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計算日落日出時間演算法與程式碼

阿新 • • 發佈：2019-01-19

演算法：

怎樣用經緯度計算日出日落的時間

下面是一種隨經緯度變化的日出日落時間計算方法,我成功運用在一智慧路燈控制器中,希望對需要的朋友有幫助。 

已知：日出日落時太陽的位置h＝-0.833°,要計算地的地理位置,經度Long,緯度G1at,時區zone,UTo為上次計算的日出日落時間,第一次計算時UTo＝180°。 

(1)先計算出從格林威治時間公元2000年1月1日到計算日天數days; 
(2)計算從格林威治時間公元2000年1月1日到計算日的世紀數t, 則t＝(days+UTo／360)／36525; 
(3)計算太陽的平黃徑 ： L=280.460+36000.770×t; 
(4)計算太陽的平近點角 ：

G＝357.528+35999.050×t 
(5)計算太陽的黃道經度 ：λ＝L+1.915×sinG+0.020xsin(2G); 
(6)計算地球的傾角     ε＝23.4393-0.0130×t; 
(7)計算太陽的偏差     δ＝arcsin(sinε×sinλ); 
(8)計算格林威治時間的太陽時間角GHA： GHA=UTo-180-1.915×sinG-0.020×sin(2G)   +2.466×sin(2λ)-0.053×sin(4λ) 
(9)計算修正值e： e=arcos{[   sinh-sin(Glat)sin(δ)]/cos(Glat)cos(δ)} 
(10)計算新的日出日落時間 ：UT＝UTo-(GHA+Long±e); 
其中“+”表示計算日出時間,“-”表示計算日落時間; 
(11)比較UTo和UT之差的絕對值,如果大於0.1°即0.007小時,把UT作為新的日出日落時間值,重新從第(2)步開始進行迭代計算,如果UTo和UT之差的絕對值小於0.007小時,則UT即為所求的格林威治日出日落時間; 
(12)上面的計算以度為單位,即180°=12小時,因此需要轉化為以小時表示的時間,再加上所在的時區數Zone,即要計算地的日出日落時間為 ：T=UT/15+Zone 
上面的計算日出日落時間方法適用於小於北緯60°和南緯60°之間的區域,如果計算位置為西半球時,經度Long為負數。

Java程式碼：

public class SunRiseSet {

private static int[] days_of_month_1={31,28,31,30,31,30,31,31,30,31,30,31};

private static int[] days_of_month_2={31,29,31,30,31,30,31,31,30,31,30,31};

privatefinalstaticdoubleh= -0.833;//日出日落時太陽的位置

privatefinalstaticdoubleUTo=180.0;//上次計算的日落日出時間，初始迭代值180.0

//輸入日期

//輸入經緯度

//判斷是否為閏年：若為閏年，返回1；若不是閏年,返回0

public static boolean leap_year(int year){ 

    if(((year%400==0) || (year%100!=0) && (year%4==0))) return true; 

elsereturnfalse; 

} 

//求從格林威治時間公元2000年1月1日到計算日天數days 

public static int days(int year, int month, int date){  

    int i,a=0;  

    for(i=2000;i<year;i++){  

        if(leap_year(i)) a=a+366;  

        else a=a+365;  

    }  

    if(leap_year(year)){  

        for(i=0;i<month-1;i++){ 

            a=a+days_of_month_2[i];  

        } 

    }else {  

        for(i=0;i<month-1;i++){ 

            a=a+days_of_month_1[i]; 

        }  

    }  

    a=a+date;  

    return a;  

}

//求格林威治時間公元2000年1月1日到計算日的世紀數t 

public static double t_century(int days,  double UTo){  

    return ((double)days+UTo/360)/36525;  

} 

//求太陽的平黃徑

public static double L_sun(double t_century){  

    return (280.460+36000.770*t_century);  

}

//求太陽的平近點角

public static double G_sun(double t_century){  

    return (357.528+35999.050*t_century);  

}

//求黃道經度

public static double ecliptic_longitude(double L_sun,double G_sun){  

    return (L_sun+1.915*Math.sin(G_sun*Math.PI/180)+0.02*Math.sin(2*G_sun*Math.PI/180)); 

