Comparativa y Analisis de Variabilidad Espacial entre las ...r-es.org/3jornadasR/pdfs/2_Antonanzas_Torres.pdfComparativa y Analisis de Variabilidad Espacial entre las Medidas de Radiaci

Comparativa y Analisis deVariabilidad Espacial

entre las Medidas de RadiacionSolar Terrestres (SIAR)y Satelitales (CMSAF)

Fernando Antonanzas TorresFederico Canizares JoverManuel Ojeda FernandezRafael Morales Cabrera

Oscar Perpinan Lamigueiro

17-18 Noviembre 2011

Obtencion de datos de irradiacionInterpolacion espacial

Transformar a plano inclinadoInterpolacion espacial en plano inclinado

Itinerario

1 Obtener datos de irradiacion en el plano horizontal deSIAR y CM-SAF

2 Interpolacion espacial de irradiacion en el plano horizontalentre estaciones SIAR

3 Transformar de plano horizontal a plano inclinado paradiferentes tipos de seguimiento

4 Interpolacion espacial de irradiacion en el plano inclinadoentre estaciones SIAR

Antonanzas Canizares Ojeda Morales Perpinan Estudio Variabilidad Irradiacion SateliteTerrestre

Obtencion de datos de irradiacionInterpolacion espacial

Transformar a plano inclinadoInterpolacion espacial en plano inclinado

Indice

1 Obtencion de datos de irradiacion

2 Interpolacion espacial

3 Transformar a plano inclinado

4 Interpolacion espacial en plano inclinado

Antonanzas Canizares Ojeda Morales Perpinan Estudio Variabilidad Irradiacion SateliteTerrestre

Obtencion de datos de irradiacionInterpolacion espacial

Transformar a plano inclinadoInterpolacion espacial en plano inclinado

SIAR

Presencia en 12 CCAAs desde 2004

Estaciones estandar Campbell CR10x

Gestion nacional por TRAGSA

Recogida de datos por CCAAs

Piranometros SKYE SP1110 y KIPPampZONEN CMP6(error 5 )

Medicion con muestreo 10s agrupados en promediossemihorarios

Datos accesibles de forma gratuita enhttpwwwmarmessiar

Antonanzas Canizares Ojeda Morales Perpinan Estudio Variabilidad Irradiacion SateliteTerrestre

Obtencion de datos de irradiacionInterpolacion espacial

Transformar a plano inclinadoInterpolacion espacial en plano inclinado

SIAR ubicacion de estaciones

gt library(sp)

gt library(maptools)

gt SIAR lt- readcsv(httpsolarr-forger-projectorgdataSIARcsv)

gt proj lt- CRS(+proj=longlat +ellps=WGS84)

gt spSIAR lt- SpatialPointsDataFrame(SIAR[ c(6 7)]

SIAR[ -c(6 7)] proj4str = proj)

38

40

42

minus8 minus6 minus4 minus2 0

AndaluciaAragoacutenCastilla La ManchaCastilla y LeoacutenComunidad de MadridComunidad ValencianaExtremaduraGaliciaNavarra

httpsolarr-forger-projectorgdataSIARcsvAntonanzas Canizares Ojeda Morales Perpinan Estudio Variabilidad Irradiacion SateliteTerrestre

Obtencion de datos de irradiacionInterpolacion espacial

Transformar a plano inclinadoInterpolacion espacial en plano inclinado

CM-SAF

Desarrollado por el Servicio de Meteorologıa Aleman(colaboraciones de Dinamarca Belgica Holanda Suecia ySuiza)

Comienzo fase inicial 2004 y fase operacion 2007

Resolucion 15x15 km

Gran facilidad de descarga y manejo de datos

Polıtica de libre uso y distribucion de datos

httpwwwcmsafeu

Antonanzas Canizares Ojeda Morales Perpinan Estudio Variabilidad Irradiacion SateliteTerrestre

Obtencion de datos de irradiacionInterpolacion espacial

Transformar a plano inclinadoInterpolacion espacial en plano inclinado

Descarga de datos SIAR

gt library(solaR)

gt spainMeteo lt- apply(SIAR[ c(7 3 1)] 1

function(x)

try(readSIAR(prov=x[2] est=x[3]

start=01012008 end=31122010

lat=x[1]))

)

gt idxMeteo lt- sapply(spainMeteo function(x)class(x)==Meteo)

gt spainMeteoOK lt- spainMeteo[idxMeteo]

Antonanzas Canizares Ojeda Morales Perpinan Estudio Variabilidad Irradiacion SateliteTerrestre

Obtencion de datos de irradiacionInterpolacion espacial

Transformar a plano inclinadoInterpolacion espacial en plano inclinado

Descarga de datos CM-SAF

httpwwwboxnetsharedrl51y1t9sldxk54ogd44

gt library(raster)

gt old lt- setwd(CMSAF)

gt listFich lt- dir(pattern=2008)

gt stackSIS lt- stack(listFich)

gt stackSIS lt- stackSIS24

gt setwd(old)

gt Para calcular el valor anual de cada celda debo multiplicar

gt cada capa por el numero de dıas de cada mes

gt y sumar todas las capas nuevamente dividiendo entre mil

gt DiasMes lt- c(31 28 31 30 31 30 31 31 30 31 30 31)

gt G0yCMSAF lt- calc(stackSISDiasMes sum)1000

Antonanzas Canizares Ojeda Morales Perpinan Estudio Variabilidad Irradiacion SateliteTerrestre

