[发明专利]一种基于光线投射的三维城市太阳辐射计算方法

权利要求书

1.本发明在传统二维GIS太阳辐射模型基础上，考虑三维表面高度、坡度、坡向及阴影遮挡的情况下，借助三维光线投射技术，把二维太阳辐射模型延伸到三维城市空间，主要包括以下特征：

(1)、二维GIS太阳辐射模型的三维延伸方法。根据r.sun模型的原理，地表接收到的太阳总辐射可以分解为三个分量，即直射辐射、散射辐射和反射辐射。通过光线投射方法精确计算三维空间直射辐射和散射辐射(图1)。

(2)、基于UV映射把三维多边形表面投射到二维图栅格空的方法为了能够最大程度的利用纹理空间，设计了一个简单的UV展开算法。该算法把建筑物立面三角网投射到一个与地面垂直的矩形区域，并把屋顶投射到一个与地面平行的矩形区域(图2)。

(3)、基于光线投射计算阴影遮挡的方法。构建一条从某点出发指向太阳方向的射线，并把射线跟三维场景中每一个三角形进行求交，判断是否受遮挡。进行光线投射时，首先构建从栅格三维坐标出发，指向太阳所在位置射线。随后把射线与场景中所有三角形进行准确求交计算，假如射线被遮挡则把栅格的阴影掩码设为1，否则设为0。实际光线投射过程中，使用了建筑物包围盒及遮挡物阴影最大长度来对遮挡物进行预先剔除，有效的提高了光线投射效率(图3)。