[发明专利]一种密集城市建筑场景热辐射方向性强度计算方法

权利要求书

1.一种密集城市建筑场景热辐射方向性强度计算方法，其特征在于，包括如下步骤：

(1)简化城市建筑场景：假设像元内包含若干个相同大小的、朝向随机的建筑；建筑的长宽高分别是l，b和h，像元内建筑平均占地面积为S；

(2)划分组分：将城市建筑场景的组分划分为屋顶、阴影地面和不同朝向的墙体；假设在密集建筑场景，当太阳天顶角足够大时，地面被墙体阴影全部覆盖，传感器视场中只包括屋顶和阴影地面；当观测天顶角足够大时，传感器无法观测到地面，视场中只包括屋顶和墙体；在这些情况下，将建筑场景组分划分为屋顶、阴影地面和不同朝向的墙体；

(3)计算视场中墙体所占的比例：设太阳方位角为φ_s，假设墙体朝向随机分布，即墙体长侧朝阳向的法向方位角φ_n的分布范围是φ_s-π/2φ_nφ_s+π/2；为计算传感器视场中墙体比例，有必要对传感器所在的方位角φv按照太阳主平面和垂直太阳主平面划分为四个区域，每个区域得到的墙体比例结果相同；这里以传感器所在的区域φ_sφ_vφ_s+π/2为例，对于一建筑体，传感器在某方向上最多可观测到两个面；当传感器与墙体某个侧面的方向相同时，传感器只能观测到一个面；Swall(φ_n)表示被传感器“看见”的建筑竖直墙面的面积，随传感器方位角的改变发生变化；若传感器视场中包含建筑侧面，则Swall(φ_n)＝h*b；若传感器视场中包含建筑正面，则Swall(φ_n)＝h*l；

(4)计算视场中其他组分在视场中所占的比例：

在密集建筑场景，当太阳天顶角大于预设值时，地面被墙体阴影全部覆盖；因此，在天顶角方向上，视场中只包括阴影地面和屋顶；定义建筑结构参数λ_p来表征屋顶面积在建筑平均占地面积中所占的比例；那么，阴影地面在视场中所占的比例为1–λ_p；当观测天顶角大于预设值时，在观测方向上，地面完全被墙体遮挡，视场中只包括屋顶和墙体，则墙体所占的比例为1–λ_p；

(5)定义墙体温度：墙面光照越强，温度越高，根据墙面朝向与太阳夹角对墙体表面温度进行参数化；

(6)计算视场中墙体平均亮度温度；

(7)定义视场中其他组分的亮温：设阴影地面亮度温度为T_sg，屋顶亮度温度为T_r；

(8)计算天顶方向和倾斜方向亮温；

(9)计算亮温方向异质性强度，以进行模型拟合；

(10)已知若干角度亮温观测值，推演得到其他任意角度亮温观测值；求解获得模型系数后，输入传感器和太阳相对方位角，以模拟得到任意观测方向上的亮温观测值，并将不同方向的观测亮温校正到相同的方向。

2.根据权利要求1所述的密集城市建筑场景热辐射方向性强度计算方法，其特征在于，所述步骤(3)中，当观测方位角位于φ_sφ_vφ_s+π/2时，传感器视场内墙体比例如下：

其中，θ_v是传感器观测天顶角，计算得到的传感器视场内的墙体比例仅与观测天顶角有关；n表示垂直于长侧光照墙体的单位法向量；ν表示传感器观测方向的单位法向量。

3.根据权利要求2所述的密集城市建筑场景热辐射方向性强度计算方法，其特征在于，所述步骤(5)中，假设没有受到太阳直接辐射的墙体温度为T₀，所有墙面温度变化幅度为T_a，则墙体表面温度为：

其中，s表示太阳方向单位法向量。

4.根据权利要求3所述的密集城市建筑场景热辐射方向性强度计算方法，其特征在于，所述步骤(6)中，采用与步骤(3)相同的方法，在积分过程中考虑墙体温度随朝向的变化，即结合步骤(3)和(5)，得到传感器视场内墙体的平均亮温如下：

其中，φ是传感器和太阳相对方位角，范围在0到π之间。