遮蔽或覆盖栅格地图以反映一天中的时间和环境光的方法

• 我的学习区域有白天的栅格。
• 我在研究区域中有20多个计数器，这些计数器用时间戳计数“填充”。
• 我使用PyEphem确定了每个收集的数据点的环境光的类型。

我想做的是：

• 添加灰色/半透明的覆盖层以反射环境光（黄昏，日出，白天，日落和黑暗）。

• 最终目标：对数据收集进行基于时间的可视化，突出显示一天中的时间。或者能够在适当的阴影覆盖下在特定时间生成快照。

• 将此视为此图像：

资源

摘要

给定太阳的位置，您可以轻松地创建纬度坐标中的表面光强度网格（忽略大气和地形影响）。根据需要重新投影该网格并将其覆盖在地图上。

细节

公式是球形坐标的标准公式：对应于球形坐标（lon，lat）的单位向量为

(cos(lon)cos(lat), sin(lon)cos(lat), sin(lat)).

强度取决于单位向外法线（“向上”）方向与太阳方向之间的余弦值。这个余弦只是这两个单位向量的点积。也就是说，令（x，y，z）为指向太阳的单位向量（在地心坐标中），将每个网格单元中心点的大地坐标（lat，lon）转换为单位向量（xi，eta，zeta）和计算

(x,y,z) . (xi, eta, zeta) = x*xi + y*eta + z*zeta.

小于0的任何结果都对应于不可见的太阳，因此请将其设置为零。

实施说明

这些计算很容易通过地图代数执行，可以从（纬度，经度）值的网格开始（这就是我的工作方式），也可以从一对网格开始，一个用于纬度，另一个用于经度（这就是您的本意）例如使用ESRI软件）。

（要创建纬度或经度网格，请分别在地理坐标中形成y坐标或x坐标网格，然后对其进行投影。）根据此初始信息，一劳永逸地计算出三个网格[xi]，[eta] ]和ze（或单个矢量值的网格[xi，eta，zeta]）代表网格单元上的向上方向。对于任何给定的太阳位置，计算成为上面给出的xi，η和ze的简单线性组合；太阳确定系数x，y和z（当然，它们只是数字）。

例

这是在这样的强度网格（216 x 432个细胞）的Plate Carree投影中的世界地图。

像本初一样，本初子午线位于中心，而北经则位于顶部。为了进行此计算，我将太阳矢量设置为与（0.6，-0.8，0.5）成正比，近似于大西洋中部正午的夏日。（回想起来，z值为0.4会更现实；太阳永远不会向北偏远。）

Aster彩色地图上的Alpha叠加层（也使较亮的区域也更加透明）会生成此图像。

随着时间的变化，太阳的向量（x，y，z）得到重新计算，需要重新计算强度网格。这是一个快速的计算。您也不需要高分辨率：在此插图中，我仅使用原始网格的分辨率（2160 x 4320像素）的十分之一。用于显示较粗的强度网格的插值可以很好地填补空白。这样，您可以根据需要几乎立即修改显示内容，从而创建平滑的动画。