3057.基于C#的日照采光分析軟件設(shè)計(jì)

1、摘要采光權(quán)日照分析軟件(也稱為日照權(quán))是指不動(dòng)產(chǎn)的所有人或使用人為獲得日照而要求鄰人限制其房屋或其它構(gòu)造物的距離或高度的權(quán)利。長期以來，因?yàn)槿照詹晒舛鹈苌踔翆?dǎo)致法律糾紛的事件屢見不鮮，這些大多是由于在設(shè)計(jì)或?qū)彶殡A段日照分析得不夠科學(xué)準(zhǔn)確的原因。日照分析涉及到時(shí)間、地域、建筑造型、遮擋等多種復(fù)雜因素，要將這些相互影響的因素綜合起來進(jìn)行人工精確計(jì)算分析是非常困難的當(dāng)前城市建設(shè)中急需的現(xiàn)代日照測(cè)算和分析手段，因此，日照分析軟件的引入很有必要的本軟件是基于空間三維坐標(biāo)平臺(tái)的，以空間解析幾何方法為理論依據(jù)，通過編程語言編制而成據(jù)建筑物所在位置的經(jīng)緯度，窗戶的大小和高度，日期可以自動(dòng)計(jì)算出太陽高度角

2、和方位角，然后在根據(jù)障礙物的位置和高度，計(jì)算出全天日照時(shí)間和任意時(shí)刻的窗戶日照面積關(guān)鍵詞：采光權(quán)日照時(shí)間日照面積太陽高度角太陽方位角abstractancient light (also known as the sunshine) is the right of the proprietor or the user of the estate who is asking neighbors to limit the distance or height of their housing or other structures. for a long time, it is not uncom

3、mon that the sunshine lighting has been causing conflict and even leading to legal disputes incident. these are mostly because the sunshine analysis is not scientific and accurate at contriving or reviewing stage. sunlight analysis involves the time, the region and the form of structures, barrier, a

4、nd other complex factors. it is very difficult to incorporate these interactional factors together and achieve artificial accurate calculation and analysis. modern means for calculating and analyzing sunshine is much-needed in modern society; therefore, the introduction of sunshine analysis software

5、 is necessary. based on the platform of three-dimensional coordinates, analytic geometry of space method as the theoretical basis, the software is compiled by c programming language through. according to the building location coordinates, the size and height of window and the date solar altitude and

6、 azimuth can be automatically calculated, and then the day-long duration of sunshine and windows sunshine area on arbitrary time can be calculated under the location and height barrier. keywords: ancient light duration of sunshine area of sunshine solar altitude solar azimuth 目錄第一章緒論1.1背景分析.1.2研究內(nèi)容.

7、第二章太陽天文參數(shù)的計(jì)算.2.1 天文概念. (1) 天球(2) 天頂與天底(3) 中天(4)恒星時(shí)(5)真太陽時(shí)(6)平太陽時(shí)(7)世界時(shí)2.2 日地距離 . 2.3 太陽赤緯角. 2.4時(shí)差. 2.5 年度校正、經(jīng)度校正、時(shí)刻校正2.6 太陽視位置.第三章空間解析幾何知識(shí).3.1 向量基本知識(shí). (1)空間直角坐標(biāo)系的建立 (2)空間直角坐標(biāo)系的坐標(biāo) (3)空間向量的直角坐標(biāo)運(yùn)算律 (4)向量定理及推論 (5)平面的法向量. (6)兩個(gè)向量的數(shù)量積3.2 空間曲面及方程.3.3 空間曲線及方程.3.4 空間平面及直線第四章光照模型原理.4.1光照模型的建立4.2光照面積的計(jì)算.4.3光照時(shí)

8、間的計(jì)算.第五章.5.1.5.2 誤差分析 (1)關(guān)于照面積的討論 (2)關(guān)于日照效果的討論(3)關(guān)于選定窗寬的討論(4)關(guān)于建筑細(xì)部的討論結(jié)論附錄結(jié)束語參考文獻(xiàn).第一章 緒論1.1背景分析 隨著城市里一片一片的住宅小區(qū)、一棟一棟的商住樓的崛起，可知人民生活水平的提高，已經(jīng)使得人們的住房狀況大大得到了改善。于是有更高要求的住宅消費(fèi)傾向出現(xiàn)了。一般而言，滿意的住宅需要具備三個(gè)基本條件：陽光、空氣、環(huán)境?？諝夂铜h(huán)境有賴于城市的建設(shè)，靠大環(huán)境的改善。而三個(gè)基本條件中的陽光則是今天的建房者必須考慮的。 城區(qū)中的建筑物不是孤立的個(gè)體，它往往要與待建或已經(jīng)建成的建筑物組成建筑群，它們之間的關(guān)系或間距要滿足

9、景觀、消防、通風(fēng)、采光、防災(zāi)、視覺衛(wèi)生等要求，對(duì)于居住建筑，首先要滿足日照要求。這也是規(guī)劃部門在進(jìn)行居住區(qū)的規(guī)劃設(shè)計(jì)、審批所掌握的基本原則。如果說民法通則從法律上賦予了居民以“采光權(quán)”，那么建筑設(shè)計(jì)通則、住宅設(shè)計(jì)規(guī)范及城市居住區(qū)規(guī)劃設(shè)計(jì)規(guī)范則從法規(guī)上規(guī)定了居住建筑所應(yīng)當(dāng)獲得的有效日照時(shí)間。1994年2月1日起執(zhí)行的國家技術(shù)監(jiān)督局和中華人民共和國建設(shè)部聯(lián)合發(fā)布的強(qiáng)制性國家標(biāo)準(zhǔn)城市居住區(qū)規(guī)劃設(shè)計(jì)規(guī)范中，規(guī)定住宅建筑日照標(biāo)準(zhǔn)：冬至日住宅底層日照時(shí)數(shù)不少于2小時(shí)或大寒日住宅底層日照時(shí)數(shù)不少于2小時(shí)。決定住宅建筑日照標(biāo)準(zhǔn)的主要因素：一是所處地理緯度及其氣候特征，二是所處城市規(guī)模大小。我國采用冬至日與大寒

