Illum: Càlcul de la il_luminació en cada punt d'un Model Digital d'Elevacions

Aquest programa calcula, a partir d'un Model Digital d'Elevacions (MDE), la il·luminació que rep cada punt del terreny quan el Sol ocupa una certa posició a la volta celeste. Aquesta posició es pot donar:

A partir d'una elevació i azimut solars en graus (per exemple 74.82 i 170.34, el programa Astres us donarà aquesta informació si no la coneixeu) que són constants a tot l'àmbit del MDE. Correspon a l'opció 1 del programa.
A partir d'uns fitxers d'elevació (o angle respecte del zenit) i azimut solars en graus o en unitats múltiples de grau (definint el factor corresponent en la sintaxi), per exemple tal i com es proporciona en el productes de MODIS MOD09 (podeu consultar Surface Reflectance User_s Guide). Correspon a les opcions 2 i 3 del programa.

El fitxer resultant conté els valors del cosinus de l'angle d'incidència, és a dir, els cosinus de l'angle entre el vector normal al pla de màxim pendent en cada punt i el vector solar (donat per l'elevació i azimut solars). Dels dos angles possibles (i<180º i i'>180º, i+i'=360º) es dóna el cosinus del menor.

El MDE pot ser en format byte, (short) integer o real, comprimit o no-comprimit. Per defecte, el seu àmbit i resolució es traslladarà al model d'Il.luminacions resultat, però també pot ser de major detall i llavors s'ajusta una petita superfície de tendència local al conjunt de cel.les d'elevacions que donen lloc a una cel.la resultat. El vector normal a aquesta superfície donarà lloc als càlculs relatius a la posició solar.

El fitxer resultant és sempre en format byte i conté els valors 'v' del cosinus de l'angle d'incidència escalats així: v*100+100. D'aquesta manera, els valors del cosinus, que haurien de ser en l'interval [-1,1], passen a ser en l'interval [0,200], adequat per al format byte i que recull el valor del cosinus amb 3 xifres significatives, suficient per a la majoria d'aplicacions. Així doncs, un valor resultant de 173 ha d'interpretar-se com a un valor de cosinus de 0.73, corresponent a un angle d'incidència de 43º.

Si el vostre MDE conté cel.les amb valors especials sense dades (sensedades) i aquests estan correctament documentats a les metadades, als píxels afectats per un valor de fons en el MDE original se'ls assigna un valor final 255, que serà documentat com a sensedades. Això provocarà que tingueu una lleugera reducció de l'àrea útil a les zones frontereres entre els valors sensedades i els valors d'elevació, just perquè aquells valors impedeixen d'efectuar en rigor el càlcul d'il.luminació. Una manera de pal.liar aquest problema és executar una iteració de FagoVal abans d'executar ILLUM. Això permet ampliar suficientment l'àrea amb alçades amb valors "raonables". En aquesta execució doneu el valor de fons com a valor a fagocitar i demaneu un criteri de mitjana en la substitució.

Quan s'utilitza una resolució de l'MDE igual a la del model d'il.luminacions resultant, el programa permet fer el càlcul amb els 4 veïns més immediats a cada punt o bé utilitzar 8 veïns, que són els 4 anteriors i els 4 veïns en diagonal. En aquest darrer cas, el pes dels 4 veïns en diagonal és inferior en proporció a la major distància que els separa del punt central a avaluar. Com s'ha dit, quan s'utilitza un MDE de resolució superior, en realitat la modelització del pla del pendent es realitza, a cada cel.la del model d'il.luminacions resultant, amb totes les cel.les de l'MDE que estan ubicades al seu interior.

Si el MDE és un ràster multibanda, amb diferents costats de píxel per a cada banda, cal usar el paràmetre /MULTIBANDA MULTIBANDA i generar com a resultat un ràster multibanda amb els corresponents models d'il.luminació. Cal tenir en compte que per a l'opció 1, la posició solar es considera única per a totes les bandes, i que si els àmbits fossin excessivament allunyats caldria fer una execució banda a banda amb la posició solar corresponent al centre de l'àmbit, o usar les opcions 2 o 3 on la posició solar es llegeix d'un fitxer.
Pel cas multibanda és possible definir un prefix que s'afegeixi als noms dels fitxers originals per tal d'evitar conflictes de noms quan el resultat s'ubica al mateix directori on hi ha fitxers amb noms iguals als dels fitxers resultat.

