建筑物尺度的太阳能资源潜力估算模型研究

结合遥感定量反演方法与地理信息系统三维分析技术, 建立了城市建筑物尺度的太阳能资源潜力估算新方法和模型。运用平面投射法确定了建筑物阴影位置, 实现了阴影的实时模拟。利用局部坐标系和容斥原理计算了三维空间中的非阴影区面积。考虑光线与墙面之间的角度关系, 结合遥感反演得到的该建筑物所在位置的地表太阳直射辐照度, 计算该建筑物各侧面及顶面所能利用的太阳直射辐射功率, 进而求和得到观测时段内的累积太阳直射辐射能, 并采用不规则三角网显示该建筑物能接收到的能量资源的空间分布。选择乌鲁木齐市某建筑群对模型进行应用。结果表明, 该模型为建筑物尺度的太阳能资源规划及开发利用提供了一种有效的方法。     

顾及树木的城市三维建模及其在太阳能潜力评价中的应用

城市高大建筑与树木的阴影会影响周围相对低矮建筑能接受到的实际太阳直射辐射能的大小,建筑与树木的精确三维建模与描述是建筑物尺度太阳能资源潜力评价的难点之一.基于LiDAR点云数据和QuickBird影像数据,对城市地区的建筑物和树木进行了三维建模;再借助改进的容斥原理计算某时刻树木和建筑物的阴影面积;利用遥感手段反演逐时地表太阳辐照度;结合反演结果及光照面积,计算建筑物屋顶和墙面最终可获得的太阳辐射能;以南京市某建筑群为例,对所提出方法进行了应用.结果表明,本文提出的三维建模与阴影遮挡计算方法可较好地反应某建筑所能接受到的太阳辐射能.该结果可为太阳能相关设备的选择、安放以及建筑物能耗测算提供基础数据支持.     

利用高分辨率遥感图像阴影信息提取建筑物高度

利用全色高分辨率卫星影像数据中的阴影信息进行建筑物高度计算的原理和方法，并结合专家分类系统，研究了如何进行建筑物阴影、顶部和建筑物向阳面分类，并计算出建筑物的高度．从试验区得结果表明，高分辨率的遥感数据在城市信息获取方面有着巨大价值．     

图像处理技术在城市建筑太阳能规划设计中的应用

介绍了一种将数字图像处理技术应用于城市建筑规划设计中太阳辐射能的利用与分析的方法.阐述了将建筑规划CAD图形分别转换成真彩色图像、建筑数字高度模型、阴影图像,进而进行太阳直射辐射能量在建筑群中的不同时刻分布计算和分析的过程,其目的是对城市建筑群规划中太阳直射辐射能量的分布,建筑采光与建筑高度和位置的关系作前期分析,提出合理的建筑高度参数及布局的参考值.这种基于数字图像处理的方法对城市能效建筑规划设计提供了有用工具.     

基于SAIL模型模拟的农作物冠层直射与散射光合有效辐射吸收比例特性研究

为明确太阳直接辐射及散射辐射在进入冠层被冠层吸收以及两者对总光合有效辐射吸收比例(FPAR)造成的影响, 利用SAIL模型模拟不同条件下的直射FPAR、散射FPAR以及总FPAR, 分析影响总FPAR变化的主要因素以及直射FPAR与总FPAR之间的差异。结果表明: FPAR随叶面积指数(LAI)的变化存在饱和现象; 能见度为5, 15, 30 km时散射FPAR对总FPAR的贡献分别是52.6%, 29.3%和21.7%, 随能见度的变化, 直射FPAR与总FPAR间相对误差最大达到13.2%; 随太阳天顶角的变化, 直射FPAR与总FPAR间相对误差最大达到10.29%, 这一误差是由散射FPAR引起的。因此, 在进行植被冠层FPAR遥感反演建模时, 直射FPAR与散射FPAR需要单独建模, 总FPAR则需要根据由天气条件决定的直、散射辐射比例计算得到。     

基于对象的百里峡景区入口处景观建筑信息的解译

景观建筑作为风景名胜区中的重要要素，对其色调、形状、体量等信息的把控极为重要.以百里峡景区入口处景观建筑为研究对象，借助GF-2号遥感影像，采用基于对象的规则分类法对其进行解译，借助ArcGIS平台优化建筑边界，计算其长度和宽度，利用太阳高度角、卫星方位角和阴影长度计算得到建筑物高度信息.通过实地测量得到建筑物实际长、宽、高信息，利用计算值与实测值之差的绝对值与实测值的百分比计算得到各个景观建筑的百分比误差.结果表明，长度、宽度和高度的误差为0.79%～17.14%,解译精度均在80%以上，其精度基本能够满足风景资源调查评价和风景区规划的实际需求.     