Descarga de datos CM-SAF

gt library(rasterVis)

gt levelplot(G0yCMSAF)

Longitude

Latit

ude

36degN

38degN

40degN

42degN

44degN

10degW 5degW 0deg

1100 1200 1300 1400 1500 1600 1700 1800 1900 2000

Obtencion de datos de irradiacionInterpolacion espacial

Transformar a plano inclinadoInterpolacion espacial en plano inclinado

Comparacion entre SIAR y CM-SAF

gt Analisis de valores (sin considerar caracter espacial)

gt datGef lt- asdataframe(spSIAR)

gt bwplot(difG0y ~ cut(lat 10) data = datGef)

difG

0y

minus600

minus400

minus200

0

200

(36

337

]

(37

377

]

(37

738

4]

(38

439

1]

(39

139

9]

(39

940

6]

(40

641

3]

(41

342

]

(42

427

]

(42

743

4]

Antonanzas Canizares Ojeda Morales Perpinan Estudio Variabilidad Irradiacion SateliteTerrestre

Obtencion de datos de irradiacionInterpolacion espacial

Transformar a plano inclinadoInterpolacion espacial en plano inclinado

Indice

1 Obtencion de datos de irradiacion

2 Interpolacion espacial

3 Transformar a plano inclinado

4 Interpolacion espacial en plano inclinado

Antonanzas Canizares Ojeda Morales Perpinan Estudio Variabilidad Irradiacion SateliteTerrestre

Obtencion de datos de irradiacionInterpolacion espacial

Transformar a plano inclinadoInterpolacion espacial en plano inclinado

Variograma

gt vgmG0y lt- variogram(G0ySIAR~1 data=spSIAR)

gt plot(vgmG0y)

gt por inspeccion parece que el modelo esferico ajusta bien

gt modelG0y lt- vgm(psill=17000 model=Sph range=200 nugget=5000)

gt fitvgmG0y lt- fitvariogram(vgmG0y modelG0y)

gt plot(vgmG0y fitvgmG0y)

Antonanzas Canizares Ojeda Morales Perpinan Estudio Variabilidad Irradiacion SateliteTerrestre

Obtencion de datos de irradiacionInterpolacion espacial

Transformar a plano inclinadoInterpolacion espacial en plano inclinado

kriging con raster

gt Funcion para hacer kriging con Raster

gt Devuelve un RasterStack

gt La primera capa es la prediccion y la segunda es la varianza

gt krigeRaster lt- function(formula data raster

)

latLayer lt- init(raster v = y)

lonLayer lt- init(raster v = x)

grd lt- as(stack(lonLayer latLayer raster)

SpatialGridDataFrame)

names(grd) lt- c(lon lat deparse(substitute(raster)))

proj4string(grd) lt- proj

resSP lt- krige(formula data grd )

res lt- as(resSP RasterStack)

layerNames(res) lt- c(pred var)

res

Antonanzas Canizares Ojeda Morales Perpinan Estudio Variabilidad Irradiacion SateliteTerrestre

Ordinary kriging

gt okrigG0y lt- krigeRaster(G0ySIAR ~ 1 spGef G0yCMSAF

model = fitvgmG0y)

gt levelplot(okrigG0y layer=pred) +

layer(sppoints(spSIAR pch=19 cex=03 col=black)) +

layer(splines(mapaSHP))

Obtencion de datos de irradiacionInterpolacion espacial

Transformar a plano inclinadoInterpolacion espacial en plano inclinado

Kriging con CM-SAF (external drift)

gt vgmCMSAF lt- variogram(G0ySIAR~G0yCMSAF spSIAR)

gt plot(vgmCMSAF)

gt fitvgmCMSAF lt- fitvariogram(vgmCMSAF vgm(psill=12000 model=Sph

range=100 nugget=5000))

gt plot(vgmCMSAF fitvgmCMSAF)

gt CMSAFkrigG0y lt- krigeRaster(G0ySIAR~G0yCMSAF spSIAR G0yCMSAF

model=fitvgmCMSAF)

gt levelplot(CMSAFkrigG0y layer=pred) +

layer(sppoints(spSIAR pch=19 cex=03 col=black)) +

layer(splines(mapaSHP))

gt levelplot(CMSAFkrigG0y layer=var parsettings=BTCTheme) +

layer(sppoints(spSIAR pch=19 cex=03 col=black)) +

layer(splines(mapaSHP))

Antonanzas Canizares Ojeda Morales Perpinan Estudio Variabilidad Irradiacion SateliteTerrestre

