[科普中国]-高度角

简介

高度角，通常是指太阳高度角，即从一点至观测目标的方向线与水平面间的夹角。高度角是三角高程测量中计算两点间高差的主要观测量。还可以根据特点进一步分类，方向线在水平面之上称为“仰角”，之下称为“俯角”。由测角仪器的垂直度盘求得，也可采用简单组装工具测得。

由于地球绕太阳运动，所以从地球上看似乎是太阳绕地球运动，而对这种运动，太阳在天空中任一点的位置可以用两个坐标来表示，这两个坐标就是太阳高度角h和太阳方位角A。太阳以平行光束射向地面，太阳光线与地平面的交角就是太阳高度角。一日内中午最热，早晚比较凉，就是因为早晚太阳高度角小，中午太阳高度角大，太阳辐射随太阳高度角增大而加大的缘故。一年中冬季最冷，夏季最热，也同样是冬季太阳高度角小，夏季太阳高度角大的缘故。因此，太阳高度角在一定意义上，决定了到达地面的太阳辐射强度的大小。

太阳高度角测量方法一①用直尺量出圭表模型上钉子的长度。

②把圭表模型放在阳光下，转动木板，使钉影投在木板上，量出钉影的长度。

③在纸上用三角板画一直角ac，使 a= 钉长， c= 影长。

④把 ac 连起来，用量角器量出 ac 和两条线之间的角度，这就是当时的太阳高度。1

方法二

使用太阳高度测量仪。

一、特点和用途：

本仪器根据光直线传播原理，使被太阳光照射的垂直板（针）投影在刻度尺（盘）上，测定影子的长度（方位），同时测定太阳的高度，还可以演示“日晷”。

二、使用方法：

把仪器放在阳光下。

1、移动底盘，是指南针的北极指向水平盘面所标正北方向。调节支架，使盘面上水平盒内的气泡与盘面中心处的红点重合，即仪器调平。

2、转动刻度尺，对准太阳方向，让光线照射垂直板并投影在刻度尺上，这时即可测出影长，并从刻度尺侧面的红线处测出影子的方位。

3、滑动角度盘，是垂直板影子的顶端恰好落在角度盘的圆心处，钢丝上的指针所指刻度就是此刻太阳的高度。

4、在圆盘两面的圆心处穿入一根钢丝，可以演示日晷，观测晷针落在晷盘上的影子所对应的刻度，就可以知道当地的时刻。

应用矫正图像能量在研究以太阳光为主的可见光波段的大气辐射传输过程中,成像时遥感器位置的变化导致了太阳高度角有所变化,从而使图像接收的能量有所不同。根据太阳高度角的基本概念利用辐射传输模型Modtran5定量分析不同太阳高度角对遥感器入瞳处能量的差别,通过数值模拟的方法建立不同天顶角时刻的辐射能量同0°天顶角的辐射能量的关系模型,实现校正。校正后的入瞳处辐亮度同原0°天顶角辐亮度对比,校正结果相对误差小于1%,结果较为理想。2

卫星选择在传统选星算法的基础上,综合考虑GPS定位精度和实时性,提出一种基于高度角和方位角的六星选择算法。通过分析卫星高度角和方位角对于GDOP的影响,选取高度角最大的两颗星为顶座星,选取高度角小且彼此的方位角差分布均匀的四颗星为底座星的六星组合。仿真结果表明:提出的基于高度角和方位角的六星算法能够得到与几何精度因子法相当的结果,但计算量远远小于后者。3

提高GPS精度

不同卫星截止高度角下的可见卫星数和 GDOP值情况，分析不同高度角对基线解算的影响和观测时间长短对基线解算的精度影响。通过上述实验，可以得出以下结论：

提高卫星截止高度角会“筛掉”部分卫星，在视的卫星几何精度因子也会因此而变化。如果数据观测的时间较长、观测的卫星数较多，则适当提高卫星截止角进行基线解算可得到较好的效果。选取适当的卫星高度角，可以有效改善多路径效应等因素引起的影响，对净化原始数据很有利。因此，建议在实际应用中，结合作业环境、接收机类型和可见卫星情况等综合考虑，经过基线解算比较分析得出最终的结果。3