为了准确评价太阳辐射资源,掌握不同条件下任意时刻的室外太阳辐射状况,研究整理了室外太阳辐射照度的模拟计算方法,建立了任意时刻太阳方位与计算平面的对应关系,可以模拟计算晴天指定时刻室外任意平面的太阳光辐射照度,并探讨了全阴天以及多云天气等一般常见天气较为复杂情况下任意斜面的太阳辐射照度计算方法。并根据此计算方法开发了室外太阳辐射照度计算软件。

建立了温室内各表面太阳辐照度计算模型,并对沈阳地区跨度为12 m的日光温室进行模拟,分析了温室建筑参数改变对温室内各表面太阳辐射照度的影响。结果表明:冬季最冷月(2003 12至2004 02)温室内后坡单位面积太阳辐射照度分别为土壤表面及后墙面的1.45和1.49倍;温室地面太阳辐射照度模拟结果与实际测试结果差值不超过5%。改变温室跨度和高度分别对地面及北墙面太阳辐射照度有较大影响,且呈线性关系;改变温室后坡仰角对温室内各表面太阳辐射照度的影响不显著。

基于1981—2010年全国122个气象台站的太阳辐射和气温日较差观测数据,将Bristow-Campbell太阳辐射估算模型在中国八大自然区分别进行了参数校正和验证;利用地理信息空间分析平台,采用PRISM模型对中国区域平均最高与最低气温空间化的结果,将其输入Bristow-Campbell模型,实现太阳总辐射的空间栅格化模拟;通过斯忒藩-玻耳兹曼定律计算全国地表长波辐射平衡;进而根据太阳辐射平衡公式,得到中国地表太阳辐射平衡的空间格局。结果表明:经过校验的Bristow-Campbell可以较准确地估算中国区域太阳总辐射资源;基于Bristow-Camp-bell辐射估算模型,结合气象数据...

利用东北地区 9个辐射台站 1 96 1年～ 1 980年的辐射资料 ,检验、比较了国内常用的总辐射和光合有效辐射计算方法的误差和精度。结果表明 :采用多因子综合法计算总辐射的通用公式 ,其月值和年值的平均相对误差分别为 4 0 %和 3 7% ,复相关系数为 0 990和 0 787,分别达到 0 0 1和 0 0 5显著水准 ,明显优于其他方法。可用于东北各地的总辐射计算 ;周允华等人建立的总辐射PAR系数经验公式 ,较好地反映了该系数的季节变化及其影响因素 ,与国内外的研究结果极为接近。选择上述适合于辽宁省的辐射计算方法 ,利用 1 96 1年～ 1 990年有关气...

为实现重庆多山、多云雾、少日照等典型地理环境特征下气温的空间分布精细化模拟,本文提出了一套局部回归加地形影响修正的适宜性模型方法。该方法综合地理加权回归模型、Solar Analyst模型、改进的Angtrom-Prescott方程以及多元线性回归,基于气象站观测的气温、相对湿度、日照百分率参数以及辐射站太阳总辐射参数,结合100 m×100 m DEM数据,进行山地起伏地形下气温空间化模拟。其中,气温的地形影响修正通过起伏地形下太阳总辐射的拟合而实现。模型具有较好的模拟精度和稳定性,局部回归项的模拟精度远高于反距离权重插值(IDW)、克里金插值(Kriging),也总体优于传统的基于纬度、经度、海拔高度、日照百分率、相对湿度因子构建的全局多元回归模型;采用55个区域气象站进行单一年份夏季气温模拟精度验证,平均绝对误差为0.59℃,地形影响修正后有38个站误差降低。模型具有较好的时空维度模拟能力,能反映坡度、坡向、地形遮蔽等局地地形因子对气温的影响,具有较强的物理意义。模型与商业化的ArcGIS软件工具相结合,便于推广应用,特别适用于重庆及其周边西南山地太阳辐射低值区。

以现有的研究理论为基础 ,用 Viswal Basic作为主要的开发工具 ,编写了界面化的温室直射光环境模拟分析程序 ,对不同纬度、不同方位、不同外形、不同受光时间的温室进行模拟分析 ,确定太阳直接辐射在温室内的时空分布 ,用于温室性能的测定及设计参数的确定

建立日光温室室内光辐射环境模型,通过模拟不同设计方案的室内光环境,评价和选择合理的设计方案,是提高日光温室设计水平和技术性能的可行途径。建立了反映温室建设地点的地理方位、室外光辐射、温室朝向和建筑参数、屋面形状和覆盖材料等多种因素的日光温室光辐射环境模型,可以模拟任意时刻温室内各表面中的任意点的光辐射照度。采用针对日光温室内计算点,以光线逆向回溯的方法,建立了计算点与屋面日光入射点间的对应关系,进而确定计算点的直接光辐射;根据天空等辉度假设,采用计算点对屋面及室外可视天空的视角比例确定其散射辐射。该模型考虑了阴、晴各种天气条件对室内光辐射环境的影响;建立了室内直接辐射与散射辐射的模拟计算方法;...