}

//求地球傾角

public static double earth_tilt(double t_century){  

    return (23.4393-0.0130*t_century);  

} 

//求太陽偏差

public static double sun_deviation(double earth_tilt,double ecliptic_longitude){  

    return (180/Math.PI*Math.asin(Math.sin(Math.PI/180*earth_tilt)*Math.sin(Math.PI/180*ecliptic_longitude)));  

}

//求格林威治時間的太陽時間角GHA

public static double GHA(double UTo,double G_sun,double ecliptic_longitude){  

    return (UTo-180-1.915*Math.sin(G_sun*Math.PI/180)-0.02*Math.sin(2*G_sun*Math.PI/180)+2.466*Math.sin(2*ecliptic_longitude*Math.PI/180)-0.053*Math.sin(4*ecliptic_longitude*Math.PI/180)); 

} 

//求修正值e

publicstaticdouble e(double h,double glat,double sun_deviation){  

    return 180/Math.PI*Math.acos((Math.sin(h*Math.PI/180)-Math.sin(glat*Math.PI/180)*Math.sin(sun_deviation*Math.PI/180))/(Math.cos(glat*Math.PI/180)*Math.cos(sun_deviation*Math.PI/180)));  

} 

//求日出時間

publicstaticdouble UT_rise(double UTo,double GHA,double glong,double e){  

    return (UTo-(GHA+glong+e));  

} 

//求日落時間

publicstaticdouble UT_set(double UTo,double GHA,double glong,double e){  

    return (UTo-(GHA+glong-e)); 

}

//判斷並返回結果（日出）

public static double result_rise(double UT,double UTo,double glong, double glat, int year, int month, int date){  

    double d;  

    if(UT>=UTo) d=UT-UTo;  

    else d=UTo-UT;  

    if(d>=0.1) {  

        UTo=UT;  

        UT=UT_rise(UTo,

            GHA(UTo,G_sun(t_century(days(year,month,date),UTo)),

                   ecliptic_longitude(L_sun(t_century(days(year,month,date),UTo)),

                   G_sun(t_century(days(year,month,date),UTo)))),

        glong,

        e(h,glat,sun_deviation(earth_tilt(t_century(days(year,month,date),UTo)),

           ecliptic_longitude(L_sun(t_century(days(year,month,date),UTo)),

           G_sun(t_century(days(year,month,date),UTo))))));  

        result_rise(UT,UTo,glong,glat,year,month,date); 

    }  

    return UT;  

} 

//判斷並返回結果（日落）

public static double result_set(double UT,double UTo,double glong,double glat, int year, int month, int date){  

    double d;  

    if(UT>=UTo) d=UT-UTo;  

    else d=UTo-UT;  

    if(d>=0.1){  

        UTo=UT;  

        UT=UT_set(UTo,

         GHA(UTo,G_sun(t_century(days(year,month,date),UTo)),

         ecliptic_longitude(L_sun(t_century(days(year,month,date),UTo)),

         G_sun(t_century(days(year,month,date),UTo)))),

         glong,

         e(h,glat,sun_deviation(earth_tilt(t_century(days(year,month,date),UTo)),

         ecliptic_longitude(L_sun(t_century(days(year,month,date),UTo)),

         G_sun(t_century(days(year,month,date),UTo))))));  

        result_set(UT,UTo,glong,glat,year,month,date);  

    }  

    return UT;  

}

//求時區

public static int Zone(double glong){  

    if(glong>=0) return (int)((int)(glong/15.0)+1);  

    else return (int)((int)(glong/15.0)-1); 

} 

//列印結果 

//public static void output(double rise, double set, double glong){  

//    if((int)(60*(rise/15+Zone(glong)-(int)(rise/15+Zone(glong))))<10)  

//        System.out.println("The time at which the sunrise is: "+(int)(rise/15+Zone(glong))+":"+(int)(60*(rise/15+Zone(glong)-(int)(rise/15+Zone(glong))))+" .\n");  

//    else System.out.println("The time at which the sunrise is: "+(int)(rise/15+Zone(glong))+":"+(int)(60*(rise/15+Zone(glong)-(int)(rise/15+Zone(glong))))+" .\n");

