Sonneneinstrahlung (Raster) (Spatial Analyst Tools)
Zusammenfassung
Berechnet die Sonneneinstrahlung (Insolation) für jede Raster-Zelle eines digitalen Oberflächenmodells für die Erde oder den Mond.
Die Sonneneinstrahlung wird als Menge der pro Flächeneinheit während eines Zeitraums empfangenen Strahlungsenergie der Sonne berechnet. Sie wird in Kilowattstunden pro Quadratmeter (kWh/m2) gemessen.
Weitere Informationen zur Funktionsweise von Sonneneinstrahlung (Raster)
Verwendung
Für große Datenausdehnungen und bei der Berechnung vieler Zeitintervalle kann die Berechnung der Sonneneinstrahlung rechenintensiv sein. In diesem Fall können eine hohe Rechenleistung und viel Festplattenspeicherplatz erforderlich sein. Bevor Sie die Ausführung für die Daten mit voller Auflösung starten, können Sie vorläufige Ausführungen mit Daten bei einer gröberen Auflösung oder einer Teilmenge der Daten durchführen, um sicherzustellen, dass die Einstellungen richtig sind.
Der definierte Raumbezug des Parameters Eingabe-Oberflächen-Raster gibt an, ob die Analyse für die Erde oder den Mond durchgeführt wird.
Für die Berechnung der Sonneneinstrahlung ist es erforderlich, dass sich der Umgebungswert des Ausgabe-Koordinatensystems in einem projizierten Koordinatensystem (PCS, Projected Coordinate System) befindet. Die Daten in einem PCS sollten mit Einheiten in Metern vorliegen. Wenn Sie die Analyse mit einem sphärischen Koordinatensystem ausführen, müssen Sie die Umgebung des Ausgabe-Koordinatensystems auf ein gültiges PCS festlegen.
Wenn das Eingabe-Raster neu berechnet werden muss, wird die bilineare Technik verwendet. Ein Eingabe-Raster muss beispielsweise dann neu berechnet werden, wenn das Ausgabe-Koordinatensystem, die Ausdehnung oder die Zellengröße sich von dem entsprechenden Wert der Eingabe unterscheidet.
Sommerzeit wird nur für die Erde unterstützt. Für den Mond müssen Zeitangaben in UTC erfolgen.
Der Wert des Parameters Enddatum und -uhrzeit muss gleich dem Startdatum oder größer als das Startdatum sein. Die gesamte Zeitspanne darf nicht größer als 1 Jahr sein. Start- und Enddatum können in unterschiedlichen Kalenderjahren liegen.
Ausgabe-Strahlungswerte werden für das jeweilige Zeitintervall berechnet. Wenn für ein Zeitintervall keine Sonneneinstrahlung empfangen wurde, weist das Ergebnis für die Position den Wert "0" auf.
Wenn die zwischen dem Start- und dem Enddatum angegebene Gesamtzeit nicht gleichmäßig durch das Zeitintervall teilbar ist, wird die Gesamtdauer intern erweitert, um die erforderliche Anzahl von Zeitintervallen zu erhalten. Wenn der Parameter Zeitintervall beispielsweise auf drei Tage festgelegt ist und die Differenz zwischen dem angegebenen Start- und Enddatum acht Tage umfasst, wird das Zeitintervall auf neun Tage erweitert. Es werden keine Teilergebnisse für Zeiten zurückgegeben.
Das Mindestzeitintervall für Erddaten beträgt 30 Minuten und muss proportional zu 30 sein. Das minimale Zeitintervall für Monddaten beträgt zwei Stunden und muss proportional zu 2 sein.
Verwenden Sie den Parameter Eingabe-Analysemaske (
in_analysis_maskin Python), um das Ausgabe-Raster auf die durch den Maskenbereich definierten Positionen oder Zellen zu beschränken. Zudem ist es wichtig, die Auswirkungen der Oberfläche außerhalb Ihres Interessenbereichs zu berücksichtigen. Die Maske kann durch ein Raster oder durch Feature-Daten definiert werden.Die Analysemaske hat keine Auswirkungen auf die für Berechnungen verwendete Analyseausdehnung. Dies bedeutet, dass die Topografie oder potenzielle Hindernisse außerhalb des Maskenbereichs die Sonneneinstrahlungswerte beeinflussen, die für die definierten Bereiche berechnet werden.
Wenn die Maskeneingabe ein Feature-Dataset ist, wird sie intern in ein Raster konvertiert, wobei standardmäßig die Zellengröße und die Zellenausrichtung von dem Wert des Eingabe-Oberflächen-Rasters verwendet werden.