10、日兩級(jí)標(biāo)準(zhǔn)日，具體執(zhí)行以我國氣候帶的劃分為依一般情況下，規(guī)劃部門都是根據(jù)本地所處的建筑氣候區(qū)位、地理緯度、城市規(guī)模等因素確定的日照間距系數(shù)來考慮住宅間距，但是一個(gè)居住區(qū)未必都是排列整齊、走向一致的建筑布局，對(duì)于復(fù)雜的建筑布局，單靠間距系數(shù)來控制建筑間距未必會(huì)達(dá)到理想的效果；另外，現(xiàn)在高層建筑在居住建筑中所占的比重越來越大，建有高層建筑的居住區(qū)如果也用間距系數(shù)來確定住宅間距，就會(huì)使距離拉的過大而降低建筑容積率，高層建筑后面建筑物的日照，應(yīng)靠建筑物之間的間隙來實(shí)現(xiàn)。前排建筑物的日影落在后排建筑物的墻面上，就對(duì)后排建筑物的采光產(chǎn)生影響，影響到什么程度，后排居住建筑采光窗的滿窗日照時(shí)間能否達(dá)到規(guī)定的日

11、照時(shí)數(shù)，就要通過一定的技術(shù)方法進(jìn)行分析。 這里所說的“采光權(quán)” 通常是指房屋的所有人或使用人享有從室外取得適度太陽光的權(quán)利，太陽光包括太陽直射光和散射光，引起爭(zhēng)端的絕大多數(shù)是太陽直射光既“日照”，建筑物各個(gè)方向所開的外窗是為了通風(fēng)和采光的，稱為采光窗，而日照分析中所定義的“日照窗”是指設(shè)在能獲得日光照射的方向、使陽光直接照入房間的采光窗。城市居住區(qū)規(guī)劃設(shè)計(jì)規(guī)范針對(duì)不同的建筑氣候區(qū)劃、城市規(guī)模規(guī)定了相應(yīng)的日照標(biāo)準(zhǔn)日及在有效時(shí)間段內(nèi)的滿窗日照時(shí)間。 城市人口不斷增加，建筑物的高度與密度也隨之加大，盡管設(shè)計(jì)師力圖保證居住建筑的通風(fēng)與采光，但良好的居住環(huán)境與高效的土地利用率又是一對(duì)難解的矛盾；新建筑物

12、遮擋原有建筑物、新建筑物之間互相遮擋的情況時(shí)有發(fā)生，因“采光權(quán)”引起爭(zhēng)端甚至訴諸法律的事例屢見不鮮。隨著人們維權(quán)意識(shí)的增強(qiáng)，這種糾紛必將呈上升的趨勢(shì)。1.2 研究內(nèi)容地球年復(fù)一年的圍繞太陽運(yùn)轉(zhuǎn)，它們之間的相對(duì)位置是有規(guī)律的，在某一日期、某一時(shí)間、任何地區(qū)太陽的高度角和方位角并不難確定。，可以利用公式計(jì)算也可利用圖解法，圖解法的工具是日照計(jì)算盤，日照計(jì)算盤由兩部分組成，計(jì)算盤代表某地的天空立面圖，其基線代表地平面，太陽的高度角由一組平行于地平面的緯線表示，太陽的方位角由一組通過天頂?shù)慕?jīng)線表示；計(jì)算盤表示一個(gè)天球，圖中的平行線是不同季節(jié)中，太陽一天運(yùn)行的軌跡、盤上的弧線是表示一天中不同的時(shí)角，計(jì)算

13、盤一般采用透明材料制成，使用時(shí)與計(jì)算盤復(fù)合使用，即兩個(gè)盤圓心對(duì)正，旋轉(zhuǎn)計(jì)算盤，使盤的極軸偏轉(zhuǎn)指定地區(qū)的緯度，就可以查到位于這一緯度的地區(qū)某一日（一般取節(jié)氣）某一時(shí)刻太陽的高度角和水平角，反過來也可以。圖1 圖2分別是計(jì)算盤和計(jì)算盤如果在同一地區(qū)經(jīng)常使用，可以定好角度后把兩個(gè)盤打印到一起，用起來會(huì)更方便，圖3 是用于北緯40的復(fù)合計(jì)算盤。要分析滿窗日照時(shí)間需要進(jìn)行繁雜的計(jì)算，傳統(tǒng)的方法是在透明紙上繪制該地區(qū)日照標(biāo)準(zhǔn)日的“日照曲線圖”，再利用該日照曲線圖與同比例的總圖復(fù)合使用來逐個(gè)分析不同點(diǎn)的日照時(shí)間。繪制圖表比較煩瑣，但圖表制成后可作為工具永久保存，應(yīng)用到不同的分析項(xiàng)目。圖4是北緯40大寒日的日

14、照曲線圖。該圖可用于處于這一緯度、以大寒日為標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算日的各類城市進(jìn)行日照分析；圖5是用日照曲線圖對(duì)某小區(qū)中的多層住宅日照分析實(shí)例，這個(gè)實(shí)例是分析該住宅第二層第四列窗右側(cè)的日照時(shí)間段，分析結(jié)果符合實(shí)際情況。滿窗日照時(shí)間的分析是日照分析的基本內(nèi)容；。日照分析不僅可以在建筑布局的調(diào)整過程中起指導(dǎo)作用，在解決因采光引起的糾紛過程當(dāng)中往往是仲裁機(jī)構(gòu)進(jìn)行判斷的依據(jù)，同時(shí)，也是房屋所有權(quán)一方對(duì)受損失一方進(jìn)行經(jīng)濟(jì)補(bǔ)償?shù)囊罁?jù)。圖1計(jì)算盤 圖2計(jì)算盤圖3計(jì)算盤復(fù)合使用圖4北緯40大寒日日照曲線圖圖5二號(hào)四層窗邊受照?qǐng)D單靠軟件生成一個(gè)窗日照時(shí)間表和一個(gè)平面陰影圖的分析結(jié)果其說服力是很有限的。要形成一個(gè)完整的、具有說

15、服力的日照分析成果，除利用現(xiàn)有的分析工具外，還應(yīng)利用其它的分析手段和表現(xiàn)方法才能實(shí)現(xiàn)。3維組合日照分析就是針對(duì)解決這一問題而產(chǎn)生的技術(shù)成果，3維組合日照分析是把日照分析程序與三維操作結(jié)合進(jìn)行技術(shù)處理來進(jìn)行日照分析的技術(shù)手段，輸入特定的參數(shù)，可以分析任何地點(diǎn)、任何時(shí)間的日照效果，它不僅能準(zhǔn)確的表達(dá)城市居住區(qū)規(guī)劃設(shè)計(jì)規(guī)范所要求的滿窗日照時(shí)間，而且可以計(jì)算半窗日照時(shí)間和光照的總時(shí)間，突出特點(diǎn)是準(zhǔn)確地刻畫出了全天各個(gè)時(shí)刻的光照面積。第二章 太陽天文參數(shù)計(jì)算2.1天文概念(1)天球天球是研究天體的位置和運(yùn)動(dòng)而引進(jìn)的一個(gè)以地球球心為中心，且具有很大半徑的假想圓球。想象中，所有天體都附著在天球上。根據(jù)所選取