Sintaxi:
ILLUM Opció MDE Resultat ElevacióSol AzimutSol N_veïns_o_grau [Patró] /MULTIBANDA /PREFIX= /FACTOR=

Opció: Defineix les opcions principals del programa:
- 1: Elevació i azimut són paràmetres constants per tot l'àmbit.
- 2: Elevació i azimut són fitxers ràster.
- 3: Variant de l'opció 2, on es proporciona un fitxer d'angles solars respecte del zenit en comptes de respecte l'horitzó (elevacions). L'angle zenital i el d'elevació són angles complementaris.
MDE: Model digital d'elevacions en format ràster IMG. També pot ser un fitxer de text que llista un conjunt de fitxers ràster IMG en el cas de les opcions vinculades al càlcul des d'una superfície de tendència.
Resultat: Model d'il·luminacions resultat en format ràster IMG.
ElevacióSol: Valor o fitxer que determina l'elevació solar (excepte en l'opció 3, que és un fitxer d'angles zenitals). En el cas de ser un fitxer, ha de ser ràster IMG i no necessàriament amb la mateixa resolució del model d'Il·luminacions que es desitja generar.
AzimutSol: Valor o fitxer que determina l'azimut solar. En el cas de ser un fitxer, ha de ser ràster IMG i no necessàriament amb la mateixa resolució del model d'Il·luminacions que es desitja generar.
N_veïns_o_grau:
- 4: S'usen 4 veïns pel càlcul de la normal a la superfície del terreny. En aquesta opció, el model d'il·luminacions generat serà de la mateixa resolució i àmbit que l'MDE.
- 8: S'usen 8 veïns pel càlcul de la normal a la superfície del terreny. Mateixes condicions que l'opció 4.
- 1: Es defineix una superfície de tendència local de grau 1 pel càlcul de la normal a la superfície del terreny. En aquesta opció l'MDE té una resolució espacial superior (costat de cel·la menor) al model d'il·luminacions generat, el qual hereta l'àmbit i el costat de cel·la d'un fitxer Patró.
- 2: Es defineix una superfície de tendència local de grau 2 pel càlcul de la normal a la superfície del terreny. Mateixes condicions que l'opció 1.
- 3: Es defineix una superfície de tendència local de grau 3 pel càlcul de la normal a la superfície del terreny. Mateixes condicions que l'opció 1.
[Patró] Paràmetre obligatori per les opcions 1, 2, 3 de l'anterior paràmetre N_veïns_o_grau, que indica el ftxer ràster patró que serveix per definir l'àmbit i el costat de cel·la del model d'il·luminacions resultat.

[Paràmetres optatius]

/MULTIBANDA Si l'MDE és multibanda (habitualment d'àmbit semblant i diferents costats de cel·la entre les bandes), aquest paràmetre indica que es desitja un model d'il·luminacions resultat també multibanda. Si l'MDE és multibanda però no s’indica aquest paràmetre s’efectua el càlcul d’il•luminacions sobre el fitxer IMG indicat a la línia de comanda.
/PREFIX= Defineix el prefix que s'afegeix als noms dels fitxers originals per a determinar els noms dels fitxers corregits per al cas /MULTIBANDA. Per defecte aquest prefix és i_
/FACTOR= Indica el factor multiplicatiu per passar de les unitats dels valors del fitxers d'elevacions i azimuts a graus. Per exemple per un ràster on les unitats són dècimes de grau (com en els fitxers proporcionats per a MODIS), cal definir /FACTOR=0.01. Aquest paràmetre és opcional (per defecte el factor serà 1) i només té sentit per a les opcions principals 2 i 3.