Durch die Angabe vorab berechneter Neigungs- und Ausrichtungs-Raster als Eingabe wird die Performance verbessert, insbesondere, wenn das Werkzeug wiederholt ausgeführt wird oder größere Datasets analysiert werden. Werden keine Werte für das Eingabe-Neigungs-Raster oder das Eingabe-Ausrichtungs-Raster angegeben, werden Werte aus dem Eingabe-Oberflächen-Raster berechnet.
Der Parameter Nachbarschaftsentfernung (
neighborhood_distancein Python) bestimmt die Nachbarschaftsgröße und dient zur Berechnung des Oberflächenparameters über die Entfernung vom Mittelpunkt der Zielzelle. Der Wert darf nicht geringer als die Zellengröße des Eingabe-Rasters sein.Eine geringe Nachbarschaftsentfernung erfasst eher die lokale Variabilität in der Landschaft, wie beispielsweise Merkmale kleinerer Landschafts-Features. Bei Höhendaten mit hoher Auflösung sind größere Entfernungen möglicherweise besser geeignet.
Wenn der Parameter Adaptive Nachbarschaft verwenden aktiviert ist (
use_adaptive_neighborhood = "ADAPTIVE_NEIGHBORHOOD"in Python), ändert sich die Nachbarschaftsentfernung mit der Variabilität im Terrain. Die Nachbarschaftsentfernung verringert sich, wenn die Variabilität im Berechnungsfenster zu groß ist.Der Mond der Erde hat keine Atmosphäre. Deshalb sind die Strahlungsparameter "Diffuser Anteil" und "Strahlungsdurchlassvermögen" bei der Analyse nicht relevant. Folglich beträgt die diffuse Sonneneinstrahlung "0" und die Gesamtstrahlung entspricht der direkten Sonneneinstrahlung.
Der diffuse Anteil ist der Bruchteil des globalen normalen Strahlungsflusses, der diffus ist. Die Werte liegen zwischen 0 und 1. Legen Sie diesen Wert entsprechend den atmosphärischen Bedingungen fest. Typische Werte liegen bei 0,2 bei sehr klaren Himmelsbedingungen bzw. 0,3 bei allgemein klaren Himmelsbedingungen.
Das Strahlungsdurchlassvermögen ist das Verhältnis zwischen der Energie, die die Erdoberfläche erreicht, und der Energie, die an der oberen Grenze der Atmosphäre ankommt. Die Werte liegen zwischen 0 (keine Übertragung) und 1 (vollständige Übertragung). Typische Werte liegen bei 0,6 oder 0,7 (sehr klare Bedingungen) bzw. 0,5 (allgemein klarer Himmel).
Das Strahlungsdurchlassvermögen ist umgekehrt proportional zum Parameter "Diffuser Anteil". Eine Änderung dieser Werte kann sich auf das Modellergebnis auswirken. Die Ermittlung der besten Werte für das Interessengebiet hängt von mehreren Variablen (z. B. Position und Zeit) ab. Sie können diese Werte ändern, um zu sehen, wie sie sich auf das Ergebnis auswirken.
Der Parameter Sonnenkarten-Gitterebene steuert die Geschwindigkeit und Genauigkeit der Berechnung. Er passt die Auflösung der sechseckigen Gitterzellen, die für die internen Berechnungen verwendet werden, gemäß dem räumlichen H3-Indizierungssystem an.
Mit niedrigeren Gitterebenen werden größere Sonnenkartenbereiche erstellt, und die Ausführung des Werkzeugs wird beschleunigt. Mit einer höheren Gitterebene werden kleinere Sonnenkarten erstellt, und die Genauigkeit des Ergebnisses wird verbessert.
Die gültigen Werte der Sonnenkarten-Gitterebene für die Erde reichen von 5 bis 7. Die gültigen Werte für den Mond reichen von 4 bis 6.
Die Standardebene wird durch das Eingabe-Oberflächen-Raster bestimmt. Wenn bei der Analyse der Oberflächendaten der Erde die Zellengröße für die Analyse kleiner oder gleich 4 Meter ist, lautet die Standardgitterebene 6. Wenn die Zelle größer als 4 Meter ist, lautet die Standardgitterebene 5. Für die Analyse der Oberflächendaten des Mondes ist die Standardebene 6.
In der folgenden Tabelle wird die durchschnittliche Fläche der Hexagongitterzellen für jede Sonnenkartenebene in der Einheit Quadratkilometer dargestellt.
