Graphiques d'ensoleillement (Spatial Analyst)
Récapitulatif
Détermine des représentations raster d'un champ de vision hémisphérique, d'un rayonnement solaire direct et d'un rayonnement solaire diffus, qui servent à calculer le rayonnement solaire direct, diffus, et global
Utilisation
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Les sorties de l'outil Graphiques d'ensoleillement sont des représentations raster et ne sont pas des cartes qui correspondent aux résultats en sorties de l'analyse du rayonnement solaire de la zone ou du point. Il s'agit plutôt de représentations de directions dans une hémisphère de directions pointant vers le haut à partir d'un emplacement donné. Dans une projection hémisphérique, le centre est le zénith, la limite de la "carte" circulaire est l'horizon et l'angle relatif au zénith est proportionnel au rayon. Les projections hémisphériques n'ont pas de système de coordonnées géographiques et les coordonnées de l'angle inférieur gauche sont (0,0).
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Il est difficile de stocker des champs de vision pour tous les emplacements d'un DEM ; en conséquence, lorsque les emplacements en entrée ne sont pas spécifiés, un champ de vision unique est créé pour le centre du raster de surface en entrée. Lorsque des entités ponctuelles ou un fichier d'emplacements en entrée est spécifié, plusieurs rasters de champ de vision sont créés pour chaque emplacement en entrée. Lorsque plusieurs emplacements sont spécifiés, la format en sortie par défaut est une pile ESRI GRID, qui contient plusieurs canaux correspondant au champ de vision pour chaque emplacement.
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La table des emplacements en entrée peut être une table INFO, un fichier .dbf, une table Access ou un fichier texte.
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Les rasters de visualisation graphique en sortie ne respectent pas les paramètres d'environnement d'étendue ou de taille de cellule. Les étendues en sortie sont toujours relatives à la taille du raster de diffusion/résolution et ont une taille de cellule égale à un. Toutefois, l'analyse sous-jacente utilise les paramètres d'environnement et peut impacter les résultats du champ de vision.
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Un ou deux rasters de rayonnement solaire direct peuvent être générés, selon que la configuration temporelle comprend des positions solaires superposées pendant l'année ou non. Lorsque deux rasters de rayonnement solaire direct sont créés, l'un représente la période entre le solstice d'hiver et le solstice d'été (du 22 décembre au 22 juin) et l'autre représente la période entre le solstice d'été et le solstice d'hiver (du 22 juin au 22 décembre). Lorsque plusieurs rasters de rayonnement solaire direct sont créés, la sortie par défaut est une pile ESRI GRID. Lorsque la sortie est ajoutée à ArcMap, seul le premier canal est affiché.
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La latitude de la surface du site (unités : degré décimal, positives pour l'hémisphère nord et négatives pour l'hémisphère sud) est utilisée dans divers calculs, tels que ceux de la déclinaison solaire et de la position solaire.
L'analyse étant conçue uniquement pour les échelles de paysage locales, vous pouvez utiliser une valeur de latitude unique pour l'ensemble du modèle MNA. Avec de plus grands jeux de données, par exemple relatifs à des états, des pays ou des continents, les résultats d'insolation diffèrent considérablement selon les latitudes (supérieures à un degré). Pour analyser des régions géographiques plus vastes, il convient de diviser la zone d'étude en zones dotées de latitudes différentes.
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Pour les rasters de surface en entrée contenant une référence spatiale, la latitude moyenne est automatiquement calculée ; si tel n'est pas le cas, une latitude de 45 degrés est utilisée par défaut. Lors de l'utilisation d'une couche en entrée, la référence spatiale du bloc de données est utilisée.
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La taille du raster de diffusion correspond à la résolution des rasters champ de vision, carte du ciel et carte d'ensoleillement utilisés dans le calcul du rayonnement (unités : nombre de cellules par côté). Il s'agit de représentations raster hémisphériques du ciel qui n'ont pas de système de coordonnées géographiques. Ces grilles sont carrées (même nombre de lignes et de colonnes).
Si l'augmentation de la taille du raster de diffusion augmente la précision de calcul, elle augmente aussi considérablement les temps de calcul.
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Si le paramètre Intervalle (exprimé en jours) est petit (par exemple inférieur à 14), il vaut mieux utiliser un raster de diffusion de plus grande taille. Pendant l'analyse, la carte d'ensoleillement (déterminée par la taille du raster de diffusion) permet de représenter les positions du soleil (trajectoires) pour des périodes de temps particulières pour calculer le rayonnement direct. Dans le cas d'intervalles plus petits, si la résolution de la taille du raster de diffusion n'est pas assez grande, les trajectoires peuvent se superposer et ainsi donner des valeurs de rayonnement égales à zéro ou inférieures pour cette trajectoire. L'augmentation de la résolution donne un résultat plus précis.
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La valeur de maximale de taille de raster de diffusion est 10 000. La valeur 200 correspond à la valeur par défaut, qui est suffisante pour des modèles MNA entiers avec des intervalles importants (par exemple, supérieurs à 14 jours). Une taille de raster de diffusion de 512 est suffisante pour effectuer des calculs aux emplacements des points pour lesquels le temps de calcul n'est pas un problème. Avec des intervalles plus petits (par exemple inférieurs à 14 jours), il est recommandé d'utiliser des valeurs plus grandes. Par exemple, pour calculer l'insolation d'un emplacement situé sur l'équateur avec un intervalle égal à 1 jour, il est préférable d'utiliser un raster de diffusion avec une taille minimale définie à 2800.
