一种地基太阳高度角计算方法及系统与流程

1.本发明涉及数据处理技术领域，更具体的说是涉及一种地基太阳高度角计算方法及系统。


背景技术：

2.目前，太阳高度角是指某地太阳光线与通过该地与地心相连的地表切面的夹角。当太阳高度角为90
°
时，太阳辐射强度最大；太阳斜射地面程度越大(即太阳高度角越小)，太阳辐射强度就越小。
3.但是，实际大气层中由于云层、气溶胶、水滴等大颗粒物质的存在以及地面反射现象，且地表由于不够平整也存在一定的反射情况，导致太阳高度角存在一定的偏差，整体处理精度较低。
4.因此，如何提供一种能够解决上述问题的地基太阳高度角计算方法是本领域技术人员亟需解决的问题。


技术实现要素：

5.有鉴于此，本发明提供了一种地基太阳高度角计算方法及系统，在计算过程中考虑了大气偏振度以及地面反射情况，提高了计算过程的精度。
6.为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
7.一种地基太阳高度角计算方法，包括以下步骤：
8.获取当前时刻在地球坐标系中的太阳坐标，以及当前时刻测量地点在地球坐标系中的测量地点坐标；
9.获取光线传输到地面时的目标时刻，根据光速、所述测量地点坐标及所述太阳坐标确定太阳光传到地面时的垂直入射地面坐标；
10.基于所述测量地点坐标、所述太阳坐标及所述垂直入射地面坐标确定理论地基太阳高度角；
11.对所述理论太阳高度角进行校正，得到实际太阳高度角。
12.优选的，根据光速、所述测量地点坐标及所述太阳坐标确定太阳光传到地面时的垂直入射地面坐标的具体处理过程包括：
13.根据所述目标时刻以及所述当前时刻确定光线传输到地面的传输时间；
14.根据所述测量地点坐标及所述太阳坐标，计算对应的欧式距离；
15.根据所述传输时间、光速确定所述太阳坐标距离垂直入射点的距离；
16.根据所述距离、所述测量地点坐标及所述太阳坐标得到对应的垂直入射地面坐标。
17.优选的，基于所述测量地点坐标、所述太阳坐标及所述垂直入射地面坐标确定理论地基太阳高度角的具体处理过程包括：
18.根据所述垂直入射地面坐标、所述测量地点坐标以及所述太阳坐标，根据反余弦
公式得到理论地基太阳高度角。
19.优选的，对所述理论太阳高度角进行校正，得到实际太阳高度角的具体处理过程包括：
20.获取大气层的偏振度测量值，确定地球坐标系下发生偏振的点以及对应的在地球坐标系中的点坐标；
21.构建所述测量地点所在位置的三维地表模型，根据所述三维地表模型计算反射角度；
22.根据所述点坐标以及所述反射角度得到实际太阳高度角。
23.优选的，构建所述测量地点所在位置的三维地表模型的具体处理过程包括：
24.获取所述测量地点所在位置的地质地貌数据以及巡航扫描数据，并对所述地质地貌数据以及巡航扫描数据进行预处理；
25.利用经过预处理的上述数据构建三维地表模型；
26.确定约束条件，对所述三维模型进行求解，得到对应的反射程度。
27.进一步，本发明还提供一种利用上述任一项所述的地基太阳高度角计算方法的计算装置，包括：
28.获取模块，用于获取当前时刻在地球坐标系中的太阳坐标，以及当前时刻测量地点在地球坐标系中的测量地点坐标；
29.第一计算模块，用于获取光线传输到地面时的目标时刻，根据光速、所述测量地点坐标及所述太阳坐标确定太阳光传到地面时的垂直入射地面坐标；
30.第二计算模块，用于基于所述测量地点坐标、所述太阳坐标及所述垂直入射地面坐标确定理论地基太阳高度角；
31.校正模块，用于对所述理论太阳高度角进行校正，得到实际太阳高度角。
32.本发明还提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如上述任一项所述的计算处理方法。
33.经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本发明公开提供了一种地基太阳高度角计算方法及系统，获取当前时刻在地球坐标系中的太阳坐标，以及当前时刻测量地点在地球坐标系中的测量地点坐标；获取光线传输到地面时的目标时刻，根据光速、所述测量地点坐标及所述太阳坐标确定太阳光传到地面时的垂直入射地面坐标；基于所述测量地点坐标、所述太阳坐标及所述垂直入射地面坐标确定理论地基太阳高度角，后续在角度校正过程中考虑了大气偏振度以及地面的反射程度，提高了计算过程的处理精度。
附图说明
34.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
35.图1为本发明提供的一种地基太阳高度角计算方法的整体流程图；