Level (Ebene)
Erde
Mond
4
Nicht anwendbar
131,6
5
252,9 (Standard > 4 m)
18,8
6
36,1 (Standard > 4 m)
2,69 (Standard)
7
5,16
Nicht anwendbar
Dieses Werkzeug lässt sich mit GPU beschleunigen, d. h. wenn ein kompatibler Grafikprozessor (GPU) in Ihrem System verfügbar ist, lässt sich damit die Leistung des Werkzeugs verbessern. Verwenden Sie den Parameter Zielgerät für Analyse (
analysis_target_devicein Python), um zu steuern, ob das Werkzeug mit der GPU oder der CPU ausgeführt wird.Details zu kompatiblen GPUs, zum Konfigurieren von und Arbeiten mit GPU-Geräten sowie Tipps zur Problembehandlung finden Sie unter "GPU-Verarbeitung mit Spatial Analyst".
Wenn das Ausgabe-Raster-Format
.crflautet, wird in diesem Werkzeug die Raster-Speicherumgebung Pyramide unterstützt. In der Ausgabe werden standardmäßig Pyramiden erstellt. Bei anderen Ausgabeformaten wird diese Umgebung nicht unterstützt, und es werden keine Pyramiden erstellt.Weitere Informationen zu den Geoverarbeitungsumgebungen für dieses Werkzeug finden Sie unter "Analyseumgebungen und Spatial Analyst".
Zusätzliche Ressourcen:
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 und 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), Juni 27 2018. https://www.uber.com/blog/h3/
Parameter
| Beschriftung | Erläuterung | Datentyp |
|---|---|---|
|
Eingabe-Oberflächen-Raster |
Das Eingabe-Höhenoberflächen-Raster. |
Raster Layer |
|
Startdatum und -uhrzeit |
Startdatum und -zeit für die Analyse. |
Date |
|
Enddatum und -zeit |
Enddatum und -zeit für die Analyse. |
Date |
|
Eingabe-Analysemaske (Optional) |
Die Eingabedaten, die die Positionen für die Analyse definieren. |
Composite Geodataset |
|
Eingabe-Neigungs-Raster (Optional) |
Das Eingabe-Neigungs-Raster, das bei der Berechnung der Ausgabe-Sonneneinstrahlung verwendet wird. Wenn diese Eingabe nicht angegeben wird, berechnet das Werkzeug die Neigungswerte intern aus dem Eingabe-Oberflächen-Raster. Durch die Angabe dieses Wertes wird die Performance verbessert, insbesondere, wenn das Werkzeug wiederholt ausgeführt wird oder größere Datasets analysiert werden. |
Raster Layer |
|
Eingabe-Ausrichtungs-Raster (Optional) |
Das Eingabe-Ausrichtungs-Raster, das bei der Berechnung der Ausgabe-Sonneneinstrahlung verwendet wird. Wenn diese Eingabe nicht angegeben wird, berechnet das Werkzeug die Ausrichtungswerte intern aus dem Eingabe-Oberflächen-Raster. Durch die Angabe dieses Wertes wird die Performance verbessert, insbesondere, wenn das Werkzeug wiederholt ausgeführt wird oder größere Datasets analysiert werden. |
Raster Layer |
|
Ausgabe-Direktstrahlungs-Raster (Optional) |
Das Ausgabe-Raster, das den Wert der direkten Sonneneinstrahlung für jede Position darstellt. Für die Ausgabe wird die Einheit Kilowattstunden pro Quadratmeter (kWh/m2) verwendet. |
Raster Dataset |
|
Ausgabe-Diffus-Strahlungs-Raster (Optional) |
Das Ausgabe-Raster, das die Sonneneinstrahlung darstellt, die durch den Himmel, durch Atmosphärenschichten und andere Umgebungen gestreut wird. Für die Ausgabe wird die Einheit Kilowattstunden pro Quadratmeter (kWh/m2) verwendet. |
Raster Dataset |
|
Ausgabe-Raster der Direktstrahlungsdauer (Optional) |
Das Ausgabe-Raster, das die Dauer der direkten Sonneneinstrahlung darstellt. Ausgabeeinheiten: Stunden. |
Raster Dataset |
|
Zeitzone (Optional) |
Die für die Start- und Endzeit verwendete Zeitzone. Standardmäßig ist dies UTC (koordinierte Weltzeit).
|
String |
|
Zeiten für Sommerzeit anpassen (Optional) |
Gibt an, ob die Konfiguration der Eingabezeit an die Sommerzeit angepasst wird. Für Analysen auf dem Mond ist dieser Parameter nicht relevant.
|
Boolean |
|
Sonneneinstrahlung für Zeitintervalle berechnen (Optional) |
Gibt an, ob ein Gesamt-Sonneneinstrahlungswert für die ganze Zeitkonfiguration oder mehrere Strahlungswerte für das angegebene Intervall berechnet werden.