//     

//    if((int)(60*(set/15+Zone(glong)-(int)(set/15+Zone(glong))))<10) 

//        System.out.println("The time at which the sunset is: "+(int)(set/15+Zone(glong))+": "+(int)(60*(set/15+Zone(glong)-(int)(set/15+Zone(glong))))+" .\n"); 

//    else System.out.println("The time at which the sunset is: "+(int)(set/15+Zone(glong))+":"+(int)(60*(set/15+Zone(glong)-(int)(set/15+Zone(glong))))+" .\n"); 

//} 

public static String getSunrise(GeoPoint geoPoint,Time sunTime){

double sunrise,glong,glat;

int year,month,date;

year=sunTime.year;

month=sunTime.month;

date=sunTime.monthDay;

glong=geoPoint.getLongitude();

glat=geoPoint.getLatitude();

sunrise=result_rise(UT_rise(UTo,

                 GHA(UTo,G_sun(t_century(days(year,month,date),UTo)),

                        ecliptic_longitude(L_sun(t_century(days(year,month,date),UTo)),

                        G_sun(t_century(days(year,month,date),UTo)))),

            glong,

            e(h,glat,sun_deviation(earth_tilt(t_century(days(year,month,date),UTo)),

            ecliptic_longitude(L_sun(t_century(days(year,month,date),UTo)),

        G_sun(t_century(days(year,month,date),UTo)))))),UTo,glong,glat,year,month,date);

//System.out.println("Sunrise is: "+(int)(sunrise/15+Zone(glong))+":"+(int)(60*(sunrise/15+Zone(glong)-(int)(sunrise/15+Zone(glong))))+" .\n");

Log.d("Sunrise", "Sunrise is: "+(int)(sunrise/15+8)+":"+(int)(60*(sunrise/15+8-(int)(sunrise/15+8)))+" .\n");

//return "Sunrise is: "+(int)(sunrise/15+Zone(glong))+":"+(int)(60*(sunrise/15+Zone(glong)-(int)(sunrise/15+Zone(glong))))+" .\n";

        return "Sunrise is: "+(int)(sunrise/15+8)+":"+(int)(60*(sunrise/15+8-(int)(sunrise/15+8)))+" .\n";

}

public static String getSunset(GeoPoint geoPoint,Time sunTime){

double sunset,glong,glat;

int year,month,date;

year=sunTime.year;

month=sunTime.month;

date=sunTime.monthDay;

glong=geoPoint.getLongitude();

glat=geoPoint.getLatitude();

sunset=result_set(UT_set(UTo,

                GHA(UTo,G_sun(t_century(days(year,month,date),UTo)),

                  ecliptic_longitude(L_sun(t_century(days(year,month,date),UTo)),

              G_sun(t_century(days(year,month,date),UTo)))),

                glong,

                e(h,glat,sun_deviation(earth_tilt(t_century(days(year,month,date),UTo)),

                  ecliptic_longitude(L_sun(t_century(days(year,month,date),UTo)),

              G_sun(t_century(days(year,month,date),UTo)))))),UTo,glong,glat,year,month,date);

//System.out.println("The time at which the sunset is: "+(int)(sunset/15+Zone(glong))+":"+(int)(60*(sunset/15+Zone(glong)-(int)(sunset/15+Zone(glong))))+" .\n");

Log.d("Sunset", "Sunset is: "+(int)(sunset/15+8)+":"+(int)(60*(sunset/15+8-(int)(sunset/15+8)))+" .\n");

//return "Sunset is: "+(int)(sunset/15+Zone(glong))+":"+(int)(60*(sunset/15+Zone(glong)-(int)(sunset/15+Zone(glong))))+" .\n";

       return "Sunset is: "+(int)(sunset/15+8)+":"+(int)(60*(sunset/15+8-(int)(sunset/15+8)))+" .\n";

}

} //SunRiseSet.getSunRise(GeoPoint geoPoint,Time sunTime),SunRiseSet.getSunSet(GeoPoint geoPoint,Time sunTime)算出的是北京時間下各地區日出日落時間表，計算當地時間的話，把時區8改為Zone(glong)即可。GeoPoint類是地理位置座標點類，構造器輸入是經緯度。

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