Obtencion de datos de irradiacionInterpolacion espacial

Transformar a plano inclinadoInterpolacion espacial en plano inclinado

Kriging con CM-SAF (external drift)

Antonanzas Canizares Ojeda Morales Perpinan Estudio Variabilidad Irradiacion SateliteTerrestre

Obtencion de datos de irradiacionInterpolacion espacial

Transformar a plano inclinadoInterpolacion espacial en plano inclinado

Diferencia entre krigingSIAR y CMSAF

Antonanzas Canizares Ojeda Morales Perpinan Estudio Variabilidad Irradiacion SateliteTerrestre

Obtencion de datos de irradiacionInterpolacion espacial

Transformar a plano inclinadoInterpolacion espacial en plano inclinado

Indice

1 Obtencion de datos de irradiacion

2 Interpolacion espacial

3 Transformar a plano inclinado

4 Interpolacion espacial en plano inclinado

Antonanzas Canizares Ojeda Morales Perpinan Estudio Variabilidad Irradiacion SateliteTerrestre

Obtencion de datos de irradiacionInterpolacion espacial

Transformar a plano inclinadoInterpolacion espacial en plano inclinado

Conversion CMSAF a plano inclinado

gtlatLayer lt- init(SISmm v=y)

Se aplica la funcion calcGef a las 13 capas

12 de los meses + 1 de latitud

gt foo lt- function(x )

gefFixed lt- calcGef(lat = x[1] dataRad = list(G0dm = x[213])

modeTrk = fixed)

gef2x lt- calcGef(lat = x[1] dataRad = list(G0dm = x[213])

modeTrk = two)

gefHoriz lt- calcGef(lat = x[1] dataRad = list(G0dm = x[213])

modeTrk = horiz)

resultFixed lt- asnumeric(asdataframeY(gefFixed)$Gefd)

result2x lt- asnumeric(asdataframeY(gef2x)$Gefd)

resultHoriz lt- asnumeric(asdataframeY(gefHoriz)$Gefd)

result lt- c(resultFixed result2x resultHoriz)

result

Antonanzas Canizares Ojeda Morales Perpinan Estudio Variabilidad Irradiacion SateliteTerrestre

Obtencion de datos de irradiacionInterpolacion espacial

Transformar a plano inclinadoInterpolacion espacial en plano inclinado

Indice

1 Obtencion de datos de irradiacion

2 Interpolacion espacial

3 Transformar a plano inclinado

4 Interpolacion espacial en plano inclinado

Antonanzas Canizares Ojeda Morales Perpinan Estudio Variabilidad Irradiacion SateliteTerrestre

Obtencion de datos de irradiacionInterpolacion espacial

Transformar a plano inclinadoInterpolacion espacial en plano inclinado

Diferencia entre CMSAF y SIAR para sistemaestatico

Antonanzas Canizares Ojeda Morales Perpinan Estudio Variabilidad Irradiacion SateliteTerrestre

Obtencion de datos de irradiacionInterpolacion espacial

Transformar a plano inclinadoInterpolacion espacial en plano inclinado

Diferencia entre CMSAF y SIAR paraseguimiento 1 eje

Antonanzas Canizares Ojeda Morales Perpinan Estudio Variabilidad Irradiacion SateliteTerrestre

Obtencion de datos de irradiacionInterpolacion espacial

Transformar a plano inclinadoInterpolacion espacial en plano inclinado

Diferencia entre CMSAF y SIAR paraseguimiento 2 eje

Antonanzas Canizares Ojeda Morales Perpinan Estudio Variabilidad Irradiacion SateliteTerrestre

Obtencion de datos de irradiacionInterpolacion espacial

Transformar a plano inclinadoInterpolacion espacial en plano inclinado

Bibliografıa I

I R J Hijmans and J van Ettenraster Geographic analysis and modeling with raster data 2011R package version 18-39

I M Journee and C BertrandImproving the spatio-temporal distribution of surface solar radiation data by mergingground and satellite measurementsRemote Sensing of Environment 114(11)2692 ndash 2704 2010

I Ministerio de Medio Ambiente Rural y MarinoSistema de informacion agroclimatica del regadıohttpwwwmarmessiarInformacionasp 2011

I E J PebesmaMultivariable geostatistics in s the gstat packageComputers and Geosciences 30683ndash691 2004

I E J Pebesma and R S BivandClasses and methods for spatial data in RR News 5(2)9ndash13 November 2005

I O PerpinansolaR Calculation of Solar Radiation and PV Systems 2011R package version 024

Antonanzas Canizares Ojeda Morales Perpinan Estudio Variabilidad Irradiacion SateliteTerrestre

Obtencion de datos de irradiacionInterpolacion espacial

Transformar a plano inclinadoInterpolacion espacial en plano inclinado

Bibliografıa II

I O Perpinan and R HijmansrasterVis Visualization methods for the raster package 2011R package version 010-5

I The Satellite Application Facility on Climate MonitoringCMSAFhttpwwwcmsafeu 2011

Antonanzas Canizares Ojeda Morales Perpinan Estudio Variabilidad Irradiacion SateliteTerrestre