高度角

高度角，即從一點至觀測目標的方向線與水平面間的夾角。是三角高程測量中計算兩點間高差的主要觀測量。太陽高度角指從太陽中心直射到當地的光線與當地水平面的夾角。其值在0°～90°之間變化，日出、日落時為零，太陽在正天頂上為90°。

基本介紹

• 中文名：高度角
• 外文名：vertical angle
• 釋義：方向線與水平面間的夾角
• 水平面之上：仰角
• 水平面之下：俯角
• 其他名稱：垂直角

簡介

高度角，通常是指太陽高度角，即從一點至觀測目標的方向線與水平面間的夾角。高度角是三角高程測量中計算兩點間高差的主要觀測量。還可以根據特點進一步分類，方向線在水平面之上稱為“仰角”，之下稱為“俯角”。由測角儀器的垂直度盤求得，也可採用簡單組裝工具測得。

由於地球繞太陽運動，所以從地球上看似乎是太陽繞地球運動，而對這種運動，太陽在天空中任一點的位置可以用兩個坐標來表示，這兩個坐標就是太陽高度角h和太陽方位角A。太陽以平行光束射向地面，太陽光線與地平面的交角就是太陽高度角。一日內中午最熱，早晚比較涼，就是因為早晚太陽高度角小，中午太陽高度角大，太陽輻射隨太陽高度角增大而加大的緣故。一年中冬季最冷，夏季最熱，也同樣是冬季太陽高度角小，夏季太陽高度角大的緣故。因此，太陽高度角在一定意義上，決定了到達地面的太陽輻射強度的大小。

太陽高度角測量

方法一

①用直尺量出圭表模型上釘子的長度。

②把圭表模型放在陽光下，轉動木板，使釘影投在木板上，量出釘影的長度。

③在紙上用三角板畫一直角ac，使 a= 釘長， c= 影長。

④把 ac 連起來，用量角器量出 ac 和兩條線之間的角度，這就是當時的太陽高度。

方法二

太陽高度測量器

使用太陽高度測量儀。

一、特點和用途：

本儀器根據光直線傳播原理，使被太陽光照射的垂直板（針）投影在刻度尺（盤）上，測定影子的長度（方位），同時測定太陽的高度，還可以演示“日晷”。

二、使用方法：

把儀器放在陽光下。

1、移動底盤，是指南針的北極指向水平盤面所標正北方向。調節支架，使盤面上水平盒內的氣泡與盤面中心處的紅點重合，即儀器調平。

2、轉動刻度尺，對準太陽方向，讓光線照射垂直板並投影在刻度尺上，這時即可測出影長，並從刻度尺側面的紅線處測出影子的方位。

3、滑動角度盤，是垂直板影子的頂端恰好落在角度盤的圓心處，鋼絲上的指針所指刻度就是此刻太陽的高度。

4、在圓盤兩面的圓心處穿入一根鋼絲，可以演示日晷，觀測晷針落在晷盤上的影子所對應的刻度，就可以知道當地的時刻。

套用

矯正圖像能量

在研究以太陽光為主的可見光波段的大氣輻射傳輸過程中,成像時遙感器位置的變化導致了太陽高度角有所變化,從而使圖像接收的能量有所不同。根據太陽高度角的基本概念利用輻射傳輸模型Modtran5定量分析不同太陽高度角對遙感器入瞳處能量的差別,通過數值模擬的方法建立不同天頂角時刻的輻射能量同0°天頂角的輻射能量的關係模型,實現校正。校正後的入瞳處輻亮度同原0°天頂角輻亮度對比,校正結果相對誤差小於1%,結果較為理想。

衛星選擇

在傳統選星算法的基礎上,綜合考慮GPS定位精度和實時性,提出一種基於高度角和方位角的六星選擇算法。通過分析衛星高度角和方位角對於GDOP的影響,選取高度角最大的兩顆星為頂座星,選取高度角小且彼此的方位角差分布均勻的四顆星為底座星的六星組合。仿真結果表明:提出的基於高度角和方位角的六星算法能夠得到與幾何精度因子法相當的結果,但計算量遠遠小於後者。

提高GPS精度

不同衛星截止高度角對應的可見衛星數

不同衛星截止高度角下的可見衛星數和 GDOP值情況，分析不同高度角對基線解算的影響和觀測時間長短對基線解算的精度影響。通過上述實驗，可以得出以下結論：

提高衛星截止高度角會“篩掉”部分衛星，在視的衛星幾何精度因子也會因此而變化。如果數據觀測的時間較長、觀測的衛星數較多，則適當提高衛星截止角進行基線解算可得到較好的效果。選取適當的衛星高度角，可以有效改善多路徑效應等因素引起的影響，對淨化原始數據很有利。因此，建議在實際套用中，結合作業環境、接收機類型和可見衛星情況等綜合考慮，經過基線解算比較分析得出最終的結果。