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本文利用日射站和常规气象站水平面观测资料，建立了不同时空尺度的太阳辐射估算模型：依据坡地直接辐射和散射辐射机理，以地理信息系统为数据处理平台，建立了起伏地形下太阳辐射分布式估算模型；根据不同比例尺的DEM数据，对实际复杂地形下太阳直接辐射和散射辐射进行了数值模拟，为起伏地形下辐射估算及其他地表气象要素的空间扩展提供了有益的尝试。
太阳辐射作为大气的唯一热源，成为控制气候的基本能量。它在地球上的时间和空间分布，制约着地球上气候系统的运动，是气候形成和演变过程中重要的外参数。太阳辐射能量在地表上分配的变化会根本改变云覆盖、温度、湿度、降水和大气环流特征，而且还伴随着热力和动力过程，与地表水分循环密切相关。太阳辐射也是植物光合作用、植物蒸腾作用、土壤蒸发等陆面过程的主要驱动因子。因此，地表辐射研究在国内外一些重大的研究计划中一直受到重视。
全世界现有日射观测站约一千多个，其中我国有98个，主要分布在北半球各国，且都设置在不受周围地物遮蔽的水平地段，单靠这些站点的实测辐射资料来分析太阳辐射在全球以及各国的分布，显然是很不够的。大量的研究表明：实际起伏地形下，受地形本身(如坡度、坡向等因子)和地形之间相互遮蔽的影响，局地能量收支存在巨大差异，进一步导致地表温度、湿度等地表气象要素空间的复杂分布。我国幅员广大，地形复杂，下垫面条件多样，这使得各地辐射条件相差悬殊，进而影响各地自然景观的多样性和复杂性。因此，研究实际起伏地形下辐射的空间分布，一直是地学界的重要课题和难题之一。
随着数字地球概念的提出，地球科学正向定量化、综合化方向发展。实际生产、科学研究等领域需要更加精细、正确的气象信息支持。地理信息系统和遥感等现代空间信息技术的发展为地球科学的定量和综合研究提供了全新手段。分布式模型在地学界，尤其是水文学界的大量应用，为计算起伏地形下的太阳辐射提供了新的研究思路。在国家重点基础研究发展规划项目“地球表面时空多变要素的定量遥感理论及应用”支助下，开展了本项研究。通过本项研究，主要完成了以下几方面工作：
1.明确了起伏地形下辐射估算的基本问题通过本项研究，将起伏地形下太阳辐射的估算归结为如下三个基本问题，即大气辐射过程研究、起伏地形下辐射机理研究和起伏地形下太阳辐射重分布过程研究。从而将现有的水平面太阳辐射估算模式和山地辐射机理等方面的研究成果，利用分布式模型有机地结合起来。为地理信息系统、遥感等现代空间信息技术在大气科学中的应用做了一次全新的尝试。
2.建立了起伏地形下太阳辐射分布式估算模型根据太阳光线与实际地形之间的几何关系，建立了起伏地形下天文辐射、可照时间的分布式估算模式；依据坡地直接辐射和散射辐射机理，分别建立了起伏地形下直接辐射、散射辐射的分布式估算模式；建立的分布式模式计算结果可靠，可进行大数据量处理，适用于遥感图像处理、地理信息系统等数据处理平台。
3.探讨了局地地形对太阳辐射的影响局地地形对太阳直接辐射和散射辐射的影响机理不同。局地地形对太阳直接辐射的影响主要表现在局地坡向、坡度的不同，改变了实际起伏地形与太阳光线之间的几何关系；坡地自身及周围地形的遮蔽作用，影响了实际起伏地形能接受太阳直射的时间等方面，而且，这些影响随着时间的变化，太阳与实际地形之间相对位置的改变而不同。在太阳高度角较低的冬半年，局地地形的影响要比夏半年明显。
局地地形对太阳散射辐射的影响，主要表现在实际地形中研究点天空的开阔程度，即周围地形对该点的遮蔽状况，且这种影响不随时间变化。因此，在起伏地形下太阳辐射估算过程中，分别建立分布式模型，估算起伏地形中的直接辐射和散射辐射的空间分布是必须的。
4.建立了不同时空尺度的太阳辐射估算模式通过晴空指数、直接透射率等综合描述大气对太阳辐射影响的参数，利用我国1957-2000年日射站观测的月辐射资料和常规月气象观测资料，采用数据集群技术，建立了不同时空尺度的太阳辐射估算模式。发现通过数据集群，可以更加完整的表现晴空指数、直接透射率与日照百分率之间的相关关系。探讨了不同数据集群程度的太阳辐射估算模式的时空有效性；使用Kriging插值法，完成了我国气候平均状况下和2000年各月晴空指数、直接透射率的空间制图。
5.完成了太阳辐射空间分布制图利用DEM数据，完成了我国1km×1km分辨率和重庆市100m×100m分辨率各月天文辐射和可照时间的空间制图；结合晴空指数、直接透射率的模拟结果，分别完成了气候平均和2000年各月我国1km×1km分辨率和重庆市100m×100m分辨率的起伏地形下太阳直接辐射、散射辐射空间制图；所提供的各项数据可作为基础地理数据供相关研究应用。在国内外相关的研究领域，类似的研究，尚不多见。
通过本项研究，将水平面的太阳辐射估算模型和实际起伏地形下太阳辐射机理方面的研究成果，与分布式模型有机地结合起来，为起伏地形下太阳辐射的估算做出了有益的尝试，也为其他气象要素的空间扩展提供了一种全新的思路。本文建立的一系列分布式辐射估算模式，适用于遥感图像处理、地理信息系统等数据处理平台，为地理信息系统与大气科学的有机结合提供了范例，扩展了地理信息系统的应用范畴。所生产的太阳辐射空间数据，可作为基础地理数据，供农业、林业、气象、水文、遥感等研究领域和建筑、太阳能工程等应用领域使用，具有重大的理论意义和广阔的应用前景。