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各国天空模型研究综述

照明工程学报 1994年第1期5卷 1-26页

作者：杨公侠同济大学建筑学院上海同济大学城规学院教授200092

本文较系统地介绍了各国天空模型研究的概况。对建立我国天空模型，有效利用天然光资源节约人工照明用电具有重要意义。

关键词：天空亮度分布天空模型节能

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三种标准天空分量叠加的天空亮度模型构建

南方建筑 2013年第4期 100-102页

作者：边宇马源遇大兴华南理工大学建筑学院亚热带建筑科学国家重点实验室广东工业大学建筑与城市规划学院

天空亮度分布是研究建筑采光的基本资料。研究建筑动态采光要求量化年周期内天空亮度动态分布,本课题提出了通过三种标准天空亮度分布模型的分量进行叠加以近似拟合某时刻天空实际亮度分布的构想,并以此为基础建立动态天空亮度模型。本... 详细信息

天空亮度分布是研究建筑采光的基本资料。研究建筑动态采光要求量化年周期内天空亮度动态分布,本课题提出了通过三种标准天空亮度分布模型的分量进行叠加以近似拟合某时刻天空实际亮度分布的构想,并以此为基础建立动态天空亮度模型。本文主要介绍了三种标准天空确立的研究方法、分量叠加方式及该模型校验测试方式。

关键词：天空模型标准天空动态采光

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基于天空模型的公共场所照明智能控制

计算机测量与控制 2017年第8期25卷 50-53,67页

作者：宗卫周余建波同济大学机械与能源工程学院上海201804

公共场所照明具有全天候、多应用、能耗大的特点;掌握任意时间的天空亮度分布情况是充分利用自然光、实现智能照明的基础;基于国际照明委员会(CIE)给出的天空亮度计算公式,建立自然光对公共照明区域产生的天空照度模型;引入数学和光学... 详细信息

公共场所照明具有全天候、多应用、能耗大的特点;掌握任意时间的天空亮度分布情况是充分利用自然光、实现智能照明的基础;基于国际照明委员会(CIE)给出的天空亮度计算公式,建立自然光对公共照明区域产生的天空照度模型;引入数学和光学相关原理建立公共场所人造光和自然光的混合模型;利用改进蚁群算法求解模型,得出最佳的灯具亮度组合,实现舒适和及节能的综合最优;最后,选择典型的大跨度带天窗建筑物为采光对象完成仿真实验,实验结果验证该策略的有效性。

关键词：智能照明天空模型蚁群算法节能

基于CIE天空模型的室内自然光照度计算模型

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光电子技术 2018年第3期38卷 167-171,177页

作者：储海龙张宇宁王坚东南大学电子科学与工程学院教育部信息显示与可视化国际合作联合实验室南京210096

介绍了一种计算室内自然光照度的模型。该模型以国际照明委员会公布的15种天空亮度分布模型为基础,以天气条件、建筑朝向、建筑纬度、四季更替、昼夜更替、建筑开窗、室内表面反射系数等为变量,较全面的考虑了影响室内照度的因素。将实... 详细信息

介绍了一种计算室内自然光照度的模型。该模型以国际照明委员会公布的15种天空亮度分布模型为基础,以天气条件、建筑朝向、建筑纬度、四季更替、昼夜更替、建筑开窗、室内表面反射系数等为变量,较全面的考虑了影响室内照度的因素。将实际测量数据与本模型计算的结果进行比较,结果表明本模型的计算精度能够很好地吻合实验数据。

关键词：室内照度自然光数学模型照明天空模型

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真实感天空的实时渲染

高技术通讯 2012年第8期22卷 791-796页

作者：王纲季振洲张泽旭哈尔滨工业大学计算机科学与技术学院哈尔滨150001 哈尔滨工业大学深空探测基础研究中心哈尔滨150008

提出一种实现真实感天空实时渲染的高效方法。首先利用基于分析的天空模型实现天空的光照计算，该模型充分考虑了天空的昼夜变化，并对夜空中特有的各类光源如月球、星体、黄道光和气辉等进行分析；其次通过色调重现实现天空的真实感渲... 详细信息

提出一种实现真实感天空实时渲染的高效方法。首先利用基于分析的天空模型实现天空的光照计算，该模型充分考虑了天空的昼夜变化，并对夜空中特有的各类光源如月球、星体、黄道光和气辉等进行分析；其次通过色调重现实现天空的真实感渲染，通过对暗视效果的模拟进一步提高夜空渲染的真实感；最后给出基于观察窗口的天空几何模型和银河系、星体的渲染方法，并通过图形处理器（GPU）实现上述算法的实时渲染。该方法适用于室外场景的渲染，并已成功应用于某直升机飞行模拟器中。

