地形太阳与阴影分析

太阳位置——太阳的方位角和高度角——由日期、时刻和地理位置推算得出。这是纯粹且精确的天文学；你的数据对它没有任何影响。

这也是为什么即便你所有测量都在投影坐标系里，项目的地理坐标对太阳分析仍然重要。一个经度放错了的场地，会在错误的时刻得到正确的太阳轨迹。

对给定的太阳位置，逐个测试每个单元格：这个单元格与太阳之间的地形是否升高到足以挡住光线？如果是，该单元格就被遮蔽。

由此产生两种不同的效应。自身遮蔽，即一个坡面背向太阳，无论周围环境如何都得不到直射光。以及投影阴影，即一道山脊或一面坑壁把阴影投到本来朝向良好的地面上。

让人意外的正是投影阴影。北半球一个朝南的坡面看起来很理想，直到你发现它东边的山脊一年到头每天都把那里的日出推迟两个小时。

以固定的时间步长在一天内重复阴影测试，统计每个单元格被照亮的步数。把这个计数按比例换算，就是日照时数——最简单、最直观的输出。

辐照量走得更远。它不只统计光是否到达，而是累积到达了多少：强度取决于太阳与表面之间的夹角，所以一个以斜角接收阳光的陡坡，每平方米获得的能量比同样阳光下的平地要少。

问题是时长时用时数——这个台阶到早上 9 点能不能开工，这一行果树能不能晒够六小时。问题是能量时用辐照量——同样的板子放在这两个坡面上哪个发电更多。

STREAM 在地形上同时计算日照时数与太阳辐照量。

日期。不存在单一的“太阳”结果。冬至是最不利的情形，也是决定系统设计的那个；春秋分是折中的情形；夏至则让一切看起来都很好。只分析一个日期就把它当作答案，是最常见的错误。

时间步长。步长太粗会漏掉细小遮挡物投下的窄阴影。步长一旦远小于你关心的阴影持续时间，再细就只是白花时间而收益甚微。

范围。遮蔽可能来自远在你关注区域之外的地形——东边 5 公里外的一座山，仍然会推迟你这里的日出。如果你的 DEM 在场地边界处就截止了，你的早晨会显得比实际更晒。

面的类型。在裸地地形上，建筑和树木不投射阴影。这对评估地形本身是对的，对评估某个具体屋顶是错的。

光伏选址：按实际接收的能量而不仅仅按朝向给候选区域排序，并找出每天早上会被山脊遮住的那些行。

农业：霜冻低洼地、果园和葡萄园的行向，以及春天哪些地块最先回暖。

矿山与采石：工作面或台阶何时晒到太阳，这关系到结冰、解冻和排产。

场地与建筑规划：对邻近建筑的遮挡，以及休闲空间实际会在哪里晒到太阳。

积雪与水文：在复杂地形上，融雪的时间紧随日照暴露而变化。

这是一个关于表面上直射阳光的几何模型。它不知道云、霾，也不知道即便在阴影中真实天空仍会给出的散射光——这就是为什么一个完全遮蔽的单元格在现实中并非真的零能量。

它也不建模光伏板、跟踪器、积灰或温度损失。地形太阳分析告诉你地形对阳光做了什么。把它换算成预期发电量是另一项计算，有它自己的假设。