动态热过程分析用建筑几何模型的构建

建筑墙体表面的太阳直射辐射投影及辐射强度随时间发生很大变化，该变化在已有的动态热过程算法框架内很难直接计算。根据建筑传热模型特点和计算机图形学原理，构建了动态热过程的建筑几何模型，该模型将建筑空间抽象为由矢量平面围成的空间区域的集合；提出了建筑几何模型的核心计算方法，即三维空间内直线与表面的矢量运算。该建筑几何模型能解决建筑动态热过程中直接计算建筑墙体表面之间的太阳直射辐射换热和太阳直射辐射投影等问题，并对空气流通、楼房之间的相互遮阳和光污染等问题的研究也具有实际意义。     

基于最优尺度模型的建筑物信息提取

建筑物信息在数字城市建设过程中具有十分重要的意义和作用,从高分辨率遥感影像中提取建筑物信息已成为研究热点之一.本文结合当前现有的理论与方法,提出最优尺度的面向对象的方法对建筑物信息进行提取.首先采用多尺度分割算法对影像进行分割,然后采用最优尺度计算模型选取最优分割尺度,在分割的基础上构建建筑物提取知识库,最后采用最近邻...     

自动跟踪太阳能的成本优化

太阳能是一种具有开发潜能的能源,文章抽象出一个太阳能跟踪模型,对该模型如何在成本最小的情况下利用尽可能多的太阳能能量做详细的分析.首先,建立了一个模型求解任意一天日出时间和日落时间,从而在该模型的基础上建立模型求解一年内任意一天太阳直射点的纬度,于是就可以分析太阳能跟踪装置的角度调整情况.之后通过建立模型分析,以满足尽可能多的在一年内获取太阳能为条件,求出机构的数目,选定合理的排列方式,从而给出一年内太阳总能量与总成本的关系：机构数目越少,每个机构支撑的平面的面积越大,获取太阳总能量就越多.     

遥感影像提取建筑物高度的方法

基于高分辨率民用遥感影像及相应地区的数字地形图,利用ENVI软件和ARCGIS软件中的各个模块和有效的分类方法,通过对建筑物阴影的计算从而得到城市建筑物高度.实践证明此方法工作量小、流程简单,并且基本能满足城市制定相关防灾减灾规划的参考需求,具有实际应用价值.     

基于卫星遥感的输电沿线建筑物变化检测

准确、快速地实现建筑物变化检测对识别输电沿线隐患区具有重要的意义。随着卫星遥感技术的不断发展和进步,基于高分辨率遥感影像进行建筑物变化检测已成为研究热点。提出了一种融合阴影、建筑物指数、纹理、形状等特征的高斯概率模型实现像元级的建筑物初提取,在此基础上,结合多尺度分割结果实现对象级的建筑物变化检测,最后,将前后两时相对象级的建筑物提取结果进行空间叠加分析,并将叠加结果划分为建筑物新增、建筑物拆迁和建筑物改建三类。本文在研究区和验证区分别采用不同分辨率的遥感影像进行实验和验证,结果表明,该方法在不同尺度和影像分辨率下的建筑物变化检测均取得了实际效果和检测精度,可为输电沿线建筑物变化检测提供良好的技术支持。     

遥感地表参数反演中的一种不确定性知识处理方法

在基于贝叶斯网络的遥感参数反演模型中引入虚拟节点,提出不确定性知识表示与知识更新方法,推导了遥感反演中的参数后验信息更新公式.用北京顺义遥感实验的多尺度数据对冬小麦的叶面积指数和叶绿素面质量进行反演计算,验证了多知识源反演过程中不确定性知识对参数后验分布概率的调整模式.     

Biot方程差分数值模拟反演研究

本文对Biot方程进行了差分数值模拟反演研究。利用小波多尺度方法结合时卷正则化方法对于四层地层模型的孔隙率进行了反演计算,计算结果表明小波多尺度反演方法是一种快速的非线性的全局反演方法。这种方法结果稳定、有效、简洁、实用。通过增加15%噪声证实,上述方法的抗噪性也良好。     

基于梯度特征的高分辨率卫星遥感影像阴影检测

以高分辨率卫星遥感全色影像为数据源,根据阴影区在影像上的灰度与梯度特征,研究了它与水系、建筑物、绿地、道路等地物类型的区别,描述了阴影边界与太阳方位角的关系,并在此基础上针对实验数据提取阴影区.结果表明,所采用的方法能有效地识别影像中的阴影.     