36.图2为本发明提供的一种地基太阳高度角计算系统的结构原理框图。
具体实施方式
37.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
38.参见附图1所示，本发明实施例公开了一种地基太阳高度角计算方法，包括以下步骤：
39.获取当前时刻在地球坐标系中的太阳坐标，以及当前时刻测量地点在地球坐标系中的测量地点坐标；
40.获取光线传输到地面时的目标时刻，根据光速、测量地点坐标及太阳坐标确定太阳光传到地面时的垂直入射地面坐标；
41.基于测量地点坐标、太阳坐标及垂直入射地面坐标确定理论地基太阳高度角；
42.对理论太阳高度角进行校正，得到实际太阳高度角。
43.在一个具体的实施例中，根据光速、测量地点坐标及太阳坐标确定太阳光传到地面时的垂直入射地面坐标的具体处理过程包括：
44.根据目标时刻以及当前时刻确定光线传输到地面的传输时间；
45.根据测量地点坐标及太阳坐标，计算对应的欧式距离；
46.根据传输时间、光速确定太阳坐标距离垂直入射点的距离；
47.根据距离、测量地点坐标及太阳坐标得到对应的垂直入射地面坐标。
48.在一个具体的实施例中，基于测量地点坐标、太阳坐标及垂直入射地面坐标确定理论地基太阳高度角的具体处理过程包括：
49.根据垂直入射地面坐标、测量地点坐标以及太阳坐标，根据反余弦公式得到理论地基太阳高度角。
50.具体的，设太阳坐标为(x1,y1)，测量地点坐标为(x2,y2)，垂直入射地面坐标为(x3,y3)，根据目标时刻与当前时刻可以确定光线的传输时间t，根据下式可以确定垂直入射地面坐标，具体表达式为：
[0051][0052]
计算理论地基太阳高度角的具体过程为：
[0053][0054]
式中，θ为理论地基太阳高度角。
[0055]
在一个具体的实施例中，对理论太阳高度角进行校正，得到实际太阳高度角的具体处理过程包括：
[0056]
获取大气层的偏振度测量值，确定地球坐标系下发生偏振的点以及对应的在地球坐标系中的点坐标；
[0057]
构建测量地点所在位置的三维地表模型，根据三维地表模型计算反射角度；
[0058]
根据点坐标以及反射角度得到实际太阳高度角。
[0059]
具体的，获取大气层的偏振度测量值的处理过程可以包括：
[0060]
在全天域中设置多个偏振度传感器，通过采集多个偏振度计的偏振度数据，并将上述数据进行加权平均处理，得到最终的偏振度数据。
[0061]
在一个具体的实施例中，构建测量地点所在位置的三维地表模型的具体处理过程包括：
[0062]
获取测量地点所在位置的地质地貌数据以及巡航扫描数据，并对地质地貌数据以及巡航扫描数据进行预处理；
[0063]
利用经过预处理的上述数据构建三维地表模型；
[0064]
确定约束条件，对三维模型进行求解，得到对应的反射程度。
[0065]
具体的，构建三维地表模型的具体过程包括：
[0066]
获取测量地点所在位置的地质地貌数据以及巡航扫描数据，并对地质地貌数据以及巡航扫描数据进行预处理，其中预处理过程可以为归一化处理；
[0067]
对经过预处理的上述数据，通过特征提取和匹配方法、射影结构重建以及三维重建方法得到对应的三维点云数据，根据三维点云数据构建三维地表模型；其中约束条件可以为地面散射光谱情况。
[0068]
参见附图2所示，本发明实施例还提供一种利用上述实施例任一项所述的地基太阳高度角计算方法的计算装置，包括：
[0069]
获取模块，用于获取当前时刻在地球坐标系中的太阳坐标，以及当前时刻测量地点在地球坐标系中的测量地点坐标；
[0070]
第一计算模块，用于获取光线传输到地面时的目标时刻，根据光速、测量地点坐标及太阳坐标确定太阳光传到地面时的垂直入射地面坐标；
[0071]
第二计算模块，用于基于测量地点坐标、太阳坐标及垂直入射地面坐标确定理论地基太阳高度角；
[0072]
校正模块，用于对理论太阳高度角进行校正，得到实际太阳高度角。
[0073]
本发明实施例还提供一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质上存储计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现如上述实施例中任一项的计算处理方法。
[0074]
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。
[0075]
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

