电子_董建_翻译终稿

齐齐哈尔大学毕业设计外文翻译(终稿)题目太阳光入射角光电检测装置学院通信与电子工程学院专业班级电子085班学生姓名董建指导教师苗凤娟2012年03月20日太阳辐射预测植被建模的多尺度计算ChristianPiedallu*,Jean-ClaudeG´egout（2007年2月12日修订版2007年5月29日，2007年7月4日）摘要近些年来，随时环境数据库的发展，人们对大片领土、物种或社区的生态行为进行了分析。太阳辐射是一个生态过程的基本组成部分，但很少在这个规模下被使用，因为缺少可用的数据。在这里，我们提出了一个程序，可以计算太阳辐射，同时考虑到地形（坡度，坡向，海拔高度，阴影）和全球（混浊和纬度）参数。这个模型适用于整个法国（540万平方公里），今年每月只有50米的数字高程模型（DEM），纬度值和混浊的数据。太阳能辐射测量来自88个气象观测站，验证表明，在R²和0.78之间更好的测量和预测每年的辐射。朝南的斜坡，辐射值随高度的增加，但在夏季除外。他们随纬度，星云，坡度为北部，东部和西部暴露的。辐射减少20％左右，在冬季和夏季减少10％。冷杉，宏基假，阿尔巴和栎毛竹，它们可以根据法国植物分布模型计算。利用太阳辐射，提高模型通过水平衡变量的建模。我们得出这样的结论：模型，结合地形和全球变化，太阳辐射可以提高大型模型的植物分布效率。关键词：太阳辐射；水平衡；地理信息系（GIS）；数字高程模型（DEM）；植物分布模型；植被建模第1章引言太阳辐射中的分布、组成，照片合成和水的循环生态系统的丰富起着至关重要的作用。太阳辐射导致水平衡的几个参数（加热空气和土壤，蒸散量，风，雪和冰融化），代表着一个直接的资源梯度[1]，这是关系到植被过程。因此，这不奇怪，许多研究尝试找到太阳辐射对植物物种的分布的关系。然而，研究利用太阳能辐射，一般涉及有限的地区（从几公顷到几百平方公里），所以很难计算出本地较大规模的辐射。在地面气象逻辑站直接测量太阳辐射。数据可放到到更大的区域[25，47]，但由于地形和强大的变异，数量有限的气象观测站记录的参数，已阻碍了绘图精确的辐射图[17，23]。卫星的数据，如气象卫星，可以是一个地域辽阔的空间，但不考虑地形变异值[23]。20世纪90年代初以来，研究人员利用地理信息系统（GIS）的技术开发太阳辐射有以下几种模式。“提款机”[13]和“太阳通量”[22]模型是首次开发，其次是其他如“短波”和“直接”[30]，“太阳能分析师”[17]“最活跃”[26]，“分散式架构”[53]，“间隙性”[52]，“太阳光”[23]。这些模型采用不同的方法计算辐射，它们有效的节约成本，尽可能的使用大量的计算，非常适合地形复杂的地区，并很准确[14,46]。根据数字高程模型，可以计算出高分辨率的数据（DEM）。随着大型数据库[4，19]和抽样[15]植被研究方法的发展，按模型物种分布，其分布面积规模过大的地区需要准确的环境数据[20]。在广泛的规模中，辐射计算需要结合小规模的变异引起的地形变化和大规模的调制器，如纬度或混浊[11]。现有的一些方案不适合大规模的计算，因为他们只提供晴空辐射，或他们认为纬度为恒定值[17，30]。其他机型采用了更详细的计算方法，但他们需要许多难以估计的空间参数，而不是利用像阳光分数、反照率、最小和最大的空气温度。这种输入可用性问题加剧时，一般应具有异构地面气象数据集。如果计算能力上有提高，并且允许国家或大陆通过对太阳辐射精细分辨率的计算，现有机型的限制解释，他们实际上和大型植物分布建模不同。如果很多的研究建立在局部范围内[24，29]，太阳辐射的重要性可以改善大型植物分布模型实际上是鲜为人知的。这次研究的目的是：一个基于GIS的新方案叫做Helios，可以很容易地计算出准确的太阳辐射值，有助于预测植物分布，以及广泛的地域面积。这个程序必须要求输入几个参数，主要是提供给世界各地的。