基于MC9S12的智能型太阳能跟踪控制系统

太阳能电池板的发电量与照在其表面的光照强度和太阳能电池的光电转换效率成正比,而太阳能电池板的转换效率即使是提高0.1个百分点都是很有难度的,因此,要提高太阳能电池板的发电量,可以通过提高照射在太阳能电池板上的光照强度,当接受太阳光直射时,能够得到最大光照强度。介绍了一种智能型太阳能跟踪控制系统,能够实时跟踪太阳,使太阳能电池板总是受太阳能光直射,提高发电量至少在30%以上,该系统对提高光伏发电的太阳能利用率具有重要意义和应用价值。     

彩色航空影像中的建筑物阴影提取

在彩色航空影像中,建筑物阴影能提供大量关于建筑物形状、位置等相关信息。提出了一种基于特性的自动提取建筑物阴影的方法,以获取彩色航空影像中建筑物阴影的形状信息。利用可分离亮度和色调的颜色模型（包括HSV、YIQ、YCbCr颜色模型）提取彩色航空影像中的建筑物阴影,并利用数学形态学处理阴影分割图像。试验结果表明该方法是行之有效的。     

固定太阳能装置最佳倾角的设计研究

对于固定太阳能装置,其倾角的选择直接影响到所接收到的太阳辐射量,从而决定着太阳能利用系统的性能。本文利用青海地区辐射及气象数据,采用Hay模型,针对各类固定太阳能装置设计出了最佳倾角的计算结果。该结果可为青海地区太阳能系统的设计与安装提供理论依据与参考。     

基于多尺度超像素融合的RGB-D单幅图像阴影检测算法

针对单幅复杂环境图像阴影检测问题, 提出一种基于多尺度超像素融合的自动阴影检测快速算法. 首先利用深度图像计算各点的法向量及空间坐标, 同时利用简单线性迭代聚类算法对彩色图像进行多个尺度的超像素分割; 然后使用阴影置信度算法结合图像的色度、法线和空间位置信息分别估计各尺度下的超像素阴影置信度; 最后采用Adaboost训练的分类器对各尺度下的超像素阴影置信度进行融合, 得到最终的判决结果. 实验结果表明, 该算法的准确度明显高于原阴影置信度算法, 运行时间约为原阴影置信度算法的10%, 对于小块阴影、 大面积阴影及边缘不清晰的软阴影检测表现较突出, 适合对光线复杂环境下的图像进行前期预处理.     

小型长航时太阳能无人机总体设计优化方法

为解决小型长航时太阳能无人机总体设计中能量获取过程精确度低、设计参数区间寻优困难的问题,基于能量平衡原理提出了"小型低空长航时太阳能无人机总体设计优化方法"。为准确表征太阳辐射强度,引入了大气质量和大气透明度系数,用直射辐射强度和散射辐射强度建立了无人机的太阳辐射模型;基于太阳能飞机能量原理,结合太阳辐射模型和能量关系,统计无人机质量分配并参数化建模,建立了能量平衡模型并进行了验证;提出跨夜剩余航时的概念,以跨夜剩余航时最大化为目标,利用遗传算法进行优化,得到最优设计参数和方案。以6月22日在西安执飞为例进行优化设计,研制试验样机进行了飞行试验。研究表明,验证机具备跨夜飞行能力。     

一种融合地形阴影模型和YUV亮度分量的遥感图像反立体校正方法

遥感图像上所呈现出的山脊与沟谷颠倒的视觉效果被称为遥感图像反立体现象,该现象与人类的视觉习惯相冲突,从而严重干扰人们对遥感图像的目视判读.本文设计了一种YUV亮度分量乘法融合方法,其技术核心在于图像阴影区增强、地形夸张、地形阴影模型与YUV亮度分量相乘融合3个方面.实验表明,该方法充分考虑了山区图像具有深大阴影这一特征,由它得到的正立体图像立体感强、色调逼真、亮度均衡,其结果可广泛应用于地图导航、规划设计、资源监测等领域.