16、的天球中心不同,有日心天球、地心天球等。各個(gè)天體同地球上的觀測(cè)者的距離都不相同。天體和觀察者間的距離與觀測(cè)者隨地球在空間移動(dòng)的距離相比要大得多，所以看上去天體似乎都離我們一樣遠(yuǎn)，仿佛散布在以觀測(cè)者為中心的一個(gè)圓球的球面上。實(shí)際上我們看到的是天體在這個(gè)巨大的圓球的球面上的投影位置，這個(gè)圓球就稱為天球。觀測(cè)者所能直接辨別的只是天體的方向。在球面上處理點(diǎn)和弧段的關(guān)系，比在空間處理視線方向間的角度要簡便得多,在天文學(xué)的一些應(yīng)用中,都用天體投影在天球上的點(diǎn)和點(diǎn)之間的大圓弧段來表示它們之間的位置關(guān)系。天球的半徑是任意選定的，可以當(dāng)作數(shù)學(xué)上的無窮(2)天頂與天底天底是從觀測(cè)者垂直向下與天球的交點(diǎn)或與天頂相距

17、 180的點(diǎn)。天頂是位于觀察者正上方處的天球點(diǎn)， 天頂對(duì)應(yīng)天球上的坐標(biāo)與觀察者所在的位置,與時(shí)間有關(guān)， 天頂與天底 正好相反。(3)中天天體經(jīng)過觀測(cè)者的子午圈。當(dāng)經(jīng)過北天極、天頂、南天極所在的那一半子午圈時(shí)，天體到達(dá)最高位置，稱為上中天；當(dāng)經(jīng)過北天極、天底、南天極所在的那一半子午圈時(shí)，天體到達(dá)最低位置 ，稱為下中天 。恒星過上中天 ，其 時(shí)角為零，這一瞬間的地方恒星時(shí)等于其赤經(jīng)，而且這時(shí)地方緯度與恒星的天頂距和赤緯有最簡單的關(guān)系。所以經(jīng)典的時(shí)間和緯度測(cè)量大多觀測(cè)過上中天的恒星(4)恒星時(shí)恒星時(shí)（簡稱）是天文學(xué)和大地測(cè)量學(xué)中所使用的一種計(jì)時(shí)單位。以地球真正自轉(zhuǎn)為基礎(chǔ)：即從某一恒星升起開始到這一恒

18、星再次升起(23時(shí)56分4秒)恒星時(shí)的定義是一個(gè)地方的子午圈與天球的春分點(diǎn)之間的時(shí)角 春分點(diǎn)之所以被用作量時(shí)天體，不但因?yàn)樗臅r(shí)角的變化均勻，而且因?yàn)樗谌魏螘r(shí)候都等于上點(diǎn)（午圈）的赤經(jīng)，即上中天恒星的赤經(jīng)。春分點(diǎn)為恒星時(shí)的測(cè)定提供了方便。恒星時(shí)的時(shí)刻與春分點(diǎn)的時(shí)角完全一致（時(shí)角即時(shí)刻），因此，地球上每個(gè)地方的恒星時(shí)都與它的經(jīng)度有關(guān)一個(gè)地方的當(dāng)?shù)睾阈菚r(shí)與格林尼治天文臺(tái)的恒星時(shí)之間的差就是這個(gè)地方的經(jīng)度。因此通過觀測(cè)恒星時(shí)可以確定當(dāng)?shù)氐慕?jīng)度（假如格林尼治天文臺(tái)的恒星時(shí)已知的話）或者可以確定時(shí)間（假如當(dāng)?shù)氐慕?jīng)度已知的話）。一顆恒星的時(shí)角、它的赤經(jīng)和當(dāng)?shù)氐暮阈菚r(shí)之間的關(guān)系為 (2-1)當(dāng)?shù)氐暮阈菚r(shí)等

19、于位于天頂?shù)暮阈堑某嘟?jīng).當(dāng)?shù)氐暮阈菚r(shí)等于正位于中天恒星的赤經(jīng)由于地球的章動(dòng)春分點(diǎn)在天球上并不固定，而是以18.6年的周期圍繞著平均春分點(diǎn)擺動(dòng)。因此恒星時(shí)又分真恒星時(shí)和平恒星時(shí)。真恒星時(shí)是通過直接測(cè)量子午線與實(shí)際的春分點(diǎn)之間的時(shí)角獲得的，平恒星時(shí)則忽略了地球的章動(dòng)。真恒星時(shí)與平恒星時(shí)之間的差異最大可達(dá)約0.4秒。(5)真太陽時(shí)太陽視圓面中心連續(xù)兩次上中天的時(shí)間間隔叫做真太陽日。1真太陽日又分為24真太陽時(shí)，一真太陽時(shí)分為60真太陽分，一真太陽分又分為60真太陽秒。這個(gè)時(shí)間系統(tǒng)稱為真太陽時(shí)。真太陽時(shí)是以真太陽視圓面中心的時(shí)角來計(jì)量的，它的起算點(diǎn)是真太陽上中天，而我們?nèi)粘Ｉ钪?，?xí)慣的起算點(diǎn)是半夜（

20、下中天），正好相差12小時(shí)。因此，為了和人們的日常生活習(xí)慣一致，把真太陽時(shí)定義為：真太陽視圓面中心的時(shí)角加12小時(shí)。因?yàn)檎嫣枙r(shí)是觀測(cè)太陽視圓面中心得到的，所以真太陽時(shí)也稱為視太陽時(shí)，簡稱視時(shí)。真太陽時(shí)在日常生活中應(yīng)用是不方便的，因?yàn)榈厍蜃赞D(zhuǎn)同時(shí)還繞日公轉(zhuǎn)，而且公轉(zhuǎn)速度是不均勻的，例如在近日點(diǎn)附近運(yùn)動(dòng)快，在遠(yuǎn)日點(diǎn)附近運(yùn)動(dòng)慢。(6)平太陽時(shí)主要以地球自轉(zhuǎn)周期為基準(zhǔn)的一種時(shí)間計(jì)量系統(tǒng)。簡稱平時(shí)。由于真太陽的運(yùn)行速度和時(shí)角變化率不均勻，不適于作為計(jì)量均勻時(shí)間的基準(zhǔn)，天文學(xué)上假設(shè)一個(gè)假想點(diǎn)，它每年和真太陽同時(shí)從春分點(diǎn)出發(fā)，也同時(shí)回到春分點(diǎn)來；不過它是從西向東在天球赤道（地球赤道往外擴(kuò)張和天球反交成的假