【目的】定量模拟和刻画林木冠层太阳短波辐射的分布和截获情况,于时空变换下反演太阳短波辐射在不同林木冠层内的辐射通量变化,为林木培育经营和提质增效提供理论依据。【方法】首先,以公共数据集和真实扫描的校园内林木激光点云数据为例,结合设计的机器视觉算法,对林木激光点云进行枝叶分离和单叶分割,并用合适大小的椭圆形和圆柱体几何单元分别拟合每片叶片和骨架,开展林木真实模型重建;其次,运用计算机图形学方法,结合研究地点的经纬度和时刻,模拟太阳入射光线,并引入物理学的双向反射和透射分布函数及蒙特卡洛光线追踪算法,开展反射和透射光线与冠层内叶片的碰撞模拟;最后,根据仪器测量得到的不同树种叶片平均粗糙度和折射率,结合光线追踪算法,实现林木冠层内短波辐射分布计算和木林冠层光截获效率评估。【结果】利用本研究方法计算时空变换下不同树种(芒果、橡胶、紫薇、樱花)4株树冠及一片香樟树林的直射、反射和透射太阳辐射通量,其中直射辐射通量占比约86%、反射辐射通量占比约5%、透射辐射通量占比约9%。叶面积指数高的树冠会拦截更多直射和透射光线;在太阳高度角较小时刻(上午或下午),斜射的太阳光线反射后易与树冠中其他叶片发生二次求交,产生较多反射辐射通量。同时,由于林木的趋光性,中午树冠光线拦截率高于上午和下午10%左右。比对采用本研究方法计算的树冠辐射通量拦截比值和样地手持光电仪器实测结果,绝对误差小于6%。【结论】在测绘科学、计算机图形学及林学多学科视角融合下,本研究基于激光点云重建树木真实表观形态结构,并将蒙特卡洛光线追踪算法与物理学的双向反射和透射分布函数相融合,真实模拟光线在树冠中的传播过程,可准确获取林木冠层内太阳短波辐射分布与树冠辐射通量拦截值,对研究时空变换下林木太阳辐射吸收、光强与树冠形态结构的耦合关联及不同表型参数的林冠辐射传输模型均有重要启示意义。

[目的]地面太阳辐射数据的获取受限于稀少的太阳辐射观测站点，气象卫星可以提供较高的时间和空间分辨率数据，为模拟太阳辐射提供了新的数据源；引入人工神经网络模型模拟太阳辐射可以获取更精准的数据指导农业生产。[方法]利用气象卫星数据构建模拟太阳辐射的模型，在晴天和有云2种天气情况下，分别借助随机梯度下降算法（Stochastic Gradient Descent， SGD）、均方根传播算法（Root Mean Square Propagation， RMSprop）、自适应动量估计算法（Adaptive Momentum Estimation， Adam）优化的BP神经网络方法构建不同输入变量组合的晴空模型和云空模型，选取最优的算法和模型；再综合晴空模型和云空模型的结果，得到全天空条件下的太阳辐射模拟结果。[结果]（1）BP神经网络的优化算法中，RMSprop和Adam算法比SGD算法表现更好，损失函数收敛更快且更稳定，误差更小；晴空模型采用RMSprop算法优化的BP神经网络模型，相关系数R为0.950，均方根误差RMSE为84.27 W·m~(-2)，平均绝对误差MAE为58.99 W·m~(-2)；云空模型采用Adam算法优化的BP神经网络模型，R为0.884，RMSE为124.13 W·m~(-2)，MAE为88.08 W·m~(-2)。（2）利用卫星数据和地面气象数据共同作为输入变量构建的模型相比于不利用地面气象数据构建的模型效果更优，R增加0.015，RMSE减小11.93%，MAE减小21.77%。在云空模型的输入变量中增加反映云透光性的云光学厚度也可以减小模型的误差，R增加0.018，RMSE减小6.45%，MAE减小7.41%。（3）在输入变量相同的情况下，晴空模型模拟地面太阳辐射的精度比云空模型更高，R增加0.066，RMSE减小32.11%，MAE减小33.03%。晴空较有云的天气状况更加稳定，模拟效果更好。[结论]通过不同优化算法的选择，以及利用卫星数据和地面气象数据共同构建模型，可以显著提升模型的精度。模型可以应用于解决部分地区太阳辐射值缺失的问题，对于需要利用太阳辐射数据进行研究的农业领域具有重要的意义。

