Cálculo de la hora del amanecer / atardecer considerando la topografía

Quiero calcular las horas de salida y puesta del sol durante un año completo para una ubicación dada teniendo en cuenta la topografía. Quizás amanecer / atardecer no son los términos correctos, pero lo que quiero es el momento en que el sol sale por encima del horizonte, y el momento en que cae por debajo del horizonte, teniendo en cuenta las colinas.

Estoy usando QGIS o GRASS. Puedo usar r.horizon para generar el ángulo del horizonte desde un punto específico, pero no estoy seguro de cómo llegar desde allí hasta las horas de salida / puesta del sol.

Instalé el paquete ephem python en mi sistema GNU / Debian Linux y pude usarlo en la consola Python de QGIS. Creé un observador para un punto cerca del lago Utah (EE. UU.) Y se calculó la salida y puesta del sol para el día '2010/6/21'. El guión fue:

import ephem

#defining an observer
obs = ephem.Observer()

#defining position
long = '-112.092807'
lat = '40.135114'

obs.long = ephem.degrees(long)
obs.lat = ephem.degrees(lat)

print "long = ", obs.long, "lat = ", obs.lat

#defining date
date = '2010/6/21'

obs.date = ephem.Date(date)

#defining an astronomic object; Sun in this case
sun = ephem.Sun(obs)

r1 = obs.next_rising(sun)
s1 = obs.next_setting(sun)

print "rising sun (UTC time): ", r1
print "setting sun (UTC time): ", s1

r1_lt = ephem.Date(r1 - 6 * ephem.hour) #local time 

(y, mn, d, h, min, s) = r1_lt.tuple()

print "rising sun: (local time): {:.2f}".format( h + min/60. + s/3600. )

s1_lt = ephem.Date(s1 - 6 * ephem.hour) #local time

(y, mn, d, h, min, s) = s1_lt.tuple()

print "setting sun (local time): {:.2f}".format( h + min/60. + s/3600. )

Después de ejecutar en la Consola Python de QGIS, el resultado fue:

>>>execfile(u'/home/zeito/pyqgis_scripts/ephem.py'.encode('UTF-8'))
long =  -112:05:34.1 lat =  40:08:06.4
rising sun (UTC time):  2010/6/21 11:58:58
setting sun (UTC time):  2010/6/21 03:01:14
rising sun: (local time): 5.98
setting sun (local time): 21.02

Esta es la respuesta.

Nota de edición :

Definición de un nuevo horizonte (por ejemplo, 5 grados):

.
.
.
obs.horizon = '5'

sun = ephem.Sun(obs)

r1 = obs.next_rising(sun)
s1 = obs.next_setting(sun)

print "rising sun (UTC time): ", r1
print "setting sun (UTC time): ", s1

r1_lt = ephem.Date(r1 - 6 * ephem.hour) #local time 

(y, mn, d, h, min, s) = r1_lt.tuple()

print "rising sun: (local time): {:.2f}".format( h + min/60. + s/3600. )

s1_lt = ephem.Date(s1 - 6 * ephem.hour) #local time

(y, mn, d, h, min, s) = s1_lt.tuple()

print "setting sun (local time): {:.2f}".format( h + min/60. + s/3600. )

el resultado es:

>>>execfile(u'/home/zeito/pyqgis_scripts/ephem.py'.encode('UTF-8'))
long =  -112:05:34.1 lat =  40:08:06.4
rising sun (UTC time):  2010/6/21 12:31:48
setting sun (UTC time):  2010/6/21 02:28:24
rising sun: (local time): 6.53
setting sun (local time): 20.47

Podría usar una biblioteca como PyEphem para encontrar, para una ubicación, elevación, día, hora (s) (y planeta) determinados, los ángulos azimutal y de altitud del sol.

Puede usar un poco de python para hacer esto, pero primero necesita generar un diccionario o una tabla, desde la posición de sus observadores, del ángulo al horizonte del mundo real. Esto tendría que ser a intervalos de 1 grado con 0 = norte verdadero y para cada grado dando el ángulo del horizonte. Esto puede provenir de su r.horizon.

A continuación, puede utilizar pyephema) crear una observera la latitud, longitud y altitud de su observador y, por cada minuto de un día determinado, utilizarla para calcular las posiciones aparentes de los soles, estos se darían como cuatro valores, ra, dec, alt y az.

Luego, para cada valor de tiempo, puede comparar la alt con el valor de la tabla de elevación en ese acimut y cuando la alt sea mayor que el valor en la tabla, podrá ver el sol.

Incluso es posible que pueda encontrar algunos puntos donde, en un día determinado, el sol sale en un valle y luego pasa fuera del sitio detrás de una montaña y luego vuelve a aparecer o al otro lado de la montaña.