21、想圓圈）上以均勻速度運(yùn)行。這樣的一個(gè)假想點(diǎn)叫平太陽，它在天赤道上作勻速運(yùn)動(dòng)，其速度與真太陽的平均速度相一致，其赤經(jīng)為：式中是從1900年1月0日12時(shí)起計(jì)的儒略世紀(jì)數(shù)。一個(gè)地方的平太陽時(shí)以平太陽對(duì)于該地子午圈的時(shí)角來度量。時(shí)角度量以午圈為始圈，太陽時(shí)角以該地太陽上中天為0時(shí)：而太陽時(shí)的時(shí)刻卻以該地太陽下中天（午夜）為0時(shí)。因此，平太陽時(shí)定義為：平太陽的時(shí)角加12小時(shí)另外，太陽在天球上有周年運(yùn)動(dòng)，方向向東，因而其赤經(jīng)逐日遞增（每日約1）。兩者之間的赤經(jīng)差，也即兩種時(shí)刻差，任何時(shí)候總是等于太陽的赤經(jīng)。根據(jù)上述兩個(gè)方面，同一地點(diǎn)的任何時(shí)刻，平太陽時(shí)與平恒星時(shí)之間有如下的相互換算關(guān)系：恒星時(shí)太陽時(shí)太陽

22、赤經(jīng)12時(shí)，太陽時(shí)恒星時(shí)太陽赤經(jīng)12時(shí)。真太陽時(shí)與平太陽時(shí)的時(shí)刻之差即為時(shí)差。 真正的太陽在黃道上的運(yùn)動(dòng)不是勻速的，而是時(shí)快時(shí)慢，因此，真太陽日的長短也就各不相同。但人們的實(shí)際生活需要一種均勻不變的時(shí)間單位，這就需要尋找一個(gè)假想的太陽，它以均勻的速度在運(yùn)行。這個(gè)假想的太陽就稱為平太陽，平太陽連續(xù)兩次經(jīng)過上中天的時(shí)間間隔，叫做平太陽日。1平太陽日又分為24平太陽時(shí)，一平太陽時(shí)分為60平太陽分，一平太陽分又分為60平太陽秒，由此而來的小時(shí)稱為平太陽時(shí)。(7)世界時(shí)世界時(shí)是以地球自轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)為標(biāo)準(zhǔn)的時(shí)間計(jì)量系統(tǒng)以本初子午線的平子夜起算的平太陽時(shí)（簡稱ut）。又稱格林尼治平時(shí)各地的地方平時(shí)與世界時(shí)之差等于

23、該地的地理經(jīng)度。1960年以前曾作為基本時(shí)間計(jì)量系統(tǒng)被廣泛應(yīng)用。由于地球自轉(zhuǎn)速度變化的影響，它不是一種均勻的時(shí)間系統(tǒng)。后來世界時(shí)先后被歷書時(shí)和原子時(shí)所取代，但在日常生活、天文導(dǎo)航、大地測(cè)量和宇宙飛行等方面仍屬必需；同時(shí)，世界時(shí)反映地球自轉(zhuǎn)速率的變化，是地球自轉(zhuǎn)參數(shù)之一，仍為天文學(xué)和地球物理學(xué)的基本資料。世界時(shí)是由恒星時(shí)推導(dǎo)出來的，其轉(zhuǎn)換公式為： (2-2)為觀測(cè)地點(diǎn)的經(jīng)度（東經(jīng)）采用值。各天文臺(tái)通過觀測(cè)恒星得到的世界時(shí)初始值記為。不同地點(diǎn)的觀測(cè)者在同一瞬間求得的是不同的。在中引起由極移造成的經(jīng)度變化改正，就得到全球統(tǒng)一的世界時(shí)。即 (2-3) (2-4)、是瞬間地極坐標(biāo)。它同一樣，都以cio為

24、標(biāo)準(zhǔn)。為觀測(cè)地點(diǎn)的地理緯度。是全世界民用時(shí)的基礎(chǔ)；同時(shí)它還表示地球瞬時(shí)自轉(zhuǎn)軸的自轉(zhuǎn)角度，因此又是研究地球自轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的一個(gè)基本參量。在中加入地球自轉(zhuǎn)速度季節(jié)性變化改正,可以得到一年內(nèi)平滑的世界時(shí)。即 (2-5)從1962年起，國際上統(tǒng)一采用的表達(dá)式為： (2-6)以年為單位，從貝塞耳歲首起算。和的數(shù)值由國際時(shí)間局（bih）計(jì)算并通報(bào)各國。我國幅員遼闊，從西到東橫跨東五、東六、東七、東八和東九五個(gè)時(shí)區(qū)。中華人民共和國成立以后，全國統(tǒng)一采用首都北京所在的東八時(shí)區(qū)的區(qū)時(shí)作為標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間，稱為北京時(shí)間。北京時(shí)間是東經(jīng)120經(jīng)線的地方平太陽時(shí)，而不是北京的地方平太陽時(shí)。北京的地理經(jīng)度為東經(jīng)11621，因而北京時(shí)

25、間與北京地方平太陽時(shí)相差約14.5分。北京時(shí)間比格林尼治時(shí)間（世界時(shí)）早8小時(shí)，即： 北京時(shí)間=世界時(shí)+8小時(shí)2.2 日地距離 地球繞太陽公轉(zhuǎn)的軌道是橢圓形的，太陽位于橢圓兩焦點(diǎn)中的一個(gè)。發(fā)自太陽到達(dá)地球表面的輻射能量與日地間距離的平方成反比，因此，一個(gè)準(zhǔn)確的日地距離值r就變得十分重要了。日地平均距離，又稱天文單位，1天文單位=1.496108km 或者，更準(zhǔn)確地講等于149597890500km。日地距離的最小值（或稱近日點(diǎn)）為0.983天文單位，其日期大約在1月3日；而其最大值（或稱遠(yuǎn)日點(diǎn)）為1.017天文單位，日期大約在7月4日。地球處于日地平均距離的日期為4月4日和10月5日。 由于日

26、地距離對(duì)于任何一年的任何一天都是精確已知的，所以這個(gè)距離可用一個(gè)數(shù)學(xué)表達(dá)式表述。為了避免日地距離用具體長度計(jì)量單位表示過于冗長，一般均以其與日地平均距離比值的平方表示，即 (2-7) 式中稱為日角，即 (2-8) 這里t又由兩部分組成，即 式中n為積日，所謂積日，就是日期在年內(nèi)的順序號(hào)，例如,1月1日其積日為1，平年12月31日的積日為365，閏年則為366，等等。為時(shí)間校正，即=79.6764+0.2422x(年份-1985)-int（年份-1985）/4） (2-9)2.3太陽赤緯角地球繞太陽公轉(zhuǎn)的軌道平面稱黃道面，而地球的自轉(zhuǎn)軸稱極軸。極軸與黃道面不是垂直相交，而是呈66.5角，并且這個(gè)