技术特征：
1.一种地基太阳高度角计算方法，其特征在于，包括以下步骤：获取当前时刻在地球坐标系中的太阳坐标，以及当前时刻测量地点在地球坐标系中的测量地点坐标；获取光线传输到地面时的目标时刻，根据光速、所述测量地点坐标及所述太阳坐标确定太阳光传到地面时的垂直入射地面坐标；基于所述测量地点坐标、所述太阳坐标、所述垂直入射地面坐标确定理论地基太阳高度角；对所述理论太阳高度角进行校正，得到实际太阳高度角。2.根据权利要求1所述的一种地基太阳高度角计算方法，其特征在于，根据光速、所述测量地点坐标及所述太阳坐标确定太阳光传到地面时的垂直入射地面坐标的具体处理过程包括：根据所述目标时刻以及所述当前时刻确定光线传输到地面的传输时间；根据所述测量地点坐标及所述太阳坐标，计算对应的欧式距离；根据所述传输时间、光速确定所述太阳坐标距离垂直入射点的距离；根据所述距离、所述测量地点坐标及所述太阳坐标得到对应的垂直入射地面坐标。3.根据权利要求1所述的一种地基太阳高度角计算方法，其特征在于，基于所述测量地点坐标、所述太阳坐标及所述垂直入射地面坐标确定理论地基太阳高度角的具体处理过程包括：根据所述垂直入射地面坐标、所述测量地点坐标以及所述太阳坐标，根据反余弦公式得到理论地基太阳高度角。4.根据权利要求3所述的一种地基太阳高度角计算方法，其特征在于，对所述理论太阳高度角进行校正，得到实际太阳高度角的具体处理过程包括：获取大气层的偏振度测量值，确定地球坐标系下发生偏振的点以及对应的在地球坐标系中的点坐标；构建所述测量地点所在位置的三维地表模型，根据所述三维地表模型计算反射角度；根据所述点坐标以及所述反射角度得到实际太阳高度角。5.根据权利要求4所述的一种地基太阳高度角计算方法，其特征在于，构建所述测量地点所在位置的三维地表模型的具体处理过程包括：获取所述测量地点所在位置的地质地貌数据以及巡航扫描数据，并对所述地质地貌数据以及巡航扫描数据进行预处理；利用经过预处理的上述数据构建三维地表模型；确定约束条件，对所述三维模型进行求解，得到对应的反射程度。6.一种利用权利要求1-5任一项所述的地基太阳高度角计算方法的计算装置，其特征在于，包括：获取模块，用于获取当前时刻在地球坐标系中的太阳坐标，以及当前时刻测量地点在地球坐标系中的测量地点坐标；第一计算模块，用于获取光线传输到地面时的目标时刻，根据光速、所述测量地点坐标及所述太阳坐标确定太阳光传到地面时的垂直入射地面坐标；第二计算模块，用于基于所述测量地点坐标、所述太阳坐标及所述垂直入射地面坐标
确定理论地基太阳高度角；校正模块，用于对所述理论太阳高度角进行校正，得到实际太阳高度角。7.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质上存储计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至6中任一项所述的计算处理方法。

技术总结
本发明公开了一种地基太阳高度角计算方法及系统，涉及数据处理技术领域，其中方法包括以下步骤：获取当前时刻在地球坐标系中的太阳坐标，以及当前时刻测量地点在地球坐标系中的测量地点坐标；获取光线传输到地面时的目标时刻，根据光速、所述测量地点坐标及所述太阳坐标确定太阳光传到地面时的垂直入射地面坐标；基于所述测量地点坐标、所述太阳坐标及所述垂直入射地面坐标确定理论地基太阳高度角；对所述理论太阳高度角进行校正，得到实际太阳高度角；本发明在计算过程中考虑了大气偏振度以及地面反射情况，提高了计算过程的精度。提高了计算过程的精度。提高了计算过程的精度。


技术研发人员：冯潇 冯康
受保护的技术使用者：冯潇
技术研发日：2023.05.08
技术公布日：2023/7/27