基于实时太阳位置的三维地形光照研究-论文.pdf

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1、第33卷第5期测绘科学与工程VoI_33．No．52013年10月GeomaticsScienceandEngineering0ct．2013基于实时太阳位置的三维地形光照研究徐道柱，，刘少毅41．信息工程大学地理空间信息学院，河南郑州，450052；2．西安测绘研究所，陕西西安，710054；3．地理信息工程国家重点实验室，陕西西安，710054；4．95956部队，陕西西安，710054【摘要】目前，GIS中一般通过设置太阳的高度角和方位角计算三维地形的光照，这种方法需将太阳位置固定。本文结合太阳实时位置的计算模型和三维地形的动态显示方法

2、，实现了基于实时太阳位置的三维地形光照计算。对于飞行模拟、日照辐射的仿真等，具有重要参考作用。【关键词】三维地形；太阳位置；光照【中图分类号】P231【文献标志码】AResearchon3D．．terrainIlluminationbasedonSolarRea1．．timePositionXuDaozhu-一．LiuShaoyi1．InstituteofofSurveyingandMapping，InformationEngineeringUniversity，Zhengzhou450052，China2．Xi’anResearchInst

3、ituteofSurveyingandMapping，Xi’all710054。China3．StateKeyLaboratoryofGeo—informationEngineering。Xi’an710054。China4．Unit95956，Xi’an710054，ChinaAbstractAtpresent，the3D—terrainilluminationisusuallycalculatedbysettingthesolarelevationandazimuthangleinGIS，withthismethodthesolarpos

4、itionisfixed．Thispapercombinesthesolarreal—timepositioncalculationmodeland3D—terraindynamicdisplaymethod，realizing3D—terrainilluminationcalculationbasedonsolarreal—timeposition．Itisusefulforthesimulationofflightsimulationandsunlightradi~ion．Keywords3D—terrain；solarposition；

5、illumination开始，学者先后提出了Phong模型、Torrance—1引言Sparrow模型、Cook—Torrace模型、增量式模型、三维地形是地形环境、空间信息可视化以及Whitted整体光照模型等一系列考虑不同因素的三维空间分析的基础；其动态显示是飞行模拟、动光学模型，并从理论和实际效果进行了大量分析态仿真、三维可视化技术的基础，已经在众多领域和实验。广泛应用。逼真的三维地形可视化，不但涉及地人们通过视觉系统所看到的自然景物，其入形表面模型建立和地表纹理，而且不同的光照模射光源是太阳；太阳位置随不同时刻、不同地理位型所达到的效

6、果也不同。从Lambert漫反射模型置在不断变化。在飞行模拟等应用中，依据太阳收稿日期：2013—08一o5。作者简介：徐道柱(1982一)，男，助理研究员，主要从事地图制图和地理信息工程研究。第5期徐道柱、刘少毅：基于实时太阳位置的三维地形光照研究61位置的光照不但是表现逼真三维地形的需要，而2．2时刻订正和日角计算且可为飞行员提供方位信息。时刻订正T的计算式为：本文依据太阳实时位置的计算，结合三维地T=((Hour一8+Minute／60．0)一Lon／15)／24形的动态显示，实现基于实时太阳位置的三维地(2)形光照计算。式中，Hour

7、为小时，Minute为分钟，Lon为经度。2太阳位置的计算日角的计算式为：太阳位置可以用太阳高度角和方位角来描0=((N+T)一N0)=l：(2~／365．2422)(3)述。对于地球上的某个地点，太阳高度角是指地2．3太阳赤纬角和时差计算平面和太阳光的人射方向之间的夹角；太阳方位太阳赤纬角Ed和时差Et的计算式为：角即太阳所在的方位，指太阳直射光线在地平面Ed=0．3723+23．2567×sin0+0．1149×上的投影与地平面正南方之间的夹角；顺时针sin20—0．1712×sin30—0．758XCOS0+0．3656×cos20+0

8、．0201×cos30(4)为正，逆时针为负。Et=0．0028—1．9857×sin0+9．9059×sin20通过所在地点的经纬度、年月日、时分(北京—7．09