|
Boolean |
|
Einheit des Zeitintervalls (Optional) |
Gibt die Zeiteinheit an, die zur Berechnung der Sonneneinstrahlungswerte über die ganze Zeitkonfiguration verwendet wird. Dieser Parameter ist nur verfügbar, wenn der Parameter Sonneneinstrahlung für Zeitintervalle berechnen aktiviert ist.
|
String |
|
Zeitintervall (Optional) |
Der Wert für die Dauer oder Zeit zwischen den Intervallen. Der Standardwert ist von der angegebenen Intervalleinheit abhängig. Die verfügbaren Einheiten sind mit ihrem jeweiligen Standardwert unten aufgeführt.
|
Long |
|
Nachbarschaftsentfernung (Optional) |
Die Entfernung ab dem Mittelpunkt der Zielzelle, für die der Ausgabewert berechnet wird. Sie bestimmt die Größe der Nachbarschaft. Der Standardwert ist die Zellengröße des Eingabe-Oberflächen-Rasters. Das Ergebnis ist eine 3 x 3-Nachbarschaft. |
Linear Unit |
|
Adaptive Nachbarschaft verwenden (Optional) |
Gibt an, ob sich die Nachbarschaftsentfernung mit Landschaftsänderungen (adaptiv) ändert. Die maximale Entfernung wird durch die Nachbarschaftsentfernung bestimmt. Die minimale Entfernung ist die Eingabe-Raster-Zellengröße.
|
Boolean |
|
Typ des diffusen Strahlungsmodells (Optional) |
Gibt den verwendeten Typ des diffusen Strahlungsmodells an.
|
String |
|
Diffuser Anteil (Optional) |
Der diffuse Anteil des globalen normalen Strahlungsflusses. Die Werte liegen zwischen 0 und 1. Legen Sie diesen Wert entsprechend den atmosphärischen Bedingungen fest. Der Standardwert beträgt 0,3 bei allgemein klaren Bedingungen. |
Double |
|
Strahlungsdurchlassvermögen (Optional) |
Der Strahlungsanteil, der durch die Atmosphäre dringt (Durchschnitt aller Wellenlängen). Die Werte liegen zwischen 0 (keine Übertragung) und 1 (vollständige Übertragung). Der Standardwert beträgt 0,5 bei allgemein klarem Himmel. |
Double |
|
Zielgerät für Analyse (Optional) |
Gibt das Gerät an, das für die Berechnung verwendet wird.
|
String |
|
Sonnenkarten-Gitterebene (Optional) |
Die Auflösung, die zum Erstellen der sechseckigen H3-Gitterzellen für interne Berechnungen verwendet wird. Mit einem niedrigeren Wert für die Gitterebene werden größere Sonnenkartenbereiche erstellt, und die Ausführung des Werkzeugs wird beschleunigt. Mit einer höheren Gitterebene werden kleinere Sonnenkarten erstellt, und die Genauigkeit des Ergebnisses wird verbessert. Die gültigen Werte der Sonnenkarten-Gitterebene für die Erde reichen von 5 bis 7. Die gültigen Werte für den Mond reichen von 4 bis 6. Standardmäßig wird die Gitterebene durch das Eingabe-Oberflächen-Raster bestimmt. Wenn bei der Analyse der Oberflächendaten der Erde die Zellengröße für die Analyse kleiner oder gleich 4 Meter ist, lautet die Standardgitterebene 6. Wenn die Zellengröße für die Analyse 4 Meter überschreitet, lautet die Standardgitterebene 5. Für die Analyse der Oberflächendaten des Mondes ist die Standardgitterebene 6. |
Long |
Rückgabewert
| Beschriftung | Erläuterung | Datentyp |
|---|---|---|
|
Ausgabe-Raster der Sonneneinstrahlung |
Das Ausgabe-Raster, das die Gesamtmenge der pro Flächeneinheit empfangenen Sonneneinstrahlung für die Eingabeoberfläche darstellt. Für die Ausgabe wird die Einheit Kilowattstunden pro Quadratmeter (kWh/m2) verwendet. |
Raster |
Umgebungen
Zellengröße, Projektionsmethode für Zellengröße, Aktueller Workspace, Für Sommerzeit anpassen, Ausdehnung, Geographische Transformationen, GPU-ID, Maske, Ausgabe-Koordinatensystem, Faktor für parallele Verarbeitung, Prozessortyp, Pyramide, Scratch-Workspace, Fang-Raster, Zeitzone
Lizenzierungsinformationen
- Basic: Erfordert Spatial Analyst
- Standard: Erfordert Spatial Analyst
- Advanced: Erfordert Spatial Analyst