[发明专利]区域太阳高度角平均偏差特征规律的统计方法

说明书

本发明涉及区域太阳高度角平均偏差特征规律的统计方法，该统计方法包括样本数据准备、平均偏差计算及计算结果归纳3步骤，需要使用区域太阳高度角平均偏差的计算方法，其计算方法包括制定计算规划、太阳高度角计算、引入权重规则及区域太阳高度角平均偏差计算4步骤。总结了区域太阳高度角平均偏差的特征规律，区域太阳高度角平均偏差与区域直径的数学关系为近线性关系，线性系数为0.0019084～0.0019030°·km^‑1，区域直径为区域太阳高度角平均偏差的实质性相关因子，利于落实太阳辐射有关的区域太阳高度角取值，解决太阳高度角区域代表性问题，为地球系统应用模型太阳辐射参数确定其数据密度提供科学依据。

技术领域

本发明属于地学及遥感技术领域，涉及太阳辐射中太阳高度角尺度效应有关的区域太阳高度角平均偏差特征规律的统计方法，需要使用区域太阳高度角平均偏差的计算方法。

技术背景

太阳辐射是地球上主要的能量输送来源，是地球万物生长的依靠，是各个地球系统的驱动源泉。太阳辐射主宰地表大气温度场、压力场、电场、磁场，光合作用、光化学反应改变地表大气的物质结构，地球上的水循环、碳循环、大气环流、洋流及臭氧洞等自然现象与太阳辐射直接相关，是地球系统研究的热点。许多学者就地球系统与太阳辐射开展了广泛的研究，取得了一系列的丰硕成果。太阳高度角是太阳向地表辐射能量大小的最重要的参数，地面上获得太阳辐射存在地域和季节的不平衡。由于地面曲率因素，产生太阳高度角尺度效应，存在太阳高度角区域代表性问题，需要落实地球系统模型太阳辐射参数数据密度。在确保一定数据精度下，这些复杂模型应对大数据处理的求解，必须尽量减少数据量及计算量，需要考虑合理的数据密度。不同的太阳高度角数据密度会影响应用模型产生不同程度的结果差异，若太阳高度角数据密度太低，数据代表性差，降低应用模型模拟能力，不能充分发挥应用系统的应有效益；若太阳高度角数据密度过大，产生信息冗余，增加存储、运算和传输等资源占用，增加投入成本，降低应用系统时间效益。区域太阳高度角偏差特征规律是合理确定太阳高度角数据密度而需要构建的数学关系，因此，探讨区域太阳高度角偏差特征规律具有特别重要的意义。本发明者在发明专利“天基遥感分块插值计算太阳高度角的方法”中研究了区域太阳高度角最大偏差特征规律，而区域太阳高度角平均偏差特征规律从另一角度探讨太阳高度角区域代表性问题。

发明内容

本发明为了解决太阳高度角区域代表性问题，针对太阳高度角数据密度对地球系统应用模型计算结果产生的影响关系，而设计一种区域太阳高度角平均偏差特征规律的统计方法。

本发明是这样实现的：

一种区域太阳高度角平均偏差特征规律的统计方法，先设计区域太阳高度角平均偏差的计算方法，在此基础上，再制定区域太阳高度角平均偏差特征规律的统计方法。所述区域太阳高度角平均偏差特征规律的统计方法，需要使用区域太阳高度角平均偏差的计算方法。

所述区域太阳高度角平均偏差的计算方法包括制定计算规划、太阳高度角计算、引入权重规则及区域太阳高度角平均偏差计算4步骤。步骤(1)制定计算规划即从考察区域太阳高度角平均偏差的角度，采取圆形区域，而从编程计算角度需要使用二维数组，采取方形区域，圆形区域包含在方形区域内，引入权重规则区分有效计算区域与非有效计算区域，并确定二维数组行列数。步骤(2)太阳高度角计算即根据太阳高度角公式及二维数组行列数，确定区域各格点太阳高度角计算方法，落实计算太阳高度角有关的赤纬、纬度及时角参数计算方法，代入各个参数值计算区域各格点太阳高度角。步骤(3)引入权重规则即考虑统计平均偏差区域与计算数组代表区域不一致，以权重规则加以解决，权重规则包括点状态判断规则和点权重付值规则。步骤(4)区域太阳高度角平均偏差计算即计算区域各格点太阳高度角减去中点太阳高度角，得到区域各格点太阳高度角偏差，根据权重规则对区域各格点权重参数付值，利用区域各格点权重值计算有效圆形区域太阳高度角偏差绝对值平均值。