关键词：天空模型色调重现几何模型实时渲染

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大气效果绘制的若干问题研究

电子学报 2005年第8期33卷 1403-1406页

作者：吴春明钱徽朱淼良浙江大学计算机科学与工程学系浙江杭州310027

大气退化作为户外场景的一个标志成为计算机视觉和计算机图形学领域研究的一个热点和难点.本文对天空模型、色彩的光谱表达和大气退化效果绘制等几个主要问题进行了探讨.天空模型的选取是大气效果绘制的一个重要问题.本文给出了几种典... 详细信息

大气退化作为户外场景的一个标志成为计算机视觉和计算机图形学领域研究的一个热点和难点.本文对天空模型、色彩的光谱表达和大气退化效果绘制等几个主要问题进行了探讨.天空模型的选取是大气效果绘制的一个重要问题.本文给出了几种典型的天空模型,包括:测量模型,解析模型和直接计算模型;本文还讨论了色彩的光谱表达和转换问题,介绍了具体的转换方法.本文最后提出了一个使用上述天空模型和色彩表达方法的扩展路径跟踪方法,用以对大气效果进行绘制.在实验部分,本文给出了基于解析模型的天空和大气介质存在的场景的绘制效果.

关键词：天空模型光谱绘制大气效果路径跟踪

基于局地天空亮度实测的寒地建筑自然采光仿真方法研究

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基于局地天空亮度实测的寒地建筑自然采光仿真方法研究

作者：訾迎哈尔滨工业大学

学位级别：硕士

自然光是人们生产和生活中的重要组成部分。近年来,基于局地光气候的建筑采光模拟逐渐引起人们的关注与使用。我国地域辽阔,光气候迥异,而对于广大寒地地区来说,对于光气候的观测与研究还存在一定空白。如何获取并合理利用真实的地域性... 详细信息

自然光是人们生产和生活中的重要组成部分。近年来,基于局地光气候的建筑采光模拟逐渐引起人们的关注与使用。我国地域辽阔,光气候迥异,而对于广大寒地地区来说,对于光气候的观测与研究还存在一定空白。如何获取并合理利用真实的地域性光气候条件来实现建筑采光仿真具有重要意义。基于上述背景,本文分析了局地光气候的相关概念,并对光气候的仿真途径进行了梳理,对影响采光仿真的因素进行解析,为本文后面研究提供理论基础。其次针对寒地光气候数据缺失的现状,对局地光气候进行了以年为周期的气象观测。进一步的,根据光气候分类的相关理论对观测的天空亮度数据进行计算与判定,得到了当地局地光气候的分布规律,并进行了不同层面的分析与探讨。在此基础上根据光气候分布规律提出了基于当地局地光气候的典型天空模型,构建了局地光气候数据库,作为适用于该地区建筑自然采光仿真光环境输入条件,实现了自然采光模拟中光气候数据输入的优化,并进一步优化了自然采光仿真方法的流程,构建了基于局地光气候的建筑自然采光仿真方法。为了验证该方法的有效性,研究设计了建筑自然采光性能验证实验,从采光水平的角度,分别选择阴天、中间天空以及晴天空三种工况进行建筑采光实测与计算机模拟实验,通过对于室内外采光模拟值与实测值的对比分析,验证该仿真方法的在该地区的适用性。研究提出的基于局地天空亮度实测的寒地建筑自然采光仿真方法,能有助于建筑设计者在进行自然采光设计或预测时提高建筑预测精度以及效率,对于完善建筑性能模拟具有重要意义。

关键词：天空亮度局地光气候天空模型寒地地区采光模拟

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基于地域性光气候的建筑采光模拟研究

基于地域性光气候的建筑采光模拟研究

作者：王洪珍天津大学

学位级别：硕士

基于地域性光气候的建筑采光模拟是依据地域性光气候数据,针对具体地域的气候特点进行建筑采光设计和研究,地域性光气候数据包括辐照度、照度、太阳辐射和亮度等天空和太阳的各种参数。当前基于地域性光气候进行建筑采光的研究已成为国... 详细信息

