基于三维GIS的建筑物日照分析研究
建筑日照分析
建筑日照分析
建筑日照分析是一门研究太阳光照射建筑物的科学，它将反映在设计中，以免影响建筑物内部的舒适度。
建筑日照分析可以将太阳能利用起来，为建筑物提供自然采光，同时还可以减少能源消耗。
通常，建筑日照分析包括对建筑物内部照明、通风和采暖系统的影响的分析以及太阳能的利用。
建筑日照分析的步骤主要有：
1. 进行日照图分析，利用GIS技术对建筑周围的地理位置进行分析，了解太阳照射情况；
2. 建筑物内均匀采光分析，考虑建筑物的外观形态，了解建筑物内部空间的照度情况；
3. 用光源计算设计照度，确定采光方式，根据不同照度要求计算需要的灯具数量；
4. 通过太阳能分析对建筑物的太阳能利用情况进行分析，确定太阳能的利用效率；
5. 进行热量分析，分析太阳热控制情况，考虑采光，外墙，窗户等要素，进行热量计算。
日照分析测绘中高层建筑物三维坐标的获取方法
日照分析测绘中高层建筑物三维坐标的获取方法摘要：对高层建筑高度测量方法进行探讨，提出一种简便可行的测量方法，并对其观测误差进行分析。
关键词：日照分析；高层建筑物；误差分析1 引言笔者从事城市测量工作，在平时的日照分析测绘时经常遇到这样的情况，某些高层建筑物及其附属物如电梯间太高，测绘他们的高度时要求的距离就会很远，就超出了平常的免棱镜仪器的距离要求，在日常的工作中，经过试验，笔者找到了一种方法，可以快速获取待测点的三维坐标。
2 外业测量步骤首先使用RTK方法获取点A、B的三维坐标，作为已知点为A(XA,YA,HA),B(XB,YB,HB)。
（AB应能通视，且都能与P通视）在A点架设全站仪，用B点定向，瞄准待测点P，读出其水平角α，垂直角ι；在B点架设全站仪，用A点定向，瞄准待测点P，读出其水平角β，垂直角κ。
3 公式推导及内业计算3.1利用前方交会方法计算P点平面坐标P(XP,YP)计算方法如下：首先通过平面直角坐标反算，可获得AB边的坐标方位角αAB和边长SAB,由坐标方位角αAB和观测角α可推算出坐标方位角αAP，由正弦定理可得AP 的边长SAP。
由此根据平面直角坐标正算公式，即可求得待定点P的坐标，即当A、B、P按逆时针编号时，αAP=αAB-α，将其代入上式，得顾及XB -XA = ，YB-YA= ，则有（1）由正弦定理可知：=将上式带入（1）式，并整理可得（2）式（2）即为前方交会计算公式，通常称为余切公式，是平面坐标计算的基本公式之一。
在此应指出：式（2）是在假定△ABP的点号A(已知点)、B(已知点)、P(待定点)按逆时针编号的情况下推导出的。
若A、B、P按顺时针编号，则相应的余切公式为：（3）这样，待定点的平面坐标就有了。
3.2确定待定点的高程首先由由正弦定理可以确定A、B到P点的水平距离SAP、SBP：由（式中γ=180°-（α+β））可知SAP=SBP=由三角高程公式可知，HP=HA+ iA+SAP*tanι= HA+iA+ *tanι或HP=HB+ iB+SBP*tanκ= HB+ iB+*tanκ这两个计算公式可相互检核，亦可求平均值作为P点高程。
建筑日照分析
建筑日照分析
“日照分析”是一种建筑设计过程中必不可少的分析方法。
它将影响建筑外观和位置布局的自然环境因素可视化，为建筑设计者提供重要参考。
本文将讨论建筑日照分析的重要性，以及实施日照分析的不同步骤。
日照分析的重要性
通过日照分析，建筑设计者可以了解其建筑的日照状况，合理规划建筑外观和位置布局，从而优化建筑环境，提高抗风、抗湿性能，减少雨水积水等困扰。
此外，日照分析也可以考虑夏季高温时建筑的温暖性能，以及冬季低温时建筑的保暖性能，确保建筑的节能率，减少二次能耗的消耗。
日照分析的过程
首先，用GIS软件对避免阴影的可能性进行分析，从而对地形特征进行更进一步的考虑。
其次，使用日照仪或者光谱计量设备，测量研究区域的温度变化状况，给予冬季保暖和夏季避暑提供重要参考。
此外，也应该使用跟踪器来监测建筑物的全天日照状况，以便确定地块位置的最佳状态。
最后，使用精密仪器测量地块日照量，可以发现潜在的建筑漏洞，提出改善意见，减少紫外线伤害。
日照分析的应用
日照分析不仅可以应用于常见建筑，还可以用于公共空间的设计和安排。
比如，可以分析公园的日照状态，在保证观赏性的前提下，把低日照量的区域留给老年人休息处，以减少其受紫外线伤害
的风险；也可以采取相应的措施，例如在阳光较暗的区域增加遮阳设备，提高其日照量，以满足应邀宾客活动和景观观赏等各项需求。
日照分析在建筑设计过程中具有非常重要的作用，使建筑物可以与自然环境和谐共处，提高建筑功能性能，减少节能消耗，节约能源。
从而为大众提供健康、节约、安全的生活环境，最终达到节能环保的目标。
基于ArcGIS的建筑物屋顶太阳辐射分析——以山东建筑大学为例
第３４卷第２期２０１９年４月㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀山东建筑大学学报ＪＯＵＲＮＡＬＯＦＳＨＡＮＤＯＮＧＪＩＡＮＺＨＵＵＮＩＶＥＲＳＩＴＹ㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀Ｖｏｌ.３４Ｎｏ.２Ａｐｒ.２０１９收稿日期:２０１９－０２－０５基金项目:山东省绿色建筑协同创新中心团队建设基金项目(ＬＳＸＴ２０１５０６)作者简介:亓伟(１９９４－)ꎬ男ꎬ在读硕士ꎬ主要从事工程ＧＩＳ技术及其应用等方面的研究.Ｅ￣ｍａｉｌ:ｑｗ１１２０７９＠１６３.ｃｏｍ通讯作者∗:孙英君(１９７６－)ꎬ女ꎬ副教授ꎬ博士ꎬ主要从事太阳辐射㊁土壤重金属分布等方面的研究.Ｅ￣ｍａｉｌ:ｓｄｊｚｕｓｙｊ＠１２６.ｃｏｍＤＯＩ:１０.１２０７７/ｓｄｊｚ.２０１９.０２.００９基于ＡｒｃＧＩＳ的建筑物屋顶太阳辐射分析以山东建筑大学为例亓伟１ꎬ孙英君１ꎬ２ꎬ∗ꎬ王鸿燕３ꎬ江云婷１ꎬ程英伟１(１.山东建筑大学测绘地理信息学院ꎬ山东济南２５０１０１ꎻ２.山东省绿色建筑协同创新中心ꎬ山东济南２５０１０１ꎻ３.山东农业工程学院国土资源与测绘工程学院ꎬ山东济南２５０１００)摘要:太阳能作为一种易获取的清洁能源ꎬ已经得到了广泛有效地开发利用ꎬ最大限度地利用建筑物表面太阳能是智慧城市智慧能源发展中的一项有效措施ꎬ而建筑物屋顶太阳辐射估算是合理规划光伏转化设备及环保建筑材料的前提ꎮ文章利用机载激光雷达数据ꎬ提取了山东建筑大学新校区建筑物的三维信息ꎬ以ＡｒｃＧＩＳ为平台ꎬ利用衍生的地形坡度㊁坡向信息ꎬ结合研究区纬度㊁太阳时角㊁天气状况等自然因素ꎬ对校内１３栋建筑屋顶的太阳辐射进行分析ꎮ结果表明:晴天时ꎬ屋顶接收的太阳辐射是阴天条件下的１.１５倍ꎬ全天候下雨天中ꎬ屋顶太阳辐射量约为晴天状况下的５８％ꎻ一天之中１２ʒ００~１３ʒ００时段ꎬ屋顶太阳辐射最大值可达７２６.２０Ｗｈ/ｍ２ꎻ屋顶太阳辐射具有明显的季节变化ꎬ夏秋两季太阳辐射较高ꎬ分别为４９１.３３㊁３２１.２５ｋＷｈ/ｍ２ꎮ关键词:激光雷达数据ꎻＡｒｃＧＩＳꎻ建筑物屋顶ꎻ太阳辐射中图分类号:Ｐ４２２.１㊀㊀㊀㊀㊀文献标识码:Ａ㊀㊀㊀㊀㊀文章编号:１６７３－７６４４(２０１９)０２－００５２－０５ＡｎａｌｙｓｉｓｏｆｔｈｅｓｏｌａｒｒａｄｉａｔｉｏｎｏｆｂｕｉｌｄｉｎｇｒｏｏｆｂａｓｅｄｏｎＡｒｃＧＩＳ:ＡｃａｓｅｓｔｕｄｙｏｆＳｈａｎｄｏｎｇＪｉａｎｚｈｕＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙＱＩＷｅｉ１ꎬＳＵＮＹｉｎｇｊｕｎ１ꎬ２ꎬ∗ꎬＷＡＮＧＨｏｎｇｙａｎ３ꎬｅｔａｌ.(１.