27、角度在公轉(zhuǎn)中始終維持不變。正是由于這一原因形成了每日中午時(shí)刻太陽高度的不同，以及隨之而來的四季的變遷。日地中心的連線與赤道面間的夾角每天（實(shí)際上是每一瞬間）均處在變化之中，這個(gè)角度稱為太陽赤緯角。它在春分和秋分時(shí)刻等于零，而在夏至和冬至?xí)r刻有極值，分別為正負(fù)23.442。太陽赤緯的計(jì)算也有很多種簡單的計(jì)算方法，如于1975年提出的算法： (2-10)式中-太陽赤緯角（弧度）。但是，該算法計(jì)算的前半年結(jié)果和實(shí)際情況有很大差別。如計(jì)算夏至日的太陽赤緯角僅為18左右（實(shí)際為23.5）。因此，我們用王炳忠等提出的公式： (2-11)式中-太陽赤緯（度）2.4時(shí)差 平太陽時(shí)是基本均勻的時(shí)間計(jì)量系統(tǒng)，與人

28、們的生活息息相關(guān)。由于平太陽是假想的，因而無法實(shí)際觀測(cè)它，但它可以間接地從真太陽時(shí)求得，反之，也可以由平太陽時(shí)來求真太陽時(shí)。為此，需要一個(gè)差值來表達(dá)二者的關(guān)系，這個(gè)差值就是時(shí)差，以et表示，即 (2-12)為時(shí)差由于真太陽的周年視運(yùn)動(dòng)是不均勻的，因此，時(shí)差也隨時(shí)都在變化著，但與地點(diǎn)無關(guān)，一年當(dāng)中有4次為零，并有4次達(dá)到極大。時(shí)差也可以以式（1）相似的表達(dá)式表: (2-13)2.5 年度校正、經(jīng)度教正和時(shí)刻校正 上面，我們給出了3個(gè)計(jì)算式，從形式上講，它們與一般書籍中給出的并無不同。我們之所以又重新研究它，是因?yàn)橐酝墓酱嬖谝韵碌耐ú。簩?duì)平年和閏年不加區(qū)分，一方面，這對(duì)閏年就不好處理，另一方面

29、，閏年的影響有累計(jì)效應(yīng)，會(huì)逐步增長；即使是從當(dāng)年天文年歷查到的數(shù)值，也是格林尼治經(jīng)度處0點(diǎn)時(shí)刻的數(shù)值，而我們所需要的數(shù)值，會(huì)因所在地點(diǎn)的地理經(jīng)度以及具體時(shí)刻與表值有異而不同。具體地講，一般要進(jìn)行如下3項(xiàng)訂正： 年度校正：因?yàn)槲覀冇?jì)算是采用公歷年份，不是天文年份，因而需校正； 經(jīng)度校正：即使查閱了計(jì)算年份的天文歷，也需要進(jìn)行經(jīng)度校正。在我們范圍內(nèi)，一般校正如下：,; ,;，. 時(shí)刻校正：即使在格林尼治當(dāng)?shù)?，也需要進(jìn)行時(shí)刻校正。北京時(shí)與格林尼治地方時(shí)相差8小時(shí)，也需要進(jìn)行校正。具體地方的詳細(xì)矯正數(shù)值參閱文獻(xiàn)mmmmm。王炳忠教授等針對(duì)上述校正過程復(fù)雜的特點(diǎn)，提出如下綜合校正日地距離系數(shù)、太陽赤緯和

30、時(shí)差的方法： 年度校正：首先假定每個(gè)月平均為30.6天，然后給定一個(gè)校正系數(shù)c，1-2月份c為30.6天，在閏年3-12月份，c=31.8天，非閏年3-12月份為32.8天，計(jì)算系數(shù)g：g=int（30.6x月份-c+0.5）+月份日（2-該月末）； 經(jīng)度校正：l=（經(jīng)度+經(jīng)分/60）/15； 時(shí)刻校正：h=ss-8；ss-北京時(shí)間 積日計(jì)算：。 最后將經(jīng)過各種校正后的積日n代入（2）中計(jì)算日角，從而計(jì)算日地距離系數(shù)、太陽赤緯（度）和時(shí)差。2.6 太陽視位置地平坐標(biāo)系是以地平圈為基圈，用太陽高度角和方位角來確定太陽位置的。太陽高度角是地球表面面上某點(diǎn)和太陽連線與地平面之間的夾角。太陽高度角（h

31、）的計(jì)算公式為： (2-14)式中為太陽赤緯，為當(dāng)?shù)氐牡乩砭暥?，為?dāng)時(shí)的太陽時(shí)角。值不難獲得，而且一旦確定就不會(huì)改變。值的計(jì)算可以從前述程序中得到。唯一需要說明的是太陽時(shí)角的計(jì)算。（注：赤道坐標(biāo)系是把地球上的經(jīng)、緯度坐標(biāo)系擴(kuò)展至天球，在地球上與赤道面子行的緯度圈，在天球上則叫赤緯圈；在地球上通過南北極的經(jīng)度圈，在天球上則稱時(shí)圈。赤緯和時(shí)角表示太陽的位置。所謂時(shí)角，是指太陽所在的時(shí)圈與通過南點(diǎn)的時(shí)圈構(gòu)成的夾角，單位為度。自天球北極看，順時(shí)針方向?yàn)檎?，逆時(shí)針方向?yàn)樨?fù)。時(shí)角表示太陽的方位，因?yàn)樘烨蛟谝惶?4小時(shí)內(nèi)旋轉(zhuǎn)360度所以每小時(shí)為15o。在觀察時(shí)刻大陽所處位置之時(shí)角的值如圖所示。）故其計(jì)算式為

32、 (2-15) 這里時(shí)s和分f的符號(hào)均加上了下標(biāo)，表示是真太陽時(shí)，為了從北京時(shí)求出真太陽時(shí)，需要兩個(gè)步驟：首先，將北京時(shí)換成地方時(shí)： (2-16) 式中，120是北京時(shí)的標(biāo)準(zhǔn)經(jīng)度，乘4是將角度轉(zhuǎn)化成時(shí)間，即每度相當(dāng)于4分鐘，除60是將分鐘化成小時(shí)。 其次，進(jìn)行時(shí)差訂正，即 (2-17) 這里應(yīng)該指出的是:時(shí)角是以太陽正午時(shí)刻為0點(diǎn)的，順時(shí)針方向（下午）為正，反之為負(fù)。在計(jì)算過程中，注意角度單位的統(tǒng)一。太陽方位角： (2-18)本模型中方位角正南為0度，逆時(shí)針為正，順時(shí)針為負(fù)。另外，當(dāng)太陽落山后，沒有光照，因此要注意日出、日落時(shí)間即太陽高度角的控制。第三章空間解析幾何知識(shí)我們知道，空間圖形比平面