基于地域性光气候的建筑采光模拟是依据地域性光气候数据,针对具体地域的气候特点进行建筑采光设计和研究,地域性光气候数据包括辐照度、照度、太阳辐射和亮度等天空和太阳的各种参数。当前基于地域性光气候进行建筑采光的研究已成为国际建筑采光研究领域的主流趋势。基于地域性光气候的建筑采光模拟,需对建筑年度周期或以小时、分钟为时间步长的建筑采光计算,模拟过程中产生大量的数据,因此采用计算机进行模拟是必然的选择。Radiance软件是建筑采光设计和研究领域的权威模拟软件,国外学者以所在地域的气候数据对其精确度进行了验证,软件能够实现基于地域性光气候进行建筑采光模拟。但是国内很少学者掌握该软件的原理以及使用方法,一方面是由于该软件的核心部分是基于Linux平台,另一方面是因为该软件的使用需要大量的专业知识作为支撑。在建筑采光模拟中,地域性光气候数据,需通过天空模型的转化,生成真实的天空亮度分布。本文选择重庆的光气候数据和天津地区的实测光气候数据,以Radiance软件的gensky和gendaylit命令模块为工具,通过对模拟结果和实测数据的对比分析,研究CIE标准天空模型和Perez天空模型是否适用于国内不同地区的天空状况。最后通过对某办公室的采光研究,探讨基于地域性光气候的建筑采光模拟在建筑采光设计和评估中的应用。论文的研究成果如下: 其一,没有地域性光气候数据校正,在建筑采光模拟中,CIE全阴天天空模型、CIE全晴天天空模型和Perez天空模型不能真实描述具体地域的天空亮度分布,且结果误差较大。论文证明了采用重庆、天津的实测数据校正,进行建筑采光模拟, Perez全气候天空模型能得到较高的精确度,满足采光模拟的要求。论文还证明了CIE全阴天天空模型和CIE全晴天天空模型在不同地域的光气候条件下,建筑采光模拟的精确度会有所不同。其二,在此基础上,论文通过实际案例,说明了在建筑采光设计和评估中,建立基于地域性光气候进行建筑采光模拟的应用步骤和方法,以及动态采光指标（有效照度UDI、采光量DA、连续采光量DAcon等）的计算。本文在地域性采光理论的基础上,探讨了动态采光的模拟和评价方法,可以获得更为精确的动态模拟结果,促进建筑采光研究和设计往动态采光的方向发展,满足绿色建筑和可持续建筑对高质量建筑天然光环境的需求。

关键词：光气候采光模拟 Radiance 天空模型采光指标

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环境自适应楼宇遮阳智能算法的研究与实现

环境自适应楼宇遮阳智能算法的研究与实现

作者：刘莎莎杭州电子科技大学

学位级别：硕士

由于当前社会近几年的不断进步,人们的生活水平在不断提高,人们愈发关注建立健康舒适的办公遮阳环境。传统的楼宇办公室遮阳卷帘系统基本是手动方式、适应性差、能源利用率低以及舒适度差。本文根据传统楼宇遮阳的缺点,将智能遮阳算法... 详细信息

由于当前社会近几年的不断进步,人们的生活水平在不断提高,人们愈发关注建立健康舒适的办公遮阳环境。传统的楼宇办公室遮阳卷帘系统基本是手动方式、适应性差、能源利用率低以及舒适度差。本文根据传统楼宇遮阳的缺点,将智能遮阳算法应用于控制系统,实现基于环境自适应的智能楼宇遮阳控制系统。文中首先叙述了楼宇遮阳的发展现状,对国内外遮阳技术的特点及发展做了相关研究。根据现代楼宇遮阳系统的需求,给出系统的框架结构及具体的实现方案。针对室外三种天空模型,制定出不同的控制算法。分析影响电动卷帘高度的因素,并进一步提出了卷帘控制算法及其在智能楼宇中的应用。建立空间计算模型,使用DIALux建立仿真模型,用java函数计算模型下的卷帘高度,得到其运行轨迹计算数据与仿真数据,对比分析发现它能达到较高的精度。阴天时,把窗口看成一个分部均匀的面光源,通过测量窗口照度,运用朗伯辐射体的计算公式,得到桌面的照度计算公式,计算值与仿真值之间的误差都能控制到10%以下。晴天时,根据太阳位置控制卷帘高度值。混合天时根据太阳入射位置和朗伯辐射体分别计算卷帘高度值,根据规则选择最终的卷帘高度值。控制算法在充分利用太阳光的同时又能使办公室达到标准照度要求,绿色节能、实用性强、精度高。最后对楼宇遮阳智能控制系统进行软件实现,对客户端功能进行测试。结果证明该系统能够接收到客户端的参数信息,并将信息存入数据库,得到卷帘的高度值数据。系统客户端和服务端界面具有易操作性、稳定性和实用性,满足系统设计需求。

关键词：太阳方位 DIALux 卷帘高度天空模型控制界面