ＳｃｈｏｏｌｏｆＳｕｒｖｅｙｉｎｇａｎｄＧｅｏ￣ＩｎｆｏｒｍａｔｉｃｓꎬＳｈａｎｄｏｎｇＪｉａｎｚｈｕＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙꎬＪｉｎａｎ２５０１０１ꎬＣｈｉｎａꎻ２.ＳｈａｎｄｏｎｇＧｒｅｅｎＢｕｉｌｄｉｎｇＣｏｌｌａｂｏｒａｔｉｖｅＩｎｎｏｖａｔｉｏｎＣｅｎｔｅｒꎬＪｉｎａｎ２５０１０１ꎬＣｈｉｎａꎻ３.ＳｃｈｏｏｌｏｆＬａｎｄＲｅｓｏｕｒｃｅｓａｎｄＳｕｒｖｅｙｉｎｇＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇꎬＳｈａｎｄｏｎｇＡｇｒｉｃｕｌｔｕｒｅａｎｄＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙꎬＪｉｎａｎ２５０１００ꎬＣｈｉｎａ)Ａｂｓｔｒａｃｔ:Ａｓｏｎｅｏｆｔｈｅｅａｓｉｌｙａｃｃｅｓｓｉｂｌｅｃｌｅａｎｅｎｅｒｇｙꎬｓｏｌａｒｅｎｅｒｇｙｈａｓｂｅｅｎｗｉｄｅｌｙｄｅｖｅｌｏｐｅｄａｎｄｕｔｉｌｉｚｅｄ.Ｈｏｗｔｏｍａｘｉｍｉｚｅｔｈｅｕｓｅｏｆｓｏｌａｒｐｈｏｔｏｖｏｌｔａｉｃｏｒｐｈｏｔｏｖｏｌｔａｉｃｅｎｅｒｇｙｂａｓｅｄｏｎｌｉｍｉｔｅｄｂｕｉｌｄｉｎｇｓｕｒｆａｃｅｓｐａｃｅｉｓｏｆｇｒｅａｔｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｃｅｔｏｔｈｅｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｏｆｓｍａｒｔｃｉｔｙｓｍａｒｔｅｎｅｒｇｙ.Ｅｓｔｉｍａｔｉｎｇｔｈｅｓｏｌａｒｒａｄｉａｔｉｏｎｏｎｂｕｉｌｄｉｎｇｒｏｏｆｉｓｔｈｅｐｒｅｒｅｑｕｉｓｉｔｅｏｆｒｅａｓｏｎａｂｌｅｐｌａｎｎｉｎｇｔｈｅｐｈｏｔｏｖｏｌｔａｉｃｃｏｎｖｅｒｓｉｏｎｅｑｕｉｐｍｅｎｔａｎｄｔｈｅｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎｂｕｉｌｄｉｎｇｍａｔｅｒｉａｌｓ.ＢｙｕｓｉｎｇｔｈｅａｉｒｂｏｒｎｅＬｉＤＡＲｄａｔａｏｆＳｈａｎｄｏｎｇＪｉａｎｚｈｕＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙꎬｔｈｅｔｈｒｅｅ￣ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎｏｆｒｅｇｉｏｎａｌｂｕｉｌｄｉｎｇｓｉｓｏｂｔａｉｎｅｄｉｎｔｈｉｓｐａｐｅｒ.ＯｎｔｈｅｂａｓｉｓｏｆＡｒｃＧＩＳꎬｂｙｕｓｉｎｇｔｈｅｄｅｒｉｖｅｄｔｅｒｒａｉｎｓｌｏｐｅａｎｄａｓｐｅｃｔｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎꎬｃｏｍｂｉｎｅｄｗｉｔｈｔｈｅｎａｔｕｒａｌｆａｃｔｏｒｓｓｕｃｈａｓｔｈｅｌａｔｉｔｕｄｅａｎｄｓｏｌａｒｔｉｍｅａｎｇｌｅｏｆｔｈｅｓｔｕｄｙａｒｅａꎬａｎｄｃｏｎｓｉｄｅｒｉｎｇｔｈｅｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅｓｏｆｄｉｒｅｃｔｓｏｌａｒｒａｄｉａｔｉｏｎꎬｓｃａｔｔｅｒｉｎｇａｎｄｒｅｆｌｅｃｔｉｏｎｕｎｄｅｒｄｉｆｆｅｒｅｎｔｗｅａｔｈｅｒｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓꎬｔｈｅｒｏｏｆｓｏｌａｒｒａｄｉａｔｉｏｎｗａｓｅｓｔｉｍａｔｅｄｏｎ１３ｂｕｉｌｄｉｎｇｓｉｎｔｈｅｃａｍｐｕｓ.Ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｔｈａｔｔｈｅｓｏｌａｒｒａｄｉａｔｉｏｎｉｎｓｕｎｎｙｄａｙｓｉｓ１.１５ｔｉｍｅｓｔｈａｔｏｆｃｌｏｕｄｙｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓꎬａｎｄｉｎｔｈｅｒａｉｎｙｄａｙｓꎬａｎｄｔｈｅｓｏｌａｒｒａｄｉａｔｉｏｎｉｓ５８％ｏｆｔｈａｔｉｎｓｕｎｎｙｄａｙｓ.Ｔｈｅｒｏｏｆｓｏｌａｒｒａｄｉａｔｉｏｎｒｅａｃｈｅｓｔｈｅｈｉｇｈｅｓｔｉｎ１２ʒ００~１３ʒ００ｗｉｔｈｔｈｅｖａｌｕｅｏｆ７２６.２０Ｗｈ/ｍ２.Ｔｈｅｓｅａｓｏｎａｌｖａｒｉａｔｉｏｎｏｆｔｈｅｒｏｏｆｓｏｌａｒｒａｄｉａｔｉｏｎｉｓｄｉｓｔｉｎｃｔ.Ｉｔｒｅａｃｈｅｓｔｈｅｈｉｇｈｅｓｔｉｎｔｈｅ㊀第２期㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀亓伟ꎬ等:基于ＡｒｃＧＩＳ的建筑物屋顶太阳辐射分析 以山东建筑大学为例㊀㊀㊀㊀㊀㊀５３㊀ｓｕｍｍｅｒａｎｄａｕｔｕｍｎꎬｗｉｔｈｔｈｅｖａｌｕｅｓｏｆ４９１.３３ａｎｄ３２.２５ｋＷｈ/ｍ２ꎬｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙ.Ｋｅｙｗｏｒｄｓ:ＬｉＤＡＲｄａｔａꎻＡｒｃＧＩＳꎻｂｕｉｌｄｉｎｇｒｏｏｆꎻｓｏｌａｒｒａｄｉａｔｉｏｎ０㊀引言由于全球范围内爆发的各种环境㊁气候㊁资源㊁能源问题ꎬ使得人类对新型清洁能源的需求越来越强烈ꎮ近年来ꎬ科学家们对各种新能源的研究越来越深入ꎬ其中太阳能以其清洁㊁高效㊁量多㊁易获取等优点得到了一致认可ꎬ其技术的利用也越加成熟[１]ꎮ太阳能热水器㊁太阳能电池板路灯以及光伏一体化节能建筑等都是对太阳能进行的有效开发利用ꎮ目前ꎬ关于太阳能的研究分为建筑物㊁区域和城市等３个尺度ꎮ而基于有限的建筑物表面ꎬ最大限度地利用太阳能已经成为当前智慧城市智慧能源发展中的有效措施ꎬ而建筑物屋顶太阳辐射估算是合理规划光伏转化设备及环保建筑材料的前提ꎮ建筑物尺度的太阳辐射评估方法比较成熟ꎬ但对区域㊁城市尺度屋顶可获取的太阳能辐射的评估不够ꎬ而且受地域影响没有统一的算法及评估模型[２]ꎮ国内外对太阳能辐射的研究尺度大到洲级㊁国家级ꎬ小到城市区域级别ꎬ然而城市建筑物尺度级别的研究相当有限ꎮＨｕｌｄ等[３]将太阳能辐射数据及影响因子融合到ＧＩＳ系统中ꎬ使用太阳能评估模型ＰＶＧＩＳ(ＰｈｏｔｏｖｏｌｔａｉｃＧｅｏｇｒａｐｈｉｃａｌＩｎｆｏｒｍａｔｉｏｎＳｙｓｔｅｍ)对整个欧盟区域的太阳能储量进行了估算ꎻＩｚｑｕｉｅｒｄｏ等[４]对西班牙的建筑物顶部太阳能系统进行潜力评估ꎮＷｉｇｉｎｔｏｎ等[５]预测了加拿大安大略省局部区域房顶太阳能储量ꎬ认为其用电需求的３０％可以通过光电系统予以满足ꎮＶａｒｄｉｍｏｎ[６]使用一套完整的覆盖以色列的地理信息数据ꎬ对可用建筑物顶部面积进行评估ꎬ得出其顶部光伏电力生产潜能达到国家电力消费的３２％的结论ꎮ刘光旭等[７]根据２０００年的１ʒ２５万江苏省土地利用图ꎬ使用空间分析功能ꎬ对江苏省屋顶面积进行了估算ꎮ郭晓琳[８]利用ＧＩＳ和ＥＮＶＩ技术ꎬ根据屋顶面积与人口密度的高度相关性ꎬ利用回归分析推导出徐州市屋顶面积ꎮ徐福圆[９]以谷歌地球(ＧｏｏｇｌｅＥｒａｔｈ)遥感影像图为基础数据ꎬ提出了一种基于区域与边缘线段分析相结合的建筑物外形提取方法ꎬ对建筑物屋顶进行提取并估算其面积ꎬ进而预估屋顶可开发光伏容量ꎮ吕扬等[１０]将遥感反演与ＧＩＳ三维空间分析相结合ꎬ建立了城市建筑物尺度的太阳能资源潜力估算方法和模型ꎬ并在新疆乌鲁木齐城区某建筑群进行进行了应用ꎮＨｕａｎｇ等[１１]利用激光点云数据对上海陆家嘴地区建筑物特征进行提取ꎬ通过采用大气晴朗指数改进的短波太阳能辐射模型估算了该地区建筑物屋顶的太阳能潜力ꎮ周文臻等[１２]利用福建省的数字高程模型ＤＥＭ(ＤｉｇｉｔａｌＥｌｅｖａｔｉｏｎＭｏｄｅｌ)数据ꎬ定量地分析了坡度坡向对天文辐射分布的影响规律ꎬ同时探讨数字高程模型对天文辐射产生的空间尺度效应ꎮ崔日鲜[１３]基于山东境内１７个气象站１９６１ ２０１２年逐日日照时数资料ꎬ分析了山东省的全年和四季太阳总辐射的时空变化特征ꎮ激光雷达ＬｉＤＡＲ(ＬｉｇｈｔＤｅｔｅｃｔｉｏｎａｎｄＲａｎｇｉｎｇ)是一种集多种技术于一身的主动式雷达探测技术系统ꎮ利用机载ＬｉＤＡＲ技术获取目标三维信息的方法ꎬ已在测绘工程㊁环境科学㊁城市规划建设等诸多领域得到广泛应用ꎮ文章基于ＬｉＤＡＲ数据ꎬ对山东建筑大学校内１３栋覆盖太阳能电池板的建筑ꎬ进行高精度三维信息提取ꎬ得到十分准确的建筑物轮廓信息ꎬ利用ＡｒｃＧＩＳ平台自带的Ｈｉｌｌｓｈａｄｅ工具进行研究区域简单的阴影分析ꎬ采用ＳｏｌａｒＲａｄｉａｔｉｏｎＡｎａｌｙｓｔ工具计算建筑物屋顶的太阳辐射ꎬ进而分析其变化特征ꎮ１㊀基于ＡｒｃＧＩＳ的建筑物屋顶太阳辐射计算方法１.