在遥感计算中一般都会用到天顶角、方位角、高度角。之前都是直接在excel中输入公式，这种方式输入公式比较麻烦，而且容易出错。后来在网上看到吉林大学汪自军博士的计算程序。链接：[http://blog.sciencenet.cn/home.php?mod=space&uid=43777&do=blog&id=238552] 非常好用，但是我看了一下，汪博士主要用matlab、C++、FORTRAN三种语言编写的，而且输入文件是txt格式。txt文件的操作性我认为不如excel。 说一下主要改进的地方：

1、编程语言改为Python

2、输入和输出文件格式均改为excel

3、以为太阳高度角与天顶角互余，这次也加进去了。

欢迎讨论，下面附上主要代码：

table = data.sheets()[0] # 打开第一张表

nrows = table.nrows # 获取表的行数

ncols = table.ncols

station=table.col_values(0)[1:]

year=table.col_values(1)[1:]

month=table.col_values(2)[1:]

day=table.col_values(3)[1:]

hour=table.col_values(4)[1:]

min=table.col_values(5)[1:]

sec=table.col_values(6)[1:]

lon=table.col_values(7)[1:]

lat =table.col_values(8)[1:]

TimeZone =table.col_values(9)[1:]

wb = xlutils.copy.copy(data)

ws = wb.get_sheet(0)

ws.write(0, 11, 'Day of Year')

ws.write(0, 12, 'Local Time') #实际是gtdt

ws.write(0, 13, 'Sun Angle')#(sitar)

ws.write(0, 14, 'Declination Angle')

ws.write(0, 15, 'Equation of Time')

style = xlwt.easyxf('pattern: pattern solid, fore_color yellow;')

ws.write(0, 16, 'ZenithAngle(deg)',style)

ws.write(0, 17, 'HeightAngle(deg)',style)

ws.write(0, 18, 'AzimuthAngle(deg)',style)

for n in range(1,nrows):

m=n-1

年积日的计算

#儒略日 Julian day(由通用时转换到儒略日)

JD0 = int(365.25*(year[m]-1))+int(30.6001*(1+13))+1+hour[m]/24+1720981.5

if month[m]<=2:

JD2 = int(365.25*(year[m]-1))+int(30.6001*(month[m]+13))+day[m]+hour[m]/24+1720981.5

else:

JD2 = int(365.25*year[m])+int(30.6001*(month[m]+1))+day[m]+hour[m]/24+1720981.5

#年积日 Day of year

DOY = JD2-JD0+1

N0 sitar=θ

N0 = 79.6764 + 0.2422*(year[m]-1985) - int((year[m]-1985)/4.0)

sitar = 2*math.pi*(DOY-N0)/365.2422

ED1 = 0.3723 + 23.2567*math.sin(sitar) + 0.1149*math.sin(2*sitar) - 0.1712*math.sin(3*sitar)- 0.758*math.cos(sitar) + 0.3656*math.cos(2*sitar) + 0.0201*math.cos(3*sitar)

ED = ED1*math.pi/180 #ED本身有符号

if lon[m] >= 0:

if TimeZone == -13:

dLon = lon[m] - (math.floor((lon[m]*10-75)/150)+1)*15.0

else:

dLon = lon[m] - TimeZone[m]*15.0 #地球上某一点与其所在时区中心的经度差

else:

if TimeZone[m] == -13:

dLon = (math.floor((lon[m]*10-75)/150)+1)*15.0- lon[m]

else:

dLon = TimeZone[m]*15.0- lon[m]

#时差

Et = 0.0028 - 1.9857*math.sin(sitar) + 9.9059*math.sin(2*sitar) - 7.0924*math.cos(sitar)- 0.6882*math.cos(2*sitar)

gtdt1 = hour[m] + min[m]/60.0 + sec[m]/3600.0 + dLon/15 #地方时

gtdt = gtdt1 + Et/60.0

dTimeAngle1 = 15.0*(gtdt-12)

dTimeAngle = dTimeAngle1*math.pi/180

latitudeArc = lat[m]*math.pi/180

高度角计算公式

HeightAngleArc = math.asin(math.sin(latitudeArc)*math.sin(ED)+math.cos(latitudeArc)*math.cos(ED)*math.cos(dTimeAngle))

方位角计算公式

CosAzimuthAngle = (math.sin(HeightAngleArc)*math.sin(latitudeArc)-math.sin(ED))/math.cos(HeightAngleArc)/math.cos(latitudeArc)

AzimuthAngleArc = math.acos(CosAzimuthAngle)

HeightAngle = HeightAngleArc*180/math.pi

ZenithAngle = 90-HeightAngle

AzimuthAngle1 = AzimuthAngleArc *180/math.pi

if dTimeAngle < 0:

AzimuthAngle = 180 - AzimuthAngle1

else:

AzimuthAngle = 180 + AzimuthAngle1

print('站位：'+station[m]+' 太阳天顶角(deg)：%f 高度角(deg)：%f 方位角(deg)：%f ' % (ZenithAngle,HeightAngle,AzimuthAngle))

附上运行结果：

图： 天顶角、方位角、高度角运行结果

最后，感谢汪自军博士的思路和中国气象科学研究院王炳忠研究员编写的《太阳辐射计算讲座》。

2017年4月27日