[发明专利]一种密集城市建筑场景热辐射方向性强度计算方法

摘要

本发明公开了一种密集城市建筑场景热辐射方向性强度的计算方法，通过构建不同结构的密集建筑场景，输入不同地表温度分布状况、建筑屋顶密度、太阳和传感器几何位置，通过至少三个角度的方向温度观测数据可获得阴影墙体和阴影地面温度的差值和朝向造成的墙体温度变化幅度。用基于计算机模拟的辐射传输模型DART对几何模型模拟结果进行验证，结果表明，模型可实现对密集建筑场景太阳和观测天顶角均较大时温度方向性的准确模拟。

主权项

1.一种密集城市建筑场景热辐射方向性强度计算方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)简化城市建筑场景：假设像元内包含若干个相同大小的、朝向随机的建筑；建筑的长宽高分别是l，b和h，像元内建筑平均占地面积为S；(2)划分组分：将城市建筑场景的组分划分为屋顶、阴影地面和不同朝向的墙体；假设在密集建筑场景，当太阳天顶角足够大时，地面被墙体阴影全部覆盖，传感器视场中只包括屋顶和阴影地面；当观测天顶角足够大时，传感器无法观测到地面，视场中只包括屋顶和墙体；在这些情况下，将建筑场景组分划分为屋顶、阴影地面和不同朝向的墙体；(3)计算视场中墙体所占的比例：设太阳方位角为φs，假设墙体朝向随机分布，即墙体长侧朝阳向的法向方位角φn的分布范围是φs‑π/2<φn<φs+π/2；为计算传感器视场中墙体比例，有必要对传感器所在的方位角φv按照太阳主平面和垂直太阳主平面划分为四个区域，每个区域得到的墙体比例结果相同；这里以传感器所在的区域φs<φv<φs+π/2为例，对于一建筑体，传感器在某方向上最多可观测到两个面；当传感器与墙体某个侧面的方向相同时，传感器只能观测到一个面；Swall(φn)表示被传感器“看见”的建筑竖直墙面的面积，随传感器方位角的改变发生变化；若传感器视场中包含建筑侧面，则Swall(φn)＝h*b；若传感器视场中包含建筑正面，则Swall(φn)＝h*l；(4)计算视场中其他组分在视场中所占的比例：在密集建筑场景，当太阳天顶角大于预设值时，地面被墙体阴影全部覆盖；因此，在天顶角方向上，视场中只包括阴影地面和屋顶；定义建筑结构参数λp来表征屋顶面积在建筑平均占地面积中所占的比例；那么，阴影地面在视场中所占的比例为1–λp；当观测天顶角大于预设值时，在观测方向上，地面完全被墙体遮挡，视场中只包括屋顶和墙体，则墙体所占的比例为1–λp；(5)定义墙体温度：墙面光照越强，温度越高，根据墙面朝向与太阳夹角对墙体表面温度进行参数化；(6)计算视场中墙体平均亮度温度；(7)定义视场中其他组分的亮温：设阴影地面亮度温度为Tsg，屋顶亮度温度为Tr；(8)计算天顶方向和倾斜方向亮温；(9)计算亮温方向异质性强度，以进行模型拟合；(10)已知若干角度亮温观测值，推演得到其他任意角度亮温观测值；求解获得模型系数后，输入传感器和太阳相对方位角，以模拟得到任意观测方向上的亮温观测值，并将不同方向的观测亮温校正到相同的方向。