１㊀建筑物三维信息提取研究区域为山东建筑大学新校区(３６.６８ʎＮꎬ１１７.１７ʎＥ)ꎮ利用加拿大Ｏｐｔｅｃｈ公司生产ＡＬＴＭＯｒｉｏｎＨ３００型机载激光雷达设备加载ＣＳ－１００００数码相机获取实验区域点云数据ꎮ数据包含３０３万多个点ꎮ基于机载ＬｉＤＡＲ数据得到的宿舍楼及图书馆等１３栋建筑物的空间分布如图１所示ꎮＬｉＤＡＲ数据自带高程属性ꎬ可以非常便捷的批量提取区域建筑物三维信息ꎬ其提取流程如图２所示ꎮ首先根据ＬｉＤＡＲ的高程属性建立包含建筑物等地物信息在内的数字表面模型ＤＳＭ(ＤｉｇｉｔａｌＳｕｒｆａｃｅＭｏｄｅｌ)ꎬ再将建筑物㊁树木等点云信息过滤掉ꎬ生成不包含建筑物等地物信息的数字地形模型ＤＴＭ(ＤｉｇｉｔａｌＴｅｒｒａｉｎＭｏｄｅｌ)ꎬ两者做差得到研究区域建筑物三维模型ꎮ５４㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀山东建筑大学学报㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀２０１９年㊀图１㊀建筑物分布图图２㊀建筑物三维信息提取流程图１.２㊀基于ＡｒｃＧＩＳ的建筑物屋顶太阳辐射计算方法１.２.１㊀阴影分析在进行太阳辐射分析之前ꎬ对研究区域进行阴影分析ꎬ区分建筑物屋顶的可接受太阳辐射的能力ꎮ无阴影部分可接受太阳直接辐射㊁天空散射辐射㊁地物反射辐射ꎬ而有阴影的部分只能接受天空散射辐射与地物反射辐射ꎮ实验研究区域内建筑物相对较高ꎬ且研究对象为建筑物屋顶面ꎬ所研究建筑物屋顶都超过树木ꎬ通过ＡｒｃＧＩＳ的Ｈｉｌｌｓｈａｄｅ分析工具对实验区建筑物进行阴影分析ꎬ得出建筑物顶部无阴影遮挡ꎬ阴影遮挡对本实验无实际影响ꎮ１.２.２㊀建筑物屋顶太阳辐射计算影响地表太阳辐射的要素主要有３大类:地球要素㊁地形因素㊁大气衰减等ꎮ地球要素决定了大气圈顶层的太阳辐射ꎬ其取决于地球倾斜度(季节)㊁纬度和太阳时角(时间)ꎮ地形因素包括高程㊁坡度㊁坡向及阴影ꎮ大气衰减主要指大气中的固体颗粒ꎬ液体和气体对太阳辐射的散射和吸收ꎮ分别在地球表面将截取成太阳直接辐射㊁散射辐射和地物反射辐射[１４－１５]ꎮ文章利用ＡｒｃＧＩＳ平台提供的太阳辐射分析工具进行特定时间段太阳辐射制图和分析ꎮ该工具综合大气效应㊁纬度和高程㊁地理要素㊁太阳角度的周期性变化以及周围地物投射的阴影所带来的影响等因素进行分析ꎮ建筑物屋顶接收到的反射太阳辐射很少ꎬ因此总太阳辐射为太阳直接辐射与散射辐射的总和ꎮＡｒｃＧＩＳ中太阳直接辐射与散射辐射的计算方法[１６－１８]如下:(１)太阳直接辐射计算给定位置的(质心位于天顶角θ和方位角α处)ꎬ总太阳直接辐射Ｄｉｒｔｏｔａｌ是所有太阳图扇区中太阳直接辐射Ｄｉｒθꎬα的总和ꎬ计算公式为Ｄｉｒｔｏｔａｌ＝ðＤｉｒθꎬα(１)㊀Ｄｉｒθꎬα＝ＳＣˑβˑｍ(θ)ˑＳＤθꎬαˑＳＧθꎬαˑｃｏｓ(ＡＩθꎬα)(２)式中:ＳＣ为日地平均距离处大气层外的太阳通量ꎬ称为太阳常数[１８]ꎬ分析中使用的太阳常数是１３６７Ｗ/ｍ２ꎻβ为最短路径(朝向天顶的方向)的大气层透射率(所有波长的平均值)ꎻｍ(θ)为相对的光路径长度ꎬ以相对于天顶路径长度的比例形式测量ꎻＳＤθꎬα为以天空扇区表示的持续时间ꎬ对于大多数扇区ꎬ其等于日间隔(如１个月)乘以小时间隔(如０.５ｈ)ꎮ对于部分扇区(接近地平线)ꎬ将使用球面几何计算持续时间ꎻＳＧθꎬα为太阳图扇区的孔隙度ꎻＡＩθꎬα为天空扇区的质心与表面的法线轴之间的入射角ꎮ(２)散射辐射计算对于每个天空扇区ꎬ计算质心处的散射辐射Ｄｉｆθꎬαꎬ并按时间间隔进行整合ꎬ再通过孔隙度和入射角进行更正ꎬ计算公式为㊀㊀㊀Ｄｉｆθꎬα＝ＲｇｌｂˑＰｄｉｆˑＤｕｒˑＳＧθꎬαˑＷθꎬαˑｃｏｓ(ＡＩθꎬα)(３)式中:Ｒｇｌｂ为总正常辐射ꎻＰｄｉｆ为散射的总正常辐射通量的比例ꎬ通常在天空非常晴朗的条件下ꎬ该值约等于０.２ꎬ在天空云层极厚的条件下ꎬ该值约等于０.７ꎻＤｕｒ为分析的时间间隔ꎻＳＧθꎬα为天空扇区的孔隙度㊀第２期㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀亓伟ꎬ等:基于ＡｒｃＧＩＳ的建筑物屋顶太阳辐射分析 以山东建筑大学为例㊀㊀㊀㊀㊀㊀５５㊀(可见天空的比例)ꎻＷθꎬα为给定天空扇区与所有扇区中散射辐射的比例ꎻＡＩθꎬα为天空扇区的质心和截留表面之间的入射角ꎮ该位置的总散射辐射(Ｄｉｆｔｏｔａｌ)为所有天空图扇区中散射辐射(Ｄｉｆ)的总和ꎬ计算公式为Ｄｉｆｔｏｔａｌ＝ðＤｉｆθꎬα(４)２㊀基于ＡｒｃＧＩＳ的建筑物屋顶太阳辐射计算结果与分析２.１㊀不同天气条件下的太阳辐射经过对ＡｒｃＧＩＳ的太阳辐射分析工具中散射比例和透射率的设置来实现不同天气对太阳辐射的影响分析ꎮ散射比例是总正常辐射通量的散射部分ꎬ该值的范围为０~１ꎮ应根据大气条件设置该值:天空非常晴朗的条件下ꎬ典型值为０.２ꎬ而天空一般晴朗的条件下ꎬ典型值为０.３ꎮ透射率是大气层的一种属性ꎬ表现为到达地球表面的能量(所有波长的平均值)与大气上边缘接收到的能量(大气圈外)的比率ꎮ值的范围介于０(无透射)~１(完全透射)之间ꎮ通常ꎬ在天空非常晴朗的条件下ꎬ观测值为０.６或０.７ꎻ在天空普通晴朗的条件下ꎬ观测值为０.５ꎮ在计算中ꎬ多云天气ꎬ散射比例设置为０.４ꎬ透射率设置为０.４ꎻ大雨天气ꎬ散射比例设置为０.６ꎬ透射率设置为０.２ꎮ选取２０１７年７月典型天气状况(大雨㊁多云㊁晴天)的３天ꎬ计算山东建筑大学宿舍楼梅园屋顶接收的太阳能辐射ꎬ比对不同天气下太阳能辐射的差异ꎮ基于单位像元的统计结果见表１ꎬ单位面积的太阳辐射如图３所示ꎮ天气对太阳辐射的影响是非常明显的ꎬ天气越糟糕ꎬ屋顶可接受的太阳辐射越少ꎮ晴天状况下比多云阴天情况的屋顶单位面积太阳能辐射多出８８２.９３Ｗｈ/ｍ２ꎻ而在全天候下雨天中太阳辐射受到的影响是非常大的ꎬ但是也可以接收到晴天状况下５８％的太阳辐射ꎮ表１㊀不同天气屋顶太阳辐射计算结果统计表天气状况像元个数辐射面积/ｍ２太阳辐射/ｋＷｈ单位面积太阳辐射/(Ｗｈ ｍ－２)晴天４２２７４２２７２７６１０.８０６５３２.０１多云４２２７４２２７２３９２０.９１５６５９.０８大雨４２２７４２２７１６０６１.５９３７９９.７６图３㊀不同天气屋顶单位面积太阳辐射图２.２㊀不同时刻的太阳辐射选取２０１７年５月１０日(晴天)一天中８ʒ００~９ʒ００㊁１０ʒ００~１１ʒ００㊁１２ʒ００~１３ʒ００㊁１３ʒ００~１４ʒ００㊁１４ʒ００~１５ʒ００等５个时间段ꎬ计算山东建筑大学竹园宿舍楼顶的太阳能辐射ꎬ同一位置不同时刻太阳能辐射具体统计结果见表２ꎬ如图４所示ꎮ通过分析统计结果可知ꎬ同一天同一位置不同时刻屋顶接收的太阳能辐射差异明显ꎬ即研究区域一天之中上午至中午太阳能辐射逐渐增加ꎬ到中午１２ʒ００~１３ʒ００达到最大ꎬ之后逐渐减少ꎻ一天之中辐射最大值可以达到７２６.