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1、太阳光照时间计算1,211王解先,邱杨媛,刘红新(1同济大学测量系,上海200092;2现代工程测量国家测绘局重点实验室,上海200092)摘要:本文介绍了太阳位置获取的方法及将其转换至地固系和当地切平面坐标系的方法,还介绍了太阳视位置计算的原理和方法,同时考虑了遮挡物对太阳遮挡的计算,结合实例计算获得了太阳在地固系内的直角坐标以及太阳的视位置和遮挡情况,并绘制了直观的太阳与遮挡墙的视位置图,从而计算出测站处太阳光照的时间,其在研究及实际应用需要中具有一定的现实意义。关键词:太阳位置;视位置;光照时间;遮挡+中图分类号
2、:P2261文献标识码:BAbstract:Thispaperintroducesthemethodsofsolarpositionobtaininganditstransitionintoconventionalterrestrialsystemandlocaltangentplanecoordinatesystem.Italsorecommendstheprincipleofsolarapparentplacewhiletakingsolarocclusioncalculationintoaccount.Then,inc
3、ombinationofacasecalculation,avisualizedfigureofsunandocclusionapparentplaceisdrawnoutbyresults.Consequently,thesunshinetimewhichhaspracticalsignificanceforstudyandapplicationiscalculatedinastation.Keywords:solarposition;apparentplace;sunshinetime;occlusion年历查表内插的方法
4、,目前有两种途径实现,一是0前言采用公式计算,这种方法精度不高,二是采用JPL某点的太阳光照时间具有较大的现实意义,如(美国喷气动力实验室)的行星历表内插。目前采在房屋建筑方面,需要一种科学的评价手段解决如用第二种方法更合适。光照纠纷等矛盾,计算某处一般的光照时间及其在[2]JPL的行星历表可以自由下载,并提供了内遮挡条件下的光照时间并绘制相关视位置图可以为插计算的Fortran源程序。输入任意UTC时刻,就可合理的开发与建设方案的优化提供科学理论依据,以得到各行星在惯性系内的空间直角坐标r。如在设计方面,合理的采光设计既能
5、创造良好的光地面上任意点在惯性系内的坐标随时间变化,环境又可以节约能源;在天文、大地测量研究方需定义地固系来表示地面点的坐标,如图1所示,面,对研究太阳光对卫星轨道影响等也具有重要的原点在地心,Z轴为自转轴,X轴为指向赤道与零研究意义。子午面的交点。在本文中,首先介绍了太阳在惯性系中位置计某点在惯性系内的空间直角坐标r与该点在地算的方法,再将其转换为地固系,并在当地切面坐T[1]固系的空间直角坐标R=(XYZ)的关系为:标系内计算各时刻太阳相对于测站的高度角和方位r=PNB2B1R(1)角,同时介绍了遮挡物对太阳遮挡的计算,从
6、而计式中的P、N、B2、B1分别为岁差、章动、自转、算出测站处太阳光照的时间。极移矩阵。考虑到日常变化和极移较小,在本文的1太阳位置计算应用中可以忽略,其他量都可以由公式及章动序列计算出,或也由JPL提供的转换程序计算。牛顿定律在惯性系内成立,故行星历表通常表地固坐标系如图1所示。示在惯性系内,目前采用的协议地心惯性参考系历图1中的SHEN为当地切平面坐标系,原点为元是J20000,原点为地球质量中心,参考平面是测站S,参考平面为站心处地球椭球的切面,E轴位J20000平赤道,Z轴向北指向平赤道面北极,X轴于参考平面内
7、向东,N轴位于参考平面内向北,H沿指向J20000平春分点(地球赤道面与地球绕太阳公转轨道面的交点),Y轴与X和Z轴组成直角右收稿日期:20060508[1]手系。作者简介:王解先(1963-),男(汉族),江苏常州人,教太阳位置计算有几种方式,原来通常采用天文授,博士生导师.44工程勘察GeotechnicalInvestigation&Surveying2007年第2期cos(B)0-sin(B)RY(B)=010sin(B)0cos(B)按(2)式,可以将太阳的空间直角坐标R=T(XYZ)转换为太阳在当
8、地切平面坐标系中的坐标T(HEN)。考虑到对于地面而言,太阳在无穷远处,T实际计算时,测站的空间坐标可以看成(000)。在当地切平面坐标系内,容易求出太阳的视位置,即测站观测太阳的高度角h和方位角:Htan(h)=(3)22E+N图1测站的空间坐标与当地切平面坐标系0(E