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Sachant qu'en général, les trajectoires du soleil se chevauchent au cours d'une période de trois jours, selon la taille du raster de diffusion et le moment dans l'année, il est recommandé d'utiliser des intervalles supérieurs à 3 jours. Pour des calculs sur toute l'année avec un intervalle mensuel, l'intervalle en jours est désactivé et le programme utilise des intervalles en mois calendaires. La valeur par défaut est 14.
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Comme le calcul du champ de vision peut demander beaucoup de travail, les angles d'horizon sont tracés uniquement pour le nombre de directions de calcul indiqué. Pour être valides, les valeurs doivent être des multiples de 8 (8, 16, 24, 32, etc.). En général, on utilise 8 ou 16 pour les surfaces à topographie douce, et 32 pour les topographies plus complexes. La valeur par défaut est 32.
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Le nombre de directions de calcul requis dépend de la résolution du modèle MNT en entrée. En général, un MNT naturel avec une résolution de 30 mètres est suffisamment lisse pour ne nécessiter qu'un petit nombre de directions pour la plupart des situations (16 ou 32). Avec des MNT plus fins, et en particulier avec des structures artificielles incorporées dans les MNT, le nombre de directions doit augmenter. Il convient de noter que si l'augmentation du nombre de directions augmente la précision, elle augmente aussi les temps de calcul.
Syntaxe
| Paramètre | Explication | Type de données |
in_surface_raster |
Raster de surface d'altitude en entrée. | Raster Layer |
in_points_feature_or_table (Facultatif) |
Table ou classe d'entités ponctuelles spécifiant les emplacements d'analyse du rayonnement solaire. | Feature Layer | Table View |
sky_size (Facultatif) |
Résolution ou taille du raster de diffusion pour les grilles d'un champ de vision, des cartes d'ensoleillement et du ciel. Les unités sont des cellules. Par défaut le système crée un raster de 200 par 200 cellules. | Long |
height_offset (Facultatif) |
Hauteur (en mètres) au-dessus de la surface MNA pour laquelle les calculs sont à effectuer. Le décalage de hauteur est appliqué à tous les emplacements en entrée. | Double |
calculation_directions (Facultatif) |
Nombre de directions azimutales utilisées lors du calcul du champ de vision. Pour être valides, les valeurs doivent être des multiples de 8 (8, 16, 24, 32, etc.). La valeur par défaut de 32 directions est appropriée pour une topographie complexe. | Long |
latitude (Facultatif) |
Latitude de la surface du site. Les unités sont des degrés décimaux, avec des valeurs positives pour l'hémisphère nord et négatives pour l'hémisphère sud. Pour les rasters de surface en entrée contenant une référence spatiale, la latitude moyenne est calculée automatiquement. Dans le cas contraire, la latitude est égale à 45 degrés par défaut. | Double |
time_configuration (Facultatif) |
Spécifie la configuration de temps (période) utilisée pour calculer le rayonnement solaire. Les objets de la classe Temps permettent de spécifier la configuration de temps. Les différents types de configuration de temps disponibles sont les suivants : TimeWithinDay, TimeMultiDays, TimeSpecialDayset TimeWholeYear. Voici les formules associées :
Le paramètre time_configuration affiche par défaut la valeur TimeMultiDays si le paramètre start_day est défini sur 5 et end_day sur 160, pour l'année Julienne en cours. | Time configuration |
day_interval (Facultatif) |
Intervalle de temps sur l'année (unités : jours) utilisé pour calculer les secteurs du ciel pour la carte d'ensoleillement. La valeur par défaut est 14 (bihebdomadaire). | Long |
hour_interval (Facultatif) |
Intervalle de temps sur la journée (unités : heures) utilisé pour calculer les secteurs du ciel pour les cartes d'ensoleillement. La valeur par défaut est 0,5. | Double |
out_sunmap_raster (Facultatif) |
Raster de rayonnement solaire direct en sortie. La sortie est une représentation qui indique la course du soleil, la position apparente du soleil à mesure qu'elle varie dans le temps. La sortie est de même résolution que le champ de vision et que le rayonnement solaire diffus. | Raster Dataset |
zenith_divisions (Facultatif) |
Nombre de divisions utilisées pour créer des secteurs du ciel dans la carte du ciel. La valeur par défaut est égale à huit divisions (par rapport au zénith). Les valeurs doivent être supérieures à zéro et inférieures à la moitié de la valeur de la taille du raster de diffusion. | Long |
azimuth_divisions (Facultatif) |
Nombre de divisions utilisées pour créer des secteurs du ciel dans la carte du ciel. La valeur par défaut est égale à huit divisions (par rapport au nord). Pour être valides, les valeurs doivent être des multiples de 8, supérieures à zéro et inférieures à 160. | Long |
out_skymap_raster (Facultatif) |
Raster de rayonnement solaire diffus en sortie. La sortie est construite en divisant l'ensemble du ciel en une série de secteurs célestes définis par des divisions zénithales et azimutales. La sortie est de même résolution que le champ de vision et que le rayonnement solaire direct. | Raster Dataset |
Valeur renvoyée
| Nom | Explication | Type de données |
| out_viewshed_raster |
Raster de champ de vision en sortie. Le champ de vision résultant pour un emplacement représente les directions célestes visibles et obscurcies. Le résultat est semblable à la vue fournie par des photographies hémisphériques du ciel (très grand angle). | Raster |
Exemple de code
Le script de fenêtre Python ci-dessous illustre comment utiliser l'outil SolarRadiationGraphics.
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")
Créer un raster de champ de vision, de rayonnement solaire direct et de rayonnement solaire diffus, à utiliser dans l'analyse du rayonnement solaire.
# 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")