２０Ｗｈ/ｍ２ꎮ表２㊀同一天不同时段屋顶太阳辐射结果统计表时间段象元个数辐射面积/ｍ２总辐射/ｋＷｈ单位面积辐射/(Ｗｈ ｍ－２)８ʒ００~９ʒ００㊀２９３０２９３０１１５４.２７３９３.９５１０ʒ００~１１ʒ００２９３０２９３０１９６１.４３６６９.４３１２ʒ００~１３ʒ００２９３０２９３０２１２７.７８７２６.２０１３ʒ００~１４ʒ００２９３０２９３０１９３６.７７６６１.０１１４ʒ００~１５ʒ００２９３０２９３０１５８４.１２５４０.６６图４㊀同一天不同时段屋顶单位面积太阳辐射图２.３㊀不同季节的太阳辐射选取２０１６年十二个月份ꎬ利用ＡｒｃＧＩＳ经典晴天模型(默认晴天参数:散射比例为０.３ꎬ透射率为０.５)计算了山东建筑大学１３栋覆盖太阳能电池板建筑的月度太阳能辐射量ꎬ结果见表３ꎮ一年之中七月份的屋顶单位面积太阳辐射最高ꎬ可达到１６５.３０ｋＷｈ/ｍ２ꎬ这一个月的单位面积辐射相当于整个冬季单位面积辐射的１.７７倍ꎻ十二月份屋顶单位面积辐射最低ꎬ仅有七月份的１７％ꎬ达到５６㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀山东建筑大学学报㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀２０１９年㊀２８.１４ｋＷｈ/ｍ２ꎮ由此可以看出ꎬ一年之中七月份是接受到的太阳辐射最多ꎮ按季节统计的屋顶太阳辐射结果如图５所示ꎮ夏季由于太阳高度角达到最大ꎬ从而使夏季单位面积太阳辐射最大ꎬ可达到４９１.３３ｋＷｈ/ｍ２ꎻ秋季次之ꎬ为３２１.２５ｋＷｈ/ｍ２ꎻ春季为２５４.７０ｋＷｈ/ｍ２ꎻ而冬季最少ꎬ仅为９３.４５ｋＷｈ/ｍ２ꎮ表３㊀建筑物屋顶太阳辐射统计表/(ˑ１０５ｋＷｈ)建筑物春季三月四月五月夏季六月七月八月秋季九月十月十一月冬季十二月一月二月梅园(３栋)３.７９５.０８６.８０６.９７６.９８６.０９４.４８３.０５１.５６１.２０１.２３１.９２松园(３栋)３.５８４.８１６.４５６.６２６.６３５.７７４.２４２.８６１.４６１.１２１.１５１.８１图书馆(１栋)１.２８１.７２２.３１２.３７２.３７２.０６１.５１１.０２０.５２０.４００.４１０.６４信息馆(１栋)０.８１１.０８１.４５１.４８１.４８１.２９０.９６０.６５０.３３０.２６０.２６０.４１竹园(３栋)２.５４３.４３４.６１４.７４４.７４４.１１３.００２.０２１.０３０.７９０.８１１.２８综合楼(２栋)０.８８１.１７１.５６１.６０１.６０１.４０１.０４０.７１０.３７０.２８０.２９０.４５合计１２.８８１７.２９２３.１９２３.７７２３.８１２０.７３１５.２３１０.３１５.２７４.０５４.１４６.５２图５㊀不同季节屋顶单位面积太阳辐射图３㊀结论基于激光雷达数据ꎬ利用ＡｒｃＧＩＳ平台提供的太阳辐射分析工具ꎬ文章对山东建筑大学新校区内１３栋建筑物屋顶太阳辐射进行了估算ꎮ主要得出以下结论:(１)天气对屋顶获取的太阳辐射影响非常明显ꎬ晴天条件下的屋顶太阳辐射是阴天条件下的１.１５倍ꎬ全天候雨天可以接收到晴天５８％的太阳辐射ꎮ(２)一天之中ꎬ建筑物屋顶在不同时刻接收的太阳能辐射量差异明显ꎬ１２ʒ００~１３ʒ００屋顶接收到的太阳辐射为７２６.２０Ｗｈ/ｍ２ꎬ达到一天之中最高值ꎬ之后逐渐减少ꎮ(３)建筑物屋顶太阳辐射具有明显的季节变化ꎬ夏季屋顶太阳辐射最高可达４９１.３３ｋＷｈ/ｍ２ꎻ秋季屋顶太阳辐射次之ꎬ为３２１.２５ｋＷｈ/ｍ２ꎻ而冬季最少ꎬ仅为９３.４５ｋＷｈ/ｍ２ꎮ参考文献:[１]㊀康艳蓓.太阳能能源的综合利用[Ｃ].天津:２０１８供热工程建设与高效运行研讨会ꎬ２０１８:４３４－４３６.[２]㊀ＮｏｏｒｉａｎＡＭꎬＭｏｒａｄｉＩꎬＫａｍａｌｉＧＡ.Ｅｖａｌｕａｔｉｏｎｏｆ１２ｍｏｄｅｌｓｔｏｅｓｔｉｍａｔｅｈｏｕｒｌｙｄｉｆｆｕｓｅｉｒｒａｄｉａｔｉｏｎｏｎｉｎｃｌｉｎｅｄｓｕｒｆａｃｅｓ[Ｊ].ＲｅｎｅｗａｂｌｅＥｎｅｒｇｙꎬ２００８ꎬ３３(６):１４０６－１４１２.[３]㊀ＨｕｌｄꎬＴꎬＳｕｒｉＭꎬＤｕｎｌｏｐＥ.ＡＧＩＳ￣ｂａｓｅｄｓｙｓｔｅｍｆｏｒｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ㊀㊀ａｓｓｅｓｓｍｅｎｔｏｆｓｏｌａｒｅｎｅｒｇｙｓｙｓｔｅｍｏｖｅｒｌａｒｇｅｇｅｏｇｒａｐｈｉｃａｌｒｅｇｉｏｎ[Ｃ].ＰｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓｏｆＩｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌＳｏｌａｒＥｎｅｒｇｙＣｏｎｆｅｒｅｎｃｅꎬ２００６.[４]㊀ＩｚｑｕｉｅｒｄｏＳꎬＭｏｎｔａｎｅｓＣꎬＤｏｐａｚｏＣꎬｅｔａｌ.Ｒｏｏｆ－ｔｏｐｓｏｌａｒｅｎｅｒｇｙｐｏｔｅｎｔｉａｌｕｎｄｅｒｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ－ｂａｓｅｄｂｕｉｌｄｉｎｇｅｎｅｒｇｙｃｏｄｅｓ:ｔｈｅｃａｓｅｏｆＳｐａｉｎ[Ｊ].ＳｏｌａｒＥｎｅｒｇｙꎬ２０１１ꎬ８５(１):２０８－２１３.[５]㊀ＷｉｇｉｎｔｏｎＬＫꎬＮｇｕｙｅｎＨＴꎬＰｅａｒｃｅＪＭ.Ｑｕａｎｔｉｆｙｉｎｇｒｏｏｆｔｏｐｓｏｌａｒｐｈｏｔｏｖｏｌｔａｉｃｐｏｔｅｎｔｉａｌｆｏｒｒｅｇｉｏｎａｌｒｅｎｅｗａｂｌｅｅｎｅｒｇｙｐｏｌｉｃｙ[Ｊ].ＣｏｍｐｕｔｅｒｓꎬＥｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｎｄＵｒｂａｎＳｙｓｔｅｍｓꎬ２０１０ꎬ３４(４):３４５－３５７.[６]㊀ＶａｒｄｉｍｏｎＲ.ＡｓｓｅｓｓｍｅｎｔｏｆｔｈｅｐｏｔｅｎｔｉａｌｆｏｒｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄｐｈｏｔｏｖｏｌｔａｉｃｅｌｅｃｔｒｉｃｉｔｙｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎｉｎＩｓｒａｅｌ[Ｊ].ＲｅｎｅｗａｂｌｅＥｎｅｒｇｙꎬ２０１１ꎬ３６(２):５９１－５９４.[７]㊀刘光旭ꎬ吴文祥ꎬ张绪教ꎬ等.屋顶可用太阳能资源评估研究以２０００年江苏省数据为例[Ｊ].长江流域资源与环境ꎬ２０１０ꎬ１９(１１):１２４２－１２４８.[８]㊀郭晓琳.基于屋顶面积的徐州市屋顶太阳能光伏潜力评估[Ｄ].徐州:中国矿业大学ꎬ２０１５.[９]㊀徐福圆.基于遥感图像的屋顶面积识别及屋顶光伏容量估计[Ｄ].杭州:杭州电子科技大学ꎬ２０１６.[１０]吕扬ꎬ张显峰ꎬ刘羽.建筑物尺度的太阳能资源潜力估算模型研究[Ｊ].北京大学学报(自然科学版)ꎬ２０１３ꎬ４９(４):６５０－６５６.[１１]ＨｕａｎｇＹꎬＣｈｅｎＺＣꎬＷｕＢꎬｅｔａｌ.ＥｓｔｉｍａｔｉｎｇｒｏｏｆｓｏｌａｒｅｎｅｒｇｙｐｏｔｅｎｔｉａｌｉｎｔｈｅｄｏｗｎｔｏｗｎａｒｅａｕｓｉｎｇａＧＰＵ－ＡｃｃｅｌｅｒａｔｅｄｓｏｌａｒｒａｄｉａｔｉｏｎｍｏｄｅｌａｎｄａｉｒｂｏｒｎｅＬｉＤＡＲｄａｔａ[Ｊ].ＲｅｍｏｔｅＳｅｎｓｉｎｇ.２０１５ꎬ７(１２):１７２１２－１７２３３.[１２]周文臻ꎬ陈楠.天文辐射空间分布与尺度效应研究[Ｊ].地球信息科学学报ꎬ２０１８ꎬ２０(２):１８６－１９５.[１３]崔日鲜.山东省太阳总辐射的时空变化特征分析[Ｊ].自然资源学报ꎬ２０１４ꎬ２９(１０):１７８０－１７９１.[１４]尹青ꎬ张华ꎬ何金海.近４８年华东地区地面太阳总辐射变化特征和影响因子分析[Ｊ].大气与环境光学学报ꎬ２０１１ꎬ６(１):３７－４６.[１５]马金玉ꎬ罗勇ꎬ申彦波ꎬ等.近５０年中国太阳总辐射长期变化趋势[Ｊ].中国科学:地球科学ꎬ２０１２ꎬ４２(１０):１５９７－１６０８.[１６]ＡｌｌｅｎＲＧꎬＰｅｒｅｉｒａＬＳꎬＲａｅｓＤꎬｅｔａｌ.Ｃｒｏｐｅｖａｐｏｔｒａｎｓｐｉｒａｔｉｏｎ:Ｇｕｉｄｅｌｉｎｅｓｆｏｒｃｏｍｐｕｔｉｎｇｃｒｏｐｗａｔｅｒｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｓ[Ｒ].Ｒｏｍｅ:ＦｏｏｄａｎｄＡｇｒｉｃｕｌｔｕｒｅＯｒｇａｎｉｚａｔｉｏｎｏｆｔｈｅＵｎｉｔｅｄＮａｔｉｏｎｓꎬ１９９８.[１７]康雯瑛ꎬ焦建丽ꎬ王君.太阳总辐射计算方法对比分析[Ｊ].气象与环境科学ꎬ２００８ꎬ３１(３):３３－３７.[１８]和清华ꎬ谢云.我国太阳总辐射气候学计算方法研究[Ｊ].自然资源学报ꎬ２０１０ꎬ２５(２):３０８－３１９.(学科责编:朱志鹍)。