验证了大面积的太阳辐射计算。Helios计划已经制定，它是最流行GIS软件包之一。结合当地的地形（坡度，坡向）和全球（混浊和纬度）参数，计算太阳辐射规模。它要求计算出数字高程模型的混浊值。这些数据是由网络上大部分国家免费提供的。价值观云，这是古典的措施，也可以是插值的气象站。法国在决议上实施辐射模型可覆盖全国的决议（50×50米间距网格）。为了评估其质量，仿照辐射数据分散在全国各地的88个气象观测站测得的数据进行比较。然后，我们评估模型的灵敏度，在不同的地域范围根据坡度，坡向，海拔，纬度或混浊。最后，我们模拟了3个植物物种的分布（冷杉，栎毛竹，阿尔巴和宏基假），通过Helios提高植物分布模型的能力。第2章方法2.1模型描述短波辐射覆盖0.28–5μ米的频谱范围，可分为三个组成部分[12，18]：直接来自太阳的辐射，这通常是最大的，弥漫天空的辐射，大气扩散，取决于他们其组成和地形反射辐射，这是散落在地上的直接或散射辐射的一部分。此组件有覆盖地面的功能，也可以是冰雪覆盖的地区，因为高反照率大。全球辐射量是弥漫在地球表面的地形反射组件的总和。他们决心通过三组因素：太阳和地球表面，大气衰减和地形因素[18，23，46，52]之间的几何关系。太阳和地球表面之间的几何关系的特点是由地球的几何形状，公转，旋转，可用天文公式计算。这阐明了全球范围内植被纬度梯度的观测。大气衰减是由于气体，固体和液体微粒造成的。天文辐射衰减根据大气层的厚度，按高度计算。它可删除具有良好的精度水平。地形因素引起强烈的变化在当地规模，由于表面的方向和倾斜，其中修改的入射角度日照[18]。另一方面，天空阻塞周围的地形，它可以模拟与数字高程模型，可以限制直接辐射在山区地形阴影。具有精度高，对分辨率的不同，这些因素可以模拟。衰减的云彩是分开考虑。它由不同来源的数据提供[11]。我们用经验方程外推法的基础上每月平均云量测量地面气象站[27]。2.1.1地球太阳几何学太阳在天空中的位置，是一个时间和纬度的作用[18]。在该进程的开始，每个像素生产一个网格与纬度，它使纬度在所有计算中作为变量。太阳的位置被定义为太阳高度的太阳方位角。太阳高度角（）定义太阳在地平线以上的位置：sinsinsincoscoscos（1）其中φ为纬度研究计算，η（即太阳和当地的经络线之间的角距离），δ是太阳赤纬，太阳能光束和赤道平面的夹角，取决于不同的日数[6]：表1在Helios计划中参考文献使用的参数如下23.45sin(360(284)/365).J（2）太阳方位角（β）是太阳与正北之间的角度。cos(sincoscossincos)/cos（3）2.1.2光的特性和衰耗我们计算模型[28]Kreith和Kreider大气层外的太阳辐射通量（ROUT，W/m²）。太阳辐射通量是一个太阳常数（我们使用世界辐射中心价值1367W/m²）：(10.034cos(360/365))RoutScJ（4）透射系数M代表部分沿着垂直轨迹在大气层的辐射系数。我们选择τ为0.6值。M是根据太阳方位长度的路径。在山区，有必要使用一个校正因子相关的大气压力P/Po，这对高度依赖。我们用列表[33]的公式和Kreith和Kreider[28]：M=Mo×P/Po（5）P/Po是大气压力校正计算公式如下：5.2560/((2880.0065)/288)PPh（6）其中h是高度、Mo是相对路径的空气质量，在海平面的长度：2Mo=1229(614sin)614sin.（7）2.1.3地形影响计算倾斜表面上的辐射，它是必要的太阳射线和地表面之间的入射角。它随着太阳的位置和地形条件[5]：(0.2710.294)sin.MRdiffRout（8）其中χ是坡度（度），βs是纵横（度）。2.1.4全球辐射计算每小时计算全球辐射的总和形成指令（Rdir），扩散（RDIFF）和从周围的地形反射辐射获得：cosMRdirShRouti(9)其中SH是用二进制值的计算的每个小时的每一个整数值太阳高度角（α）和太阳方位（β）的值。