借鉴国内外已有的太阳辐射计算方法 ,考虑地形和大气衰减因子 ,通过组件技术实现GIS与太阳总辐射计算模型集成 ,建立了太阳潜在总辐射计算模型。同时利用我国 10 7个气象观测站的多年逐日太阳辐射资料 ,假设多年中有 1d为晴朗无云的天气 ,即取多年中的最大太阳总辐射值为该计算日的潜在日总辐射值 ,进行模型检验 ,证明该方法可行

目前太阳辐射主要通过计算获得,因此建立太阳辐射的气候学计算方法十分必要。论文利用中国54个站1961—2000年的逐日太阳总辐射和日照百分率资料,分别以天文辐射、晴天太阳辐射和理想大气太阳辐射作为三种起始值建立了各站的太阳辐射回归方程,并对其经验系数进行聚类分析,分为东部和西部两个地区。然后利用54个站1961—1990年的资料建立了3种起始值情况下,东部、西部地区和全国统一的太阳总辐射计算公式。最后利用这些站1991—2000年的观测资料对所建立的公式进行了检验。结果表明:无论是利用分区还是全国统一公式都是以天文辐射为起始值时计算结果好,其中分区公式比全国统一公式的计算结果精度略高,但差别不...

池火是火灾灾害中最常遇到的火焰类型之一，发展油池火的精细化建模有利于液体火灾事故危害性的精准分析及评估。众所周知，热辐射建模是准确模拟各种火灾场景的关键环节。因此，为建立合适的辐射模型，在这项工作中，通过将四个不同的辐射模型耦合到开源火灾模拟代码FDS中，并使用有限体积法求解辐射强度传输方程，对大尺度甲醇池火开展了LES仿真研究。结合NIST的实验数据，对不同辐射模型的影响特性及结果进行了对比分析。关于温度计算，基于WSGG的辐射模型和Cassol的模型表现更好。此外，所有模型都能很好地预测脉动频率。然而，关于辐射热通量的预测，Cassol的两个模型和FDS默认模型的表现优于其他模型，获得每个组分的准确光谱信息数据和确定混合气体的WSGG系数的方法是成功预测火焰辐射的重要因素。

基于100 m×100 m分辨率的数字高程模型(DEM)数据,全面考虑了地形因子对太阳散射辐射的影响,改进了开阔度的计算模型,并通过建立陕西省不同时空尺度月散射分量和晴空指数的估算模型,确定了陕西省气候平均情况下月散射系数的空间分布,实现了实际起伏地形下陕西省太阳散射辐射的分布式模拟,计算了陕西省范围内100 m×100 m分辨率1~12月气候平均太阳散射辐射的空间分布。结果表明:局地地形对太阳散射辐射空间分布的影响比较明显;模拟结果可靠,可进行大数据量处理,适用于遥感图像处理、地理信息系统等数据处理平台。

【目的】研究日光温室番茄群体的太阳总辐射量分布规律,为优化日光温室结构、控制日光温室环境提供理论依据。【方法】将日光温室番茄冠层按高度均匀分为4层,观测不同冠层的太阳总辐射量、叶面积指数、净光合速率和太阳总辐射透光率,探讨群体太阳总辐射量的变化规律及其与光合作用的关系。【结果】在番茄盛果期,日光温室内的太阳总辐射量南部明显高于北部,平均高出200 W/m2以上;中部略高于东、西部。太阳总辐射量在植株群体内垂直方向上随冠层高度的下降而减少,1.2,0.9,0.6和0.3 m冠层的太阳总辐射量日平均值分别为507,398,289和76 W/m2;越靠近冠层底部太阳总辐射量衰减的日变化越不明显。随着...

针对光伏温室光伏发电和农业生产光照分配不合理导致整体收益较低的问题，提出了基于综合效益最优的光伏温室光伏发电与农业生产太阳辐射分配方法。首先，建立光伏温室的光伏发电收益、农作物收益、运行维护成本模型，其中，以农作物直角双曲线修正光响应模型作为光伏温室农作物产量计算方法，将光照与农作物产量和收益紧密结合；其次，以光伏温室综合效益最优为目标，以光伏发电光照强度、温室农作物生长光照条件为约束条件，建立光伏温室整体收益数学模型。以新疆地区某光伏温室实际运行数据为基础，对比分析多场景下光伏温室收益，结果显示，选择光伏温室农作物最小日光有效光照辐射值光照分配占比，光伏温室整体收益最大；考虑光伏温室改造与运行维护花费，在不改变原有结构的情况下，农作物光照饱和点对应的光照分配比例可作为光伏温室整体收益最大点。