33、圖形更為豐富和復(fù)雜。一般來說，處理空間圖形比處理平面圖形更困難。比如，對(duì)于空間幾何問題，如果不用向量方法，而用幾何推理的方法來解，就比平面幾何的問題更困難，但是我們采用向量的方法來解決這些問題時(shí)，卻發(fā)現(xiàn)以前在處理平面圖形時(shí)學(xué)過的向量的知識(shí)很自然就能用到空間圖形上不需要補(bǔ)充什么新的知識(shí)，下面我們來介紹有關(guān)空間向量的知識(shí)3.1 向量基本知識(shí)（1）空間直角坐標(biāo)系的建立讓我們將以前學(xué)過的向量的概念和運(yùn)算回顧一下，看它們是只限于平面上呢？還是本來就適用于空間中。 向量的概念：我們把既有大小又有方向的量叫做向量 向量概念的關(guān)鍵詞是大小和方向，所以它應(yīng)既適用于平面上的向量，也適合于空間中的向量，二者的區(qū)別僅

34、僅在于：在空間中比平面上有更多的不同的方向。因此平面幾何中的向量概念和知識(shí)就可以遷移到空間圖形中為了溝通空間圖形與數(shù)的研究，我們需要建立空間的點(diǎn)與有序數(shù)組之間的聯(lián)系。這種聯(lián)系通常是用類似于平面解析幾何的方法通過引入空間直角坐標(biāo)系來實(shí)現(xiàn)的。具體討論如下：過空間一點(diǎn)o，作三條軸分別叫做x軸（橫軸）、y軸（縱軸）、z軸（豎軸）；統(tǒng)稱坐標(biāo)軸，通常把x軸和y軸配置在水平面上，而z軸則是鉛垂線；他們的正向通常符合右手規(guī)則，即以右手握住z軸，當(dāng)右手的四個(gè)手指從正向x軸以/2角度轉(zhuǎn)向正向y軸時(shí)，大拇指的指向就是z軸的正向。這樣的三條坐標(biāo)軸就組成了一個(gè)空間直角坐標(biāo)系。點(diǎn)o叫做坐標(biāo)原點(diǎn)（或原點(diǎn)）。（2）空間直角坐

35、標(biāo)系的坐標(biāo)在右手直角坐標(biāo)系中，取一個(gè)單位正交基底 使基向量 ，的方向分別為x, y , z軸的正方向，由空間向量的基本定理可得：給定空間任意向量a, 存在唯一的有序?qū)崝?shù)組(a,a,a),使有序數(shù)組(a,a,a）叫做向量a在空間直角坐標(biāo)系中的坐標(biāo)，可簡記為a =(a,a,a)對(duì)空間任一點(diǎn)a，對(duì)應(yīng)一個(gè)向量 ，于是存在唯一的有序?qū)崝?shù)組x, y , z使 = x +y +z . 在單位正交其底 ， 對(duì)應(yīng)的有序?qū)崝?shù)組（ x , y , z )，叫做點(diǎn)a在此空間直角坐標(biāo)系中的坐標(biāo)，記作a（x ,y ,z), 其中x, y , z 分別叫做點(diǎn)a的橫坐標(biāo)，縱坐標(biāo)與堅(jiān)坐標(biāo).（3）空間向量的直角坐標(biāo)運(yùn)算律：若，則

36、， (3-1)，(3-2)，(3-3)，(3-4) ， (3-5) (3-6)若，則 (3-7)一個(gè)向量在直角坐標(biāo)系中的坐標(biāo)等于表示這個(gè)向量的有向線段的終點(diǎn)的坐標(biāo)減去起點(diǎn)的坐標(biāo)模長公式：若，則， (3-8)夾角公式： (3-9)兩點(diǎn)間的距離公式：若，則，或 (3-10)（4）向量定理及推論共線向量定理：對(duì)空間任意兩個(gè)向量， (b 0 ), 的充要條件是存在實(shí)數(shù)l使= l.推論：如果l為經(jīng)過已知點(diǎn)a且平行于已知非零向量 的直線，那么對(duì)任一點(diǎn)o，點(diǎn)p在直線l上的充分條件是存在實(shí)數(shù)t，滿足等式 = +t,其中向量叫做直線l的方向向量，等式 = +t稱為空間直線的向量參數(shù)表示式，若在l上取 = ，則等

37、式可化為 =（1t ) +t。共面向量稱平行于同一平面的向量為共面向量. 共面向量定理：如果兩個(gè)向量不共線，則向量p與向量, 共面的充要條件是存在實(shí)數(shù)對(duì)，使p = x + y.推論：空間一點(diǎn)p位于平面mab內(nèi)的充分必要條件是存在有序?qū)崝?shù)對(duì)x, y，使= x+ y或?qū)臻g任一點(diǎn)o，有=+ x+ y.空間向量基本定理定理：如果三個(gè)向量， , 不共面，那么對(duì)空間任一向量p，存在一個(gè)唯一的有序?qū)崝?shù)組x, y , z, 使p = x + y+ z.該定理表明：在空間，任意一個(gè)向量都可以由三個(gè)不共面的向量表示（生成）， a ，b ，c叫做空間的一個(gè)基底， ，都叫基向量. 推論：設(shè)o，a，b，c是不共面的四

38、點(diǎn)，則對(duì)空間任一點(diǎn)p，都存在唯一的三個(gè)有序?qū)崝?shù)x, y , z，使 = x + y+ z.推論：設(shè)o，a，b，c是不共面的四點(diǎn)，則對(duì)空間任一點(diǎn)p，都存在唯一的三個(gè)有序?qū)崝?shù)x, y , z，使= x + y + z.（5）平面的法向量垂直于平面的向量稱為平面的法向量，即若向量平面a, 則稱為a的法向量. （6） 兩個(gè)向量的數(shù)量積空間兩個(gè)向量非零向量， 的夾角定義與平面向量類似，但記作，通常規(guī)定0 p. p. 空間兩個(gè)非零向量， 的數(shù)量積定義與平面向量也類似，但表達(dá)形式略有不同. = | |cos. (3-11)當(dāng)=時(shí)，稱向量與互相垂直，記作 . 空間兩個(gè)向量的數(shù)量積有類似于平面向量數(shù)量積的性質(zhì)與