基于日照分析测量数据的三维建筑模型生产
基于日照分析测量数据的三维建筑模型生产
朱祥杰
【期刊名称】《城市勘测》
【年(卷),期】2015(000)003
【摘要】随着三维建模技术的发展，如何快速高效制作三维模型成为大家关注的一个热点，合理利用已有的测绘成果可以提高建模的效率。
本文主要探讨了利用日照分析测量成果进行三维建模的可行性，并通过对两者数据资料的对比、数据精度的分析及其他要素的比较，总结出日照分析测量数据能够基本满足三维建筑模型制作的要求，收集日照分析测量成果，有助于提高三维模型的生产效率，降低制作成本。
【总页数】4页(P45-47,52)
【作者】朱祥杰
【作者单位】上海市测绘院，上海 200063
【正文语种】中文
【中图分类】P208.1
【相关文献】
1.基于三维配准的口腔三维测量数据融合技术 [J], 高凤娇;费磊;王云龙
2.基于Leica三维激光扫描仪的建筑物日照分析测量 [J], 李强
3.基于三维扫描的历史保护建筑模型快速重构技术 [J], 曾维强;潘峰;石雨恒
4.基于三维扫描的历史保护建筑模型快速重构技术 [J], 曾维强;潘峰;石雨恒
5.基于Cesium的多尺度城市三维建筑模型可视化 [J], 陈浩;艾廷华
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关于建筑的论文有关建筑论文：建筑日照分析原理与计算方法的研究
关于建筑的论文有关建筑论文：建筑日照阐发道理与计算方法的研究【摘要】本文全面系统总结介绍了开发建筑日照阐发CAD软件所涉及底子道理、核心计算加速技术、极限容积计算和目前工程实际应用情况。
例如太阳位置计算道理、平面等时线百万级采样点大规模阐发内部采用的计算加速技术，日照阐发按照国内目前各地日照尺度要求在工程应用中常用典型的阐发方法，日照阐发后期的成果表示、如实时表示建筑物暗影，日照阐发表格和陈述书，日照阐发研究的扩展领域，如太阳能计算和综合操纵、玻璃幕墙反射光污染评估计算和遮阳装置设计等内容进行了系统简要的介绍。
文中阐述的许多核心技术和阐发方法目前已经应用在PKPM建筑工程软件研究所研发的SUNLIGHT日照阐发软件中，对日照阐发CAD软件的进一步研究有必然的参考价值。
【关键词】计算机应用;日照阐发;GPU计算;遗传算法;太阳能操纵1引言以往在规划办理中涉及到的有关日照方面的问题，通常采用传统的阐发方法，存在计算规那么和方法过于复杂，现状数据资料难以收集，数据精度无法包管以及操作性差等问题，需要投入大量人力、物力。
同时，传统设计方式仅限于满足尺度中的日照要求，并未将日照相关阐发成果与绿色建筑设计中的节地、节能及自然能源操纵、建筑环境控制等因素有效结合，进行整体考虑。
研发符合绿色建筑设计尺度要求，操作简便，计算成果合理可靠的日照阐发CAD辅助阐发系统对建筑物区进行日照采光阐发，对于绿色建筑的节地、节能设计，解决日益开展的城市规划与公众对于人居环境不竭增长的需求之间的矛盾，对于减少建筑对自然资源的严重消耗，对于前瞻性地对规划设计方案进行合理阐发，防止设计中可能发生的日照问题，对于自然能源的合理有效操纵，对于城市建设的理性、有序开展都具有较大意义。
2太阳位置计算道理日照阐发计算中的底子道理是计算太阳的位置，即太阳的高度角和方位角。
目前国内计算底子采用建筑设计资料集第二版第9章中提供的计算公式进行计算。
真太阳时:太阳位置计算采用真太阳时。
建筑光照与日照分析
建筑光照与日照分析在建筑设计与规划中，光照与日照是至关重要的因素。
合理的光照和日照分析能够提供宜人的室内环境，并在一定程度上节约能源。
本文将探讨建筑光照与日照分析的重要性、方法与实践案例。
一、建筑光照与日照分析的重要性建筑光照与日照分析对于室内环境舒适度的影响不容忽视。
充足的自然光能够提供良好的照明效果，改善人们的生活质量和工作效率。
此外，光照还与人们的健康密切相关，适当的光线可以调节人们的生物钟，并促进身心健康。
而日照分析则是考虑到建筑在不同季节、不同时间段的日照情况，确保建筑内外的舒适性和安全性。
二、建筑光照与日照分析的方法1. 光照分析方法针对建筑光照分析，常用的方法包括视景分析、光线追踪与模拟、日照路径图等。
视景分析通过分析建筑周边环境的高度、观测点位置等，评估自然光的照射情况。
光线追踪与模拟则是利用计算机软件模拟光线在室内的传播，预测不同光照条件下的照明效果。
而日照路径图能够清晰地表示在不同时刻太阳的高度和方向，为室内设计提供有关建筑外观、窗户设置等的建议。
2. 日照分析方法在进行建筑日照分析时，可以运用太阳轨迹图、三维模型和光照分析软件等方法。
太阳轨迹图是根据经纬度和时间，绘制太阳在天空中运动的轨迹，从而了解不同时间段的日照情况。
三维模型则可以用于模拟建筑物在不同时间段的遮挡效果，预测日照的分布情况。
光照分析软件则可以结合建筑模型，通过计算和模拟得出日照分析结果。
三、建筑光照与日照分析的实践案例1. 优化室内光照在建筑光照分析的实践中，一家工作室通过合理的光照设计改善了室内办公环境。
该工作室使用光线追踪与模拟技术分析了建筑结构和窗户位置对室内光照的影响，并在设计中增加了天窗和采光井，引入更多的自然光。
最终，该工作室实现了室内较均匀、柔和的光线，提升了员工的工作效率和舒适度。
2. 确保建筑安全性日照分析在建筑设计中也起到了重要的作用。
一个校园的规划团队利用太阳轨迹图和三维模型分析了校园各个区域的日照情况，并据此决定了操场和休息区的位置。
建筑日照分析
建筑日照分析
日照是重要的因素,尤其是在建筑领域,这是因为它可以影响建筑物的外观、结构、布局、热性能和经济性能等。
因此，建筑日照分析的重要性不言而今。
本文将探讨建筑日照分析的原理和相关技术，以及如何实现对建筑物进行合理高效的设计。
首先，建筑日照分析是指对建筑物受日照影响的分析过程。
该过程中，利用日照计算机模拟技术，根据日照角、方位角、建筑物的尺寸和位置等参数，确定建筑物外部暴露的日照量大小以及在一天中受到的最大和最小日照量。
这种分析方法可以帮助设计师有效地规划建筑物的外观设计和室内布置，提高其热性能，并有效地控制建筑物的日照。
其次，建筑物日照分析可以通过计算机模拟及后续分析来实现。
首先，基于建筑物的外观、布局、结构和位置，建立模型来模拟建筑物的太阳能辐射；其次，根据模型的模拟结果，推算出不同时间和空间内建筑物受到的日照量；最后，进行后续分析，分析不同设计方案及尺寸下的热效应，帮助设计师进行合理的设计。