sh是计算使用ArcInfo软件的山体阴影的项目，使发光射线投射光从太阳的位置计算。数据在邻近斜坡的值是0，否则为1。建模漫辐射是复杂的，因为辐射是各有不同的，特别是在阴天的环境下。我们假定，散射辐射是各向同性的[10，30]，并选择的环境下[34]的模型。这种模式需要考虑太阳高度角，晴天条件下大气透过率：(0.2710.294)sin.MRdiffRout(10)地形反射辐射计算使用门的公式[18]：2(0.2710.706)sinsin(/2)MRrefrScx(11)其中r为地面反射（我们使用值0.2）。三个组成部分的总和，全球辐射（Rtot）每个小时计算（W/m2）：.RtotRdirRdiffRref(12)每日全球辐射值求和的计算从日出到日落的小时值。灰蒙蒙的天空[11，23]由KastenandCzeplak[27]计算的云衰减因子（KC）。这个公式是很方便使用的，观察地面气象站，每个八分之一代表云量1/8的天空。另一方面，数据集提供了世界气候研究中心网站[39]。在法国。阴天辐射（Rtotc），使用下列公式计算：RtotcRtotKc(13)3.4(10.75(/8))KcN(14)全球辐射的计算持续时间可以从一天到一年，考虑日常值的总和。这种方法可能是最准确的，但又是非常昂贵的，不适合对高分辨率和长时间大面积的计算（按月计算）。它是可以推断的日常计算、估计每月太阳辐射的数量。在这种情况下，用户定义了一个计算时间间隔，然后划分成幅度相等的时间间隔期间。这种方法可以减少计算时间，每天的变化小。2.2数据的计算和评估Helios方案在全法国实施（540万平方公里），数字高程模型为50米×50米的网格间距。按月计算，每年的太阳辐射和映射。为了减少计算时间，每月推算中位数为12个月。通过与法国气象局网络的气象观测站测得的太阳神产生的数据比较，该模型进行了验证。我们选择了分散在全国各地的88个气象站，位于同一个精度为100米。在1971〜2002的10年期间，共收集，汇总与GIS每月的平均值相比。整整一个月，对单日（该月的中位数）计算插值所产生的误差进行了评价。反映了绝对值和相对值之间的相关系数的平均差异。我们还研究了该模型的灵敏度，根据坡度，海拔高度，坡向，纬度，和云量的条件。我们分析了变异的辐射使用平均值的地理面积计算的所有环境变量，除了研究为我们改变其值与指定的时间间隔，在最大和最小之间。我们的测试高度，低于3000米。被认为是三个嵌套地区：整个法国（540万平方公里），法国东北部洛林地区（24万平方公里），孚日山脉，东北部的法国（2.4平方公里）。2.3太阳辐射计算在植物物种分布模型中的使用一个经典的统计方法，用植物物种模型的分布来估计,可以改善植被模型的研究。三种对光敏感的五种。Abiesalba是一中35-45米的针叶树种，分布在法国和欧洲，Acer为20-30米的落叶乔木，主要分布在欧洲大陆和法国东部。图1用来模拟植物物种6219地块的位置分布这些物种在大气湿度下繁殖[44]。栓皮栎毛竹是一个10–25米中海喜阳和喜温的树种，目前有2/3分布在法国南部。我们采用了分层抽样法，根据纬度（3阶层：41-48°，45-47.5°，47.5-51°），坡度和坡向（3阶层：坡度小于5°，超过北坡5°超过南坡5°）。数据集包含219个模块，与9个阶层包括514至750模块（图1）。确保最小距离1000米之间的模块，从而避免在分布建模与空间自相关的问题。在三个品种中，我们预测太阳的辐射能力。在第一时间，我们仿照的物种分布，并根据四个生态变量有关的特性对植物分类[16，38，43，49]：年平均温度（MAT），平均年降水量（MAP），海拔高度，土壤pH值。提从数据层提取这些变量，R2的pH值与0.066不同，等于0.00094，确保在分布建模阶段没有问题