39、運(yùn)算律.3.2空間曲面及方程 在日常生活中，我們經(jīng)?？梢砸姷礁鞣N曲面，例如反光鏡的鏡面，管道的外表面以及錐面等等。象在平面解析幾何中把平面曲線當(dāng)作動(dòng)點(diǎn)的軌跡一樣，在空間解析幾何中，任何曲面都看作點(diǎn)的幾何軌跡。在這樣的意義下，曲面s與三元方程f()=0有下述關(guān)系（1） 曲面s上任意疑點(diǎn)的坐標(biāo)都滿足方程（2） 不在曲面s上的點(diǎn)的坐標(biāo)都不滿足方程那么，方程就叫做曲面s的方程，而曲面s就叫做方程的圖形。 作為點(diǎn)的幾何軌跡的曲面可以用它的點(diǎn)的坐標(biāo)之間的關(guān)系來表示。反之，變量和之間的關(guān)系就可以表示一個(gè)曲面。因此，在空間解析幾何中關(guān)于曲面的研究，有下列兩個(gè)基本問題：（1） 已知一曲面作為點(diǎn)的幾何軌跡時(shí)，建立

40、這曲面的方程（2） 已知坐標(biāo)和z之間的一個(gè)方程時(shí)，建立這曲面的方程。3.3空間曲線及方程 空間曲線可以看作是兩個(gè)曲面的交線。設(shè)f()=0和g()=0 是兩個(gè)曲面的方程，他們的交線為c。因?yàn)榍€c上任意點(diǎn)的坐標(biāo)都應(yīng)該同時(shí)滿足這兩個(gè)方程，所以應(yīng)該滿足方程組反過來，如果如果點(diǎn)m不在曲線c上，那么它不可能同時(shí)在兩個(gè)曲面上，所以它的坐標(biāo)不滿足上述方程組，所以上述方程組就繳租空間曲線c的一般方程。空間曲線c的方程除了一般方程之外，也可以用參數(shù)形式表示，只要將c上動(dòng)點(diǎn)的坐標(biāo)表示為參數(shù)t的函數(shù) 當(dāng)給定t=t時(shí)，就得到c上的一個(gè)點(diǎn)（x,y,z）；隨著參數(shù)t的變動(dòng)便棵得到曲線c上的全部點(diǎn)，上述方程組就叫做空間曲線

41、的參數(shù)方程。這也是本論文所采用的直線形式。3.4空間平面和直線論文中我們僅僅對(duì)要用到的曲面和曲線單的平面進(jìn)行討論，其它曲面和曲線予以關(guān)心。下面我們就來討論空間平面和空間直線的表示以及關(guān)系。平面的點(diǎn)法式方程：如果一非零向量垂直于一個(gè)平面，這向量就叫做該平面發(fā)法線向量，容易知道，平面上的任一向量均與該平面的法線向量垂直。因?yàn)檫^空間一點(diǎn)可以做而且只能做一平面垂直于已知直線，所以當(dāng)平面上一點(diǎn)m（x,y,z）和它的一個(gè)法線向量已知時(shí)，平面的位置就完全確定了。平面的一般方程由前述可知，任一平面都可以用三元一次方程來表示。反過來，任何一個(gè)三元一次方程的圖形也總是一個(gè)平面。截距式方程 其中一次叫做評(píng)脈內(nèi)在軸上

42、的截距?？臻g直線的對(duì)稱式方程如果一個(gè)非零向量平行于一條已知直線，這個(gè)向量就叫做這條直線的 方向向量。容易知道，直線上任一向量都平行于該直線的方向向量。由于過空間愛你一點(diǎn)可作而且只能作一條直線平行于一已知直線，所以當(dāng)直線l上一點(diǎn) m（x,y,z）和它的 一方向向量=為已知時(shí)，直線l的位置就完全確定了。反過來，如果點(diǎn)m不在直線l上那么由于與不平行，這兩向量的對(duì)應(yīng)坐標(biāo)就不成比例。因此方程就是直線l的方程，叫做直線的 對(duì)稱式方程或者是點(diǎn)法式方程。直線的任一方向向量的坐標(biāo) 叫做這直線的一組方向數(shù)，而向量的方向余弦叫做該直線的方向余弦。由直線的對(duì)稱式方程容易導(dǎo)出直線的參數(shù)方程。設(shè) 則 (3-12)兩直線的

43、方向向量的夾角（通常指銳角）叫做兩直線的夾角。設(shè)直線l1和l2的方向向量依次為 和，那么l1和 l2的夾角應(yīng)該是和兩者中的銳角，因此,按兩向量的夾角的余弦公式，直線l1和直線l2的夾角可由 (3-13)來確定從兩向量垂直、平行的充分必要條件立即推得下列結(jié)論：兩直線l1、l2相互垂直相當(dāng)于mm+nn+pp=0 (3-14)兩直線l1、l2互相平行或重合相當(dāng)于 (3-15)直線與平面的夾角當(dāng)直線與平面不垂直時(shí)，直線和他在平面上的投影直線的夾角稱為直線與平面的夾角。當(dāng)直線與平面垂直時(shí)，規(guī)定直線與平面的夾角為。因?yàn)橹本€與平面平行或直線在平面上相當(dāng)于直線的方向向量與平面的法線向量垂直，所以，直線與平面平

44、行或直線在平面上相當(dāng)于第四章 模型原理4.1光照模型的建立本論文研究的問題是高層住宅方位與采光首先，我們給出建筑物的模型鑒于實(shí)際生活中的高層住宅的建造方向和開窗位置的不確定性，我們不給出建筑物的具體走向、長度、高度，而是進(jìn)行以下處理：由于建筑物的尺寸大小、形狀對(duì)我們研究的問題沒有影響（或者說影響很?。?，在本論文中我們將建筑物的形狀、大小、高度一律忽略掉，僅僅考慮窗戶的尺寸，在此過程中我們將窗戶定型為平行于鉛垂線的一個(gè)矩形這樣，不但窗戶的朝向可以繞鉛垂線旋轉(zhuǎn)任意角度，而且窗戶的高度也可以任意設(shè)置，對(duì)于任意大小、任意朝向、任意朝向的窗戶的光照面積和光照時(shí)間都可以求解其次，對(duì)障礙物的設(shè)置，同上面的建