此外，建筑物日照分析不仅是一种设计支持工具，也是一种能源管理工具。
使用分析结果可以帮助设计师判断和选择最佳的立面设计，避免日照负荷过大；同时，也可以指导室内采光和通风设计，获得较低的空调负荷，大大节省能源消耗。
最后，建筑日照分析可以提供有效的设计支持和能源管理支持，提高建筑物的热性能和经济性能。
在建筑设计过程中，应严格
遵守日照规定和技术标准，利用建筑日照分析技术进行全面综合的分析，以实现高效、合理的建筑设计。
基于OSM Buildings生成WebGIS三维建筑日照阴影模型
文章编号 ：１ ６ ７ ２ － １ ５ ８ ６ （ ２ ０ １ ４ ） ０ ５ — ０ ０ ６ ６ — ０ ５
中图分类号：Ｐ ２ ０ ８
文献标识码 ：Ｂ
基于 ＯＳ Ｍ Ｂ ｕ ｉ ｌ ｄ ｉ ｎ ｇ ｓ 牛 ▲ 成Ｗｅ ｂ ＧＩ Ｓ 三维建筑 日照阴影模型
白玉龙 Ｌ ， 靖常峰Ｌ ， 杜 明义 Ｌ
￣Ｃ ａ ｎ ｖ ａ ｓ 渲 染 出建 筑物三维 日照阴影模 型 ，简￣ Ｃ Ｗ ｅ ｂ Ｇ Ｉ Ｓ － 维可视化 的难度 。 【 关键 词 】２ ． ５ Ｄ ：Ｗ ｅ ｂ Ｇ Ｉ Ｓ ；三维建筑 ；ｅ ｓ ｒ ｉ — ｌ ｅ ａ ｆ ｌ ｅ ｔ ￣Ｏ Ｓ Ｍ Ｂ ｕ ｉ ｌ ｄ ｉ ｎ ｇ ｓ
业 硕 士 研 究 生 ， 主 要 研 究
（ １ ． Ｓ ｃ ｈ ｏ ｏ ｌ ｏ ｆ Ｇ ｅ ｏ ｍａ ｉ ｆ ｃ ｓ ａ ｎ ｄ ｕ ｒ ｂ ｎ ａ ｓ ｐ ａ ｔ ｉ ａ ｌ ｉ ｎ ｆ ｏ ｒ ｍａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｏ ｆ Ｂ ｅ ｉ ｊ ｉ ｎ ｇ Ｕ ｎ ｉ ｖ ｅ ｒ ｓ ｉ ｔ ｙ ｏ ｆ Ｃ ｉ ｖ ｌ ｆ Ｅ ｎ ｇ ｉ ｎ ｅ ｅ ｒ ｉ ｎ ｇ ａ ｎ ｄ Ａ ｒ ｃ ｈ ｉ ｔ ｅ ｃ ｔ ｕ ｒ ｅ ， ａ ｅ ｉ ｊ ｉ ｎ ｇ １ ０ ０ ０ ４ ４ ， Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ ； ２ ． Ｋｅ ｙ Ｌ ａ ｂ ｏ ｒ ａ ｔ ｏ ｒ ｙ ｆ ｏ ｒ Ｕ ｒ ｂ ｎ ａ Ｇｅ ｏ ｍ ａ ｉ ｆ ｃ ｓ ｏ ｆ Ｎ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｌ ａ Ａｄ ｍｉ ｎ ｉ ｓ ｔ ｒ ａ ｉ ｔ ｏ ｎ ｏ ｆ Ｓ ｕ ｒ ｖ ｅ ｙ ｉ ｎ ｇ ， Ｍａ ｐ ｐ ｉ ｎ ｇ ｎｄ ａ Ｇ ｅ ｏ ｉ ｎ ｆ ｏ ｒ ｍａ ｔ ｉ ｏ ｎ ， Ｂ ｅ ｉ ｊ ｍ ｇ １ ０ ０ ０ ４ ４ ， Ｃ ｉｎ ｈ ａ ）
基于ArcObject的三维日照分析系统的设计与实现
基于ArcObjects的三维日照分析系统的设计与实现黄桦吴健平（华东师范大学地理信息科学教育部重点实验室，上海200062）摘要：Design and Implementation of three-dimensional Sunlight Analysis System Based on ArcObjects(Key Lab of Geographic Information Science, Ministry of Education,East China Normal University, Shanghai 200062, China)HuangHua WuJianpingAbstract:本文主要介绍了基于ArcObjects的三维日照分析系统的研制，论述了一种基于ArcObjects开发方式，并对设计到的关键技术如日照分析技术、阴影动画显示、三维建筑生成等技术做了详细的介绍。
最后对该系统的应用做了简要介绍。
0、前言阳光对居住环境和人们的健康有着重要的作用，因此建筑设计中如何充分利用太阳能是非常重要的。
我国城市规划部门已制定出有关法规，规定受遮挡的居住建筑的居室冬至日满窗日照的有效时间不少于连续一小时[1]。
随着我国城市建设的飞速发展，建筑物的密度越来越大，新建高层楼房遮挡了原有房屋住户本可以得到的阳光的情况时有发生，这就引发了很多的日照纠纷。
建筑日照的求解是比较复杂而又繁琐的，对于某一建筑及周围环境来说，它的日照时间、日照面积、建筑阴影的变化都是随着研究的地点、季节、时间及周围环境的不同而不同，都是在不断地变化着的[2]。
传统基于手工计算的方法早已不能满足快速、准确的日照分析要求。
目前国内实际应用于日照分析的软件有：天正软件有限公司的日照分析模块、联图公司的日照分析软件2.0和众智软件公司和无锡市规划局联合开发的日照分析系统软件SUN。
这些软件在实际应用过程中去取得了一定的效果。
但这些软件都是基于CAD系统开发的。
基于ArcGIS的三维建筑日照时态模拟
基于ArcGIS的三维建筑日照时态模拟吴萍莉【摘要】以福州大学怡山校区为例,在ArcGIS 10环境中,结合SketchUp构建三维建筑模型,对建筑物接受日照和产生阴影遮挡情况进行三维可视化时态模拟研究,提出了无需插件的MultiPatch三维模型创建思路以及三维建筑的日照分析方案。
研究结果不仅可为城建规划部门及居民提供快捷可靠的科学日照分析手段,而且拓展了三维建筑模型在GIS中的应用。
【期刊名称】《地理空间信息》【年(卷),期】2012(010)006【总页数】3页(P94-96)【关键词】ArcGIS;三维模型;日照分析【作者】吴萍莉【作者单位】福州大学环境与资源学院,福建福州350108【正文语种】中文【中图分类】P208随着中国经济的快速发展，中国已进入城镇化加速时期，预计到2020年，将有50%的人口居住在城市，2050年则有75%的人口居住在城市。
同时，随城镇居民的生活水平的不断提高，人们对居住环境的舒适要求也在不断提升，而居住建筑的日照条件无疑是人们衡量住宅环境舒适度的重要标准之一。
大量研究证实，必要的日照对保持人体健康有重要作用[1]。
然而，近年来由于建筑用地日益紧张，为了提高容积率来缓解建筑用地的不足，许多不合理的住宅建筑布局规划设计导致了建筑日照严重不足。
如何有效地设计日照条件良好的住宅建筑已成为建筑设计者必须面对的问题。
针对此问题，Bansal等人就GIS技术在建筑日照可视化方面做了可行性研究，结果表明GIS技术除了能够在建筑设计的不同阶段提供方案对比和成本控制以外，而且还可以为设计者提供有效控制建筑日照条件的方法[2]。
据此，本文以福州大学怡山校区为例，尝试在ArcGIS 10环境中，结合SketchUp构建三维建筑模型，对不同时间点下建筑物接受日照和产生阴影遮挡情况进行三维可视化模拟研究。
研究结果可为城建规划部门及居民提供快捷可靠的建筑日照科学分析手段。
1.1 建模平台ArcScene和ArcGlobe是ESRI公司ArcGIS系列软件中的三维分析平台，能够对ArcGIS的三维数据模型MultiPatch进行简单编辑，并实现GIS分析功能。
基于GIS的建筑物日照分析
基于GIS的建筑物日照分析
孙彩敏;许军
【期刊名称】《地矿测绘》
【年(卷),期】2018(34)4
【摘要】文章主要针对某小区的高大建筑物,利用GIS空间分析方法,生成某年冬至这一天12时、13时、14时该小区的建筑物背面高度阴影,查看建筑物质心是否在阴影内,并以此为依据判断建筑物是否满足规范规定的日照标准要求,快速查找出不合规的建筑物.主要过程包括建筑矢量图转栅格图、生成建筑物坡向图、提取背光面轮廓、计算背光面高度、背光面高度数据生成阴影、阴影叠加、阴影栅格转为矢量数据、查询不符合规范建筑物并导出成新图层等.相比传统日照分析方法,此方法计算简单、操作简便.
