramienta Gráficos de radiación solar.
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")
Crea una cuenca visual, un mapa solar y un mapa celeste que se utilizan en el análisis de radiación solar.
# 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"
# Check out the ArcGIS Spatial Analyst extension license
arcpy.CheckOutExtension("Spatial")
# 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")