45、筑物一樣，我們將它假定為一個(gè)一定高度的垂直于地平面的平面，然后界定它的左右范圍這樣，障礙物的橫向和縱向尺寸可以任意設(shè)置而不會(huì)受到局限再次，由天文學(xué)知識(shí)可知，太陽可以抽象成一組平行線4.2光照面積的計(jì)算下面我們來考慮具體的求解過程首先我們建立一個(gè)三維的空間直角坐標(biāo)系o-xyz，其中，o為坐標(biāo)原點(diǎn)，水平面內(nèi)x軸正方向?yàn)檎戏较?，y軸正方向?yàn)檎鞣较?，豎直面內(nèi)z軸正方向?yàn)榇怪庇谒矫嫦蛏?，符合右手螺旋定則首先，通過給出窗戶的四個(gè)基點(diǎn)的坐標(biāo)（,）,( , ),(,a123),( , ,) 給出矩形窗戶的位置和朝向；為了提高精度，我們?cè)賹⑦@窗戶均分成16個(gè)單元格，通過求解組合每一個(gè)單元格的光照情況來求解

46、整個(gè)窗戶的光照情況我們將接收到光照的單元格定值為1，沒有接收到光照的單元格定值為0,將這些單元格的光照情況求和，即可得到整個(gè)窗戶的光照情況例如，當(dāng)和值為16時(shí)，表示是滿窗日照；當(dāng)和值為8時(shí)，表示是半窗日照，當(dāng)和值為1時(shí)，表示僅有1/16面積的窗戶得到日照，依次類推其次，給出障礙物的位置這里我們認(rèn)為障礙物是實(shí)體的建筑物，下面全部遮擋，所以僅給出障礙物的高處兩個(gè)頂點(diǎn)的坐標(biāo)即可在實(shí)際生活中，建筑物特別是高層住宅周圍在某一個(gè)方向上一般不下于兩個(gè)障礙物，有的甚至四個(gè)到五個(gè)，為了研究的方便，在這里我們?cè)谶@些障礙物中取其中兩個(gè)起決定作用的遮擋物來研究下面給出這兩個(gè)障礙物的位置可以通過它所在平面上的點(diǎn)的坐標(biāo)得

47、到第一個(gè)障礙物：（,），（,）；第二個(gè)障礙（,），（, , ）；再次，關(guān)于太陽位置坐標(biāo)的確定正如前面文章中提到的，以地球上某一點(diǎn)為參照，太陽做的是有規(guī)律的周日視運(yùn)動(dòng)太陽的視位置可以由太陽方位角和高度角確定只要年份、日期、時(shí)間給定，太陽的高度角和方位角就完全確定了引入向量的概念以后，我們可以通過太陽高度角和方位角確定原點(diǎn)指向太陽的向量的方向，向量的?？梢詾槿我獯笮?，為了研究和計(jì)算的方便，在本文中，我們將太陽所對(duì)應(yīng)的向量的模取為我們?nèi)慕ㄖ飪?nèi)部指向窗外的垂直于窗戶所在的平面的向量為窗戶的法向量結(jié)合實(shí)際情況可知，當(dāng)法向量和太陽向量的夾角大于90度時(shí)，太陽光是不可能照射到窗戶上的，所以只有當(dāng)法向量和

48、太陽向量的夾角小于90度時(shí)，太陽光才有可能照射到窗戶上下一步的工作就是要計(jì)算太陽光會(huì)不會(huì)被障礙物所遮擋如果被遮擋，就沒有光照；如果沒有被遮擋，就得到光照我們以窗戶中的任意一個(gè)單元格為例來計(jì)算：假設(shè)其為第行、第列的單元格，則其中心點(diǎn)m的坐標(biāo)可以由開始給出的個(gè)基點(diǎn)的坐標(biāo)求出，即=； (4-1)=； (4-2)=； (4-3) (4-4)其中，為橫坐標(biāo)，為縱坐標(biāo)，豎坐標(biāo)具體的時(shí)間給定以后，太陽高度角和方位角確定，從而太陽向量確定，則由m點(diǎn)和它的方向向量（即太陽向量）可以確定一條光線l： (4-5)光線方程和第一個(gè)障礙物所在平面方程聯(lián)立， (4-6)得到交點(diǎn)為m（）則 (4-7) (4-8)； (4-

49、9)其中 (4-10)如果且則說明太陽射向該單元格的光被擋住；反之，則說明太陽射向該單元格的光沒有被第一個(gè)障礙物擋住接下來，光線方程和第二個(gè)障礙物所在平面方程聯(lián)立 (4-11)得到交點(diǎn)m（）則 (4-12) (4-13)(4-14) (4-15)如果且則說明太陽射向該單元格的光也被擋??；反之，則說明太陽射向該單元格的光完全沒有被遮擋4.3光照時(shí)間的計(jì)算我們這里要計(jì)算的光照時(shí)間是從太陽升起一直到太陽落山這個(gè)時(shí)間段內(nèi)窗戶能夠受到陽光照射的總時(shí)間對(duì)應(yīng)不同的用戶需求，本程序給出了三種光照時(shí)間從太陽升起開始，只要有光照射到窗戶上，光照時(shí)間就開始累加，直到太陽落山為止，此為絕對(duì)光照時(shí)間從太陽升起開始，當(dāng)照

50、射到窗戶上的太陽光滿半窗時(shí)，時(shí)間才開始累加，直到太陽落山，此為普通光照時(shí)間從太陽升起開始，只有陽光布滿整個(gè)窗戶時(shí)，時(shí)間才開始累加，此為滿窗日照時(shí)間關(guān)于光照時(shí)間的具體計(jì)算過程如下：我們將北京時(shí)間的時(shí)和分統(tǒng)一換算成分鐘，以凌晨0點(diǎn)為時(shí)間起點(diǎn)，累加到24點(diǎn)的時(shí)間終點(diǎn)為1440分鐘，每一分鐘對(duì)應(yīng)一個(gè)太陽高度角和方位角，從而確定一個(gè)太陽向量，進(jìn)而可以得到該時(shí)刻的光照面積（具體計(jì)算過程請(qǐng)參考上面講到關(guān)于光照面積的計(jì)算，在這里不再重新敘述）光照面積滿足條件的，光照時(shí)間進(jìn)行累加；不滿足條件的，時(shí)間不累加第五章 模型驗(yàn)證及分析5.15.2 誤差分析（1）關(guān)于日照面積的討論：本文中關(guān)于日照面積的計(jì)算，采用的并不是實(shí)際的光照面積值，而是陽光照射到的單元格總值一個(gè)窗戶總共分為16個(gè)單元格，達(dá)到16才是滿窗日照這對(duì)結(jié)果的判斷沒有影響此算法本身的缺點(diǎn)就是單元格的數(shù)量固定，而不是單元格的尺寸固定因此，對(duì)于尺寸較大的窗戶來說，光照時(shí)間和光照面積的計(jì)算值與實(shí)際值相比的差