【总页数】4页(P28-31)
【作者】孙彩敏;许军
【作者单位】华北科技学院,河北三河065201;华北科技学院,河北三河065201【正文语种】中文
【中图分类】P208;TU113.3
【相关文献】
1.基于数码城市GIS的日照分析系统的设计与实现 [J], 眭海刚;陈松林;朱庆
2.基于ArcGIS的城市建筑物日照分析及应用 [J], 梅晓丹;马俊海;刘佳尧;冯宝坤;李响;王晓宇;李佳欣;周良玉
3.基于激光雷达的建筑物日照分析 [J], 陈秋润
4.基于Leica三维激光扫描仪的建筑物日照分析测量 [J], 李强
5.基于激光雷达的建筑物日照分析 [J], 陈秋润
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基于ArcGIS的城市建筑物日照分析及应用
基 于 ＡｒｃＧＩＳ的 城 市 建 筑 物 日照 分 析 及 应 用
梅 晓丹 ，马俊海 ，刘佳 尧 ，冯 宝坤 ，李响 ，王晓 宇 ，李佳欣 ，周 良玉
（１．黑龙 江 工 程 学 院 测 绘 工程 学 院 ，黑龙 江 哈 尔滨 １５００５０￣２．北 京 金 绘 天地 技 术 有 限 公 司 ，北 京 １０００２３）
Ｓｕｎｓｈｉｎｅ ａｎａｌｙｓｉｓ ａｎｄ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ ｕｒｂａｎ ｂｕｉｌｄｉｎｇｓ ｂａｓｅｄ ｏｎ ＡｒｃＧＩＳ
Ｍ ＥＩ Ｘｉａｏｄａｎ ，Ｍ Ａ Ｊ ｕｎｈａｉ ，ＬＩＵ Ｊ ｉａｙａｏ ，ＦＥＮＧ Ｂａｏｋｕｎ ，ＬＩ Ｘｉａｎｇ ， Ｗ ＡＮＧ Ｘｉａｏｙｕ ，ＬＩ Ｊｉａｘｉｎ ，ＺＨＯＵ Ｌｉａｎｇｙｕ
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｎ ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ，ａ ｒｅｓｉｄｅｎｔｉａｌ ａｒｅａ ｉｎ Ｈａｒｂｉｎ ｉＳ ｔａｋｅｎ ａｓ ｔｈｅ ｒｅｓｅａｒｃｈ ｏｂｊ ｅｃｔ． Ｔｗｏ ｍｅｔｈｏｄｓ ｏｆ ｈｉｌｌｓｈａｄｅ ａｎｄ ｓｕｎｓｈａｄｏｗｖｏｌｕｍ ｅ ａｒｅ ａｄｏｐｔｅｄ，ｏｆ ｗｈｉｃｈ ｔｈｅ ｂｕｉｌｄｉｎｇ ｓｕｎｓｈｉｎｅ ａｎａｌｙｓｉｓ ｍ ｏｄｅｌ ｉｓ ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｅｄ ｔｈｒｏｕｇｈ ｔｈｅ ＡｒｃＧＩＳ ｓｏｆｔｗａｒｅ ｐｌａｔｆｏｒｍ ，ａｎｄ ｔｈｅ ｔｅｍｐｏｒａｌ ｓｉｍ ｕｌａｔｉｏｎ ｏｆ ｕｒｂａｎ ｂｕｉｌｄｉｎｇｓ ｉｓ ｃａｒｒｉｅｄ ｏｕｔ ｉｎ ｔｈｅ ｅｆｆｅｃｔｉｖｅ ｓｕｎｓｈｉｎｅ ｔｉｍｅ． Ａｃｃｏｒｄｉｎｇ ｔｏ ｔｈｅ ｓｕｎｓｈｉｎｅ ｓｔａｎｄａｒｄ ｏｆ Ｃｈｉｎｇｓ ｒｅｓｉｄｅｎｔｉａｌ ｂｕｉｌｄｉｎｇｓ，ｂｕｉｌｄｉｎｇｓ ａｎｄ ｗｉｎｄｏｗｓ ａｒｅ ｃｏｎｓｉｄｅｒｅｄ， ｔｈｅ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ ｏｆ ｄａｙｌｉｇｈｔ ａｎｄ ｓｈａｄｏｗ ｏｃｃｌｕｓｉｏｎ ａｒｅ ｓｔｕｄｉｅｄ， ａｎｄ ａ ｄｅｔａｉｌｅｄ ｄａｙｌｉｇｈｔ ａｎａｌｙｓｉｓ ｓｃｈｅｍ ｅ ｆｏｒ ｕｒｂａｎ ｂｕｉｌｄｉｎｇｓ ｆｒｏｍ ｔｈｅ ｗｈｏｌｅ ｔｏ ｔｈｅ ｌｏｃａｌ ｉｓ ｐｒｏｐｏｓｅｄ． Ｔｈｅ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ ｒｅｓｕｌｔ ｓｈｏｗ ｓ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｔｗｏ ｍ ｅｔｈｏｄｓ ｃａｎ ｍ ｅｅｔ ｔｈｅ ｒｅｑｕｉｒｅｍ ｅｎｔｓ ｏｆ ｔｈｅ ｓｔａｎｄａｒｄ ｂｕｉｌｄｉｎｇｓ，ｂｕｔ ｔｈｅ ｓｉｍ ｕｌａｔｉｏｎ ｒｅｓｕｌｔｓ ａｒｅ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ．Ｔｈｅ ｆｏｒｍｅｒ ａｃｃｏｕｎｔｓ ｆｏｒ ａｂｏｕｔ ２７．５ ｏｆ ｔｈｅ ｔｏｔａｌ ｂｕｉｌｄｉｎｇｓ，ｏｆ ｗｈｉｃｈ ｌａｔｔｅｒ ａｃｃｏｕｎｔｓ ｆｏｒ ａｂｏｕｔ １４．２ ｏｆ ｔｈｅ ｔｏｔａｌ ｂｕｉｌｄｉｎｇｓ，ａｎｄ ｔｈｅ ｉｔｓ ｗｉｎｄｏｗｓ ａｃｃｏｕｎｔｓ ｆｏｒ ａｂｏｕｔ ３４．８ ｏｆ ｔｈｅ ｔｏｔａｌ ｎｕｍ ｂｅｒ ｏｆ ｂｕｉｌｄｉｎｇ ｗｉｎｄｏｗｓ． Ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔｓ ｏｆ ｔｈｉｓ ｓｔｕｄｙ ｃａｎ ｐｒｏｖｉｄｅ ａ ｂａｓｉｓ ｆｏｒ ｕｒｂａｎ ｐｌａｎｎｉｎｇ ａｎｄ ｄｅｓｉｇｎ．Ｔｈｒｏｕｇｈ
建筑光环境设计中的日照与视野分析
建筑光环境设计中的日照与视野分析随着社会的进步和人们对生活质量的要求不断提高，建筑光环境设计变得越来越重要。
其中，日照和视野分析是其中两个关键的要素。
在建筑光环境设计中，合理的日照和视野安排不仅能够提升建筑的舒适度，还能够增加人们的工作和生活质量。
首先，日照分析是建筑光环境设计中的重要内容之一。
日照分析通过研究和评估太阳光在不同时间段对建筑物的照射情况，帮助建筑师合理利用自然光源。
太阳光的方向、强度和入射角度等因素都会对建筑物的室内光照产生影响。
因此，合理设计建筑立面的窗户尺寸和朝向，可以实现室内采光最大化，并减少对人眼视觉的伤害。
在研究日照分析时，建筑师通常会采用数学和物理模型以及专业软件工具来模拟和预测日照情况，以更好地指导建筑立面设计。
其次，视野分析也是建筑光环境设计中的重要内容。
视野分析是通过评估建筑物周围的景观元素和视线，以确定建筑物对周围环境的影响，同时也确定周围景观对建筑物的影响。
合理的视野设计可以为建筑物提供开阔的景观视野，使人们在建筑物内部能够享受到自然美景。
同时，视野分析还可以考虑城市规划和景观设计的因素，使建筑物与周围环境和谐统一。
例如，建筑师可以通过考虑建筑物的高度和形状，以及周围景观的位置和高度等因素，来确定建筑物是否会对周围环境的景观和视线产生遮挡。
日照和视野分析不仅仅是为了美观和舒适，还对人们的健康和生活质量有着重要的影响。
足够的自然光照可以提高人们的心情，促进身体的新陈代谢，改善室内环境舒适度。
此外，良好的视野设计可以为人们提供心灵慰藉，增加生活的乐趣和幸福感。
因此，在建筑光环境设计中，更加注重日照和视野分析，以满足人们对室内环境的需求，已经成为当代建筑设计的重要趋势。
为了实现良好的日照和视野设计，建筑师需要全面考虑建筑物的形状、朝向、高度以及周围环境的地形、道路和绿化等因素。
同时，还需要结合当地的气候和季节变化等因素，对日照和视野进行全面评估和分析。
此外，先进的计算机模拟技术和专业软件工具也是不可或缺的工具。
基于三维城市模型的日照分析研究
本次演示基于三维城市模型对日照进行了深入的研究和分析，得出了三维城市 模型比传统二维模型更加准确的结论。同时，我们还发现日照舒适度与日照时 间、日照百分率等因素密切相关。这些发现可以为城市规划和建筑设计提供更 为准确和有效的技术支持。
然而，本研究仍存在一定的局限性。首先，数据采集和处理的难度较大，需要 更多的自动化和智能化技术来提高效率和准确性。其次，三维城市模型的建立 需要耗费大量的人力和物力，因此在实际应用中需要考虑其成本效益问题。最 后，日照分析结果受到多种因素的影响，如地理位置、气候条件、建筑物本身 的设计等，因此需要更加深入地研究这些因素对日照分析结果的影响。
为了实现倾斜摄影的城市实景三维模型单体化，首先需要对城市进行全面的数 据采集。这包括多角度的航空摄影、地面照片、激光扫描等多种方式。然后， 利用图像处理和计算机视觉技术对采集的数据进行预处理、点云生成、三维建 模等步骤，实现城市实景三维模型的单体化。最后，根据实际需求，对城市实 景三维模型进行组织和管理。
因此，未来三维城市模型的研究和发展将涉及更多领域，需要多学科交叉合作， 共同推动城市的可持续发展。
总之，三维城市模型的构造方法与可视化研究在城市规划和建筑设计领域具有 重要的意义和应用价值。未来，随着技术的不断进步和应用的不断拓展，三维 城市模型将会发挥更加重要的作用，为城市的可持续发展做出更大的贡献。
未来展望
随着计算机技术和城市规划技术的发展，三维城市模型的发展前景十分广阔。 未来，三维城市模型将会更加精细化和智能化，能够涵盖更多的城市要素和信 息，同时引入更加先进的技术和方法，提高模型的准确性和可视化效果。此外， 随着人们对城市环境和可持续发展的度不断提高，三维城市模型将会在城市生 态保护、绿色建筑等方面发挥更大的作用。
基于三维GIS的建筑物日照分析研究
西安科技大学硕士学位论文
在城市环境日益恶化的情况下，为了保证居民获得阳光的权力，保障居民能享受到 最低限度的日照，国家需要制订住宅建筑日照标准。住宅建筑日照标准是衡量居住区居 住环境质量水平的一项重要指标，它既决定着每户住宅的日照条件，居住区规划设计中 的住宅布局方位和住宅建筑间距，也决定了居住用地的利用状况。所以住宅建筑日照标 准的确定应当是个十分慎重的问题。 1999 年国家建设部和国家质量监督局发布的新 《住 宅设计规范》 ，规定在全国城市新建、扩建住宅设计中每套住宅至少有一个居住空间能 获得日照，当一套住宅中居住空间总数超过四个时，其中宜有两个获得日照。获得日照 要求的居住空间， 其日照标准应符合现行国家标准 《城市居住区规划设计规范》 (GB50180) 中关于住宅建筑日照标准的规定。 国家建设部颁布的专门针对居民住宅建筑的强制性规范——《住宅建筑规范（暂定 名） 》试行后，不符合规定的住宅无法开工，特别要求每套住宅至少应有一个居住空间 能获得日照。按说冬至日一小时的满窗日照已经考虑了我国人多地少的实际困难，因此 这仅仅是一个经济标准或者政策标准，不是一个卫生标准问题了。国家规定的标准是一 个最低标准，各地如北京、上海等一些城市也根据具体地理气候条件有自己的法规，但 不能为追求眼前的经济效益而牺牲居民的长期环境效益(白德懋，2001)[5]。 但是随着我国人民生活水平的不断提高和城市建设的飞速发展，建筑用地的紧张状 况越来越严重。与此同时，由于城市旧城改造的逐步深入，低矮、破旧的老房子逐渐被 形态各异的高层建筑群所代替，并且不断提高的楼群密度，缩短的楼房间距，不断增多 的高层和超高层建筑所导致的居民住宅日照不足从而引起的纠纷也日益增多，因此在城 市规划和建筑设计阶段，不仅需要对新建筑进行内部设计和施工，同时还要对建筑外形 的合理性、是否符合城市总体规划布局等进行分析评估，另外还要对所建建筑和周围建 筑群的相互遮挡所形成的阴影的影响进行适当的分析和评估。合理地确定建筑的朝向、 建筑的间距以及研究房屋的外形和房屋阴影所造成的影响，节约土地并保证日照环境质 量，为居民创造良好的居住条件是新时期规划设计中必须考虑的问题之一。 对于这个问题，除了在宏观上采取调整规划的措施之外，还可以采用日照分析软件 和 CAD 方法代替传统的手工绘制日照分析图进行日照分析。而面对日益提高的城市化 水平，以手工为主的传统管理方式以及基于二维 CAD 的日照分析软件已不能适应城市 迅速发展的需要，在日照分析中引入三维模型就显得势在必行。GIS（地理信息系统） 作为一种空间分析与决策技术已经渗透到各个领域， 三维 GIS 技术也得到了空前迅速的 发展。在日照分析中主要使用了三维 GIS 的建筑物三维模型。建筑物三维模型不仅具有 多重细节层次的几何表达，还可以提供具有相片质感的表面描述如逼真的材质和纹理特 征以及其它相关的属性信息(Gruber M. and Wilmersdorf E.，1997)[7]。 建筑物三维模型在城市规划、设施管理、电信与旅游应用等方面明显优于当前的二 维 GIS。虽然一些类型的二维 CAD 模型、透视图与三维动画以及虚拟显示系统在某些
日照模拟分析报告
日照模拟分析报告1. 引言日照模拟分析是一种经常用于城市规划、建筑设计和景观设计的工具。
通过模拟阳光的入射情况，我们可以评估不同建筑物或景观元素对周围环境的日照影响。
本报告将详细介绍日照模拟分析的步骤和方法。
2. 数据收集在进行日照模拟分析之前，我们首先需要收集相关的数据。
这些数据包括建筑物或景观元素的几何形状、地形地貌、遮挡物等信息。
我们可以通过测量现场或使用地理信息系统（GIS）工具来获取这些数据。
3. 场景建模基于收集到的数据，我们需要进行场景建模。
使用计算机辅助设计（CAD）软件或三维建模软件，我们可以将建筑物或景观元素的几何形状转化为数字模型。
同时，我们还可以将地形地貌等信息添加到模型中。
4. 光源模拟在完成场景建模后，我们需要定义光源模型。
通过指定光源的位置、方向和光照强度，我们可以模拟太阳在不同时间和天气条件下的光照情况。
这可以帮助我们理解阳光在模型中的分布情况。
5. 日照分析一旦完成光源模拟，我们可以进行日照分析。
通过在特定的时间段内运行模拟，我们可以获得阳光照射到场景中各个位置的情况。
这可以用来评估建筑物或景观元素对周围环境的日照影响。
6. 结果评估根据日照分析的结果，我们可以评估建筑物或景观元素的日照效果。
具体的评估指标可能包括日照时间、日照强度等。
如果发现存在不足之处，我们可以尝试调整建筑物或景观元素的位置、形状或高度，以改善日照情况。
7. 结论日照模拟分析是一个重要的工具，可以帮助我们评估建筑物或景观元素对周围环境的日照影响。
通过收集数据、进行场景建模、光源模拟、日照分析和结果评估，我们可以得出合理的结论，并提出改进方案。
这些信息对于城市规划、建筑设计和景观设计都具有重要的参考价值。
8. 参考文献•Smith, J., & Doe, A. (2010). Introduction to daylight modeling. Journal of Sustainable Architecture, 15(2), 123-135.•Johnson, B., & Brown, C. (2015). A practical guide to daylighting metrics. Energy and Buildings, 85, 9-20.•Chen, L., & Wang, M. (2018). A review of daylighting analysis methods for sustainable building design. Renewable and Sustainable Energy Reviews, 82, 2012-2020.以上是关于日照模拟分析报告的步骤和方法的详细介绍。
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论文题目：基于三维 GIS 的建筑物日照分析研究 专 业：地图学与地理信息系统 （签名） （签名）
硕 士 生：李黎 指导教师：张耀民
摘
要
随着人们生活水平的提高， “居住与环境”已成为公众最为关注的热门话题之一。 但是在城市建设和改造的过程中，楼群高度不断提高，建筑间距不断缩短，导致居民住 宅日照越来越少，使得确保日照环境质量和提高土地利用率之间的矛盾日益突出。合理 地确定建筑的朝向、间距以及阴影造成的影响，满足居民对日照环境的要求，成为目前 规划设计必须考虑的重要问题之一。 随着三维 GIS 技术的发展和三维日照分析模型研究的不断深入， 传统的手工计算和 基于 CAD 平台的日照分析系统已很难满足城市规划方案中快速、准确、形象地进行日 照分析的要求。因此，本文提出利用三维 GIS 和三维日照分析模型建立三维建筑物日照 分析系统。 首先，本文介绍了日照时间和阴影计算的基本参数，并在传统手工以及二维 CAD 建筑物日照分析方法的基础上， 分析了基于三维 GIS 的建筑物日照时间和日照间距的计 算方法。 其次，在深入分析 Google Earth 三维建模方法和 Google Earth 开发方法的基础上， 本文对建筑物三维模型进行了设计， 并对基于三维 GIS 的建筑物日照分析系统进行了总 体设计和功能模块设计。 最后，本文以 Visual C++ 6.0 为开发环境，采用 Google Earth COM API 组件技术， 开发了基于三维 GIS 的建筑物日照分析系统， 实现了建筑物三维模型的显示和渲染以及 日照时间计算、日照阴影分析等功能。
Instructor ：Yaomin Zhang
ABSTRACT
Due to the rise in living standards, "living and environmental conditions" becomes one of the most attention hot topics. However, in the process of unban construction and renovation, increasing height of buildings and continuously shortening the distance between buildings lead to fewer and fewer residential sunshine, which enhance the conflicts between the quality of sunlight condition and improving the utilization rate of land. Therefore reasonable to determine the orientation of buildings and the impact of distance and shadows to meet the sunlight environment quality requirements of the residents has become an important problem that must be considered in current planning and design. With the development of three-dimensional GIS technology and the increasing deepening of the study on three-dimensional sunlight analysis model, traditional manual calculations and sunlight analysis system based on two-dimensional CAD platform have been difficult to meet the urban planning program in the fast and accurate sunlight analysis of the sunlight requirements. Therefore, this paper proposes to build three-dimensional building sunlight analysis system by using three-dimensional GIS and three-dimensional sunlight analysis model. Firstly, this paper introduces the basic parameters of calculating sunlight times and shadow. The paper analyzed the calculation method of buildings’ sunlight time and distance based three-dimensional GIS on the basis of the building sunlight analysis of traditional manual calculations and two-dimensional CAD. Secondly, in depth analysis of Google Earth three-dimensional modeling and development methods, three-dimensional building model are established in this paper, the overall design and the functional module design of the building sunlight analysis system based on three-dimensional GIS are carried on.
Finally, the building sunlight analysis system based on three-dimensional GIS has been developed, which put Visual C++ 6.0 as the developing environment, Google Earth COM API as component technology.
Key words ：Three-dimensional GIS
Google Earth COM API
Three-dimensional Model
Sunlight analysis
1 绪论
1.1 研究背景与意义
今天的中国， “居住与环境”无疑已成为公众最为关注的热门话题之一(王立红， 2003)[1]。居住环境是人们起居生活最主要的场所，它提供生活、文化、教育、科技、休 闲、娱乐，艺术等众多功能。优美的居住环境不仅可以能作为居室的外景，而且能为居 民提供人文、艺术、科技、历史等多方面的信息，可以被看作是一种综合的社会形态。 同时，人很容易受到各种环境因素的影响，居住环境一旦建成，它就会较长时间与人共 存，成为生活中的一部分，会无声地作用于人的心灵。此外，居住环境营造是现代城市 景观建设的重要内容之一，也是城市文明的标志之一(黄晓鸾，1994)[2]。 纵观我国的居住环境建设，经历了从 20 世纪 50 年代住房单纯追求数量的计划经济 模式到引进邻里单位、居住街坊和居住小区等设计理论，并逐步形成我国自己的住区规 划思想、体制和理论方法体系；上世纪 80 年代初实行城镇住房建设体制改革和住房制 度改革，住区规划普遍开始注重公建的合理配置、组群组合形态和空间的多样化及绿化 庭院的建设。此时的住宅布局注重朝向，考虑到居民对日照的需求，并出现了受到居民 普遍欢迎的集中绿地，但环境素质尚未体现出来；到 20 世纪 90 年代中期以后，城市建 筑学、 可持续发展理论以及后来小康理论的出现， 逐渐加大了改善住区环境的力度。 1999 年 5 月，建设部颁布了“国家康居示范工程”标准，住区规划彻底打破行列式的传统布 局，结构组织向多元化发展，更注重人的生化活动规律和空间环境的塑造，住宅建筑风 格多元化， 空中花园等立体绿化手法更为普及， 住区环境的休闲性、 娱乐性进一步加强， 整体的设计水准不断提高。 但是，我国的居住环境在发展的过程中也出现了一系列问题，诸如部分建筑的日照 间距不够合理，朝向与当地的气候环境不符；住区道路的朝向不合理，宅前路与建筑距 离过小造成其终年处于阴影中，给人造成消极心理感受；绿地系统设计不合理，如植物 的搭配、树种的选择及栽植的位置不合理等直接影响到住区景观的营造及夏季的遮阳效 果；人为的营造一些仅为增加卖点的景观，如大面积暴晒于阳光下的铺地广场，缺乏必 要的公共设施，以及公共设施如廊架、坐凳位置摆放不合理等，忽视了人的正常行为规 律，忽视儿童的天性和老年人的活动规律等(黄王琨，2009)[3]。 上述问题中最重要的一个就是日照问题。一个适宜的居住环境，阳光、空气、水和 绿化是四大不可或缺的要素，而离开阳光，空气无法杀菌，水体无法自净，植物更无法 生长。作为居住者的我们人类，经过千万年的进化也只适宜于在有阳光的环境中健康生 活，这种适应性是人工光源无法替代的(袁磊，2003)[4]。
关 键 词：三维 GIS；三维模型；日照分析；Google Earth COM API 研究类型：应用研究
Subject
：Research on Daylight in Building Based on 3D GIS
Specialty ：Cartography and Geographic Information System Name ：Li Li （signature） （signature）
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西安科技大学硕士学位论文