1. A városi meteorológiai monitorozás és korai figyelmeztetés esete
(I) A projekt háttere
Egy nagy ausztrál város meteorológiai megfigyelése során a hagyományos meteorológiai megfigyelőberendezéseknek bizonyos korlátaik vannak a felhőrendszer-változások, a csapadékterületek és az intenzitás monitorozásában, és nehéz kielégíteni a város kifinomult meteorológiai szolgáltatási igényeit. Különösen hirtelen fellépő súlyos konvektív időjárás esetén lehetetlen időben és pontosan korai figyelmeztetéseket kiadni, ami nagy kockázatot jelent a városi lakosok életére, a közlekedésre és a közbiztonságra nézve. A meteorológiai megfigyelés és a korai figyelmeztetés képességének javítása érdekében az illetékes osztályok égbolt-képalkotó rendszereket vezettek be.
(II) Megoldás
A város különböző területein, például meteorológiai megfigyelőállomásokon, toronyházak tetején és más nyílt helyszíneken több égbolt-képalkotót telepítettek. Ezek a képalkotók nagylátószögű objektíveket használnak az égbolt valós idejű képeinek rögzítésére, képfelismerő és -feldolgozó technológiát alkalmaznak a felhők vastagságának, mozgási sebességének, fejlődési trendjének stb. elemzésére, és ezeket olyan adatokkal kombinálják, mint a meteorológiai radar és a műholdas felhőképek. Az adatokat a városi meteorológiai megfigyelő és korai figyelmeztető rendszerhez csatlakoztatják, hogy 24 órás, megszakítás nélküli megfigyelést biztosítsanak. Amint a rendszer rendellenes időjárás jeleit észleli, automatikusan korai figyelmeztető információkat küld az illetékes osztályoknak és a nyilvánosságnak.
(III) Végrehajtási hatás
Az égbolt-képalkotó rendszer üzembe helyezése után a városi meteorológiai megfigyelés és a korai figyelmeztetés időszerűsége és pontossága jelentősen javult. Súlyos konvektív időjárási események esetén a felhőfejlődést és mozgási útvonalat 2 órával előre pontosan megfigyelték, ami elegendő reagálási időt biztosított a város árvízvédelmének, forgalomterelő szolgálatának és más osztályoknak. A korábbiakhoz képest a meteorológiai figyelmeztetések pontossága 30%-kal nőtt, a lakosság elégedettsége a meteorológiai szolgáltatásokkal 70%-ról 85%-ra nőtt, ami hatékonyan csökkentette a meteorológiai katasztrófák okozta gazdasági veszteségeket és áldozatokat.
2. Repülőtéri repülésbiztonsági biztosítási esettanulmány
(I) A projekt háttere
Az Egyesült Államok keleti részén található repülőtereken a repülőgépek felszállása és leszállása során az alacsonyan fekvő felhőzet, a látási viszonyok és egyéb meteorológiai körülmények nagy hatással vannak. Az eredeti meteorológiai megfigyelőberendezések nem elég pontosak ahhoz, hogy a repülőtér körüli kis területen megfigyeljék a meteorológiai változásokat. Alacsony felhőzet, köd és egyéb időjárási körülmények között nehéz pontosan megítélni a kifutópálya láthatóságát, ami növeli a járatkésések, járattörlések és akár biztonsági balesetek kockázatát, befolyásolva a repülőtér működési hatékonyságát és a repülésbiztonságot. A helyzet javítása érdekében a repülőtér égbolt-kamerarendszert telepített.
(II) Megoldás
Nagy pontosságú égbolt-képalkotók vannak telepítve a repülőtér kifutópályájának mindkét végén és a környező kulcsfontosságú helyeken, hogy valós időben figyeljék és elemezzék a meteorológiai elemeket, például a felhőzetet, a látótávolságot és a csapadékot a repülőtér felett és körül. A képalkotók által készített képeket egy erre a célra létrehozott hálózaton keresztül továbbítják a repülőtér meteorológiai központjába, és más meteorológiai berendezések adataival kombinálva elkészítik a repülőtér területének meteorológiai helyzettérképét. Amikor a meteorológiai körülmények megközelítik vagy elérik a repülési felszállási és leszállási szabványok kritikus értékét, a rendszer azonnal figyelmeztető információkat küld a légiforgalmi irányító osztálynak, a légitársaságoknak stb., döntési alapot biztosítva a légiforgalmi irányítás parancsnokságához és a repülési ütemtervhez.
(III) Megvalósítási hatás
Az égbolt-kamera telepítése után a repülőtér komplex meteorológiai körülmények közötti megfigyelési képessége jelentősen javult. Alacsony felhőzet és ködös időjárás esetén a kifutópálya vizuális távolsága pontosabban megítélhető, így a repülőgépek felszállási és leszállási döntései tudományosabbak és ésszerűbbek. A repülési késések aránya 25%-kal, a meteorológiai okokból bekövetkező járattörlések száma pedig 20%-kal csökkent. Ugyanakkor a repülésbiztonság szintje is hatékonyan javult, biztosítva az utasok utazási biztonságát és a repülőtér normál üzemi rendjét.
3. Csillagászati megfigyelési segédkutatási esettanulmány
(I) A projekt háttere
Az izlandi csillagászati obszervatóriumban végzett csillagászati megfigyeléseket nagymértékben befolyásolják az időjárási tényezők, különösen a felhőzet, ami komolyan zavarja a megfigyelési tervet. A hagyományos időjárás-előrejelzések nehezen tudják pontosan megjósolni a rövid távú időjárás-változásokat a megfigyelési ponton, aminek eredményeként a megfigyelő berendezések gyakran tétlenül állnak és várakoznak, ami csökkenti a megfigyelés hatékonyságát és befolyásolja a tudományos kutatómunka előrehaladását. A csillagászati megfigyelések hatékonyságának javítása érdekében az obszervatórium égbolt-képalkotó rendszert használ a megfigyelés segítésére.
(II) Megoldás
Az égbolt-képalkotó a csillagászati obszervatórium nyílt területén van felszerelve, hogy valós időben rögzítse az égbolt képeit és elemezze a felhőzetet. A csillagászati megfigyelőberendezésekhez való csatlakoztatás révén, amikor az égbolt-képalkotó érzékeli, hogy kevesebb a felhő a megfigyelési területen és az időjárási körülmények megfelelőek, a csillagászati megfigyelőberendezés automatikusan elindítja a megfigyelést; ha a felhőzet megnő vagy más kedvezőtlen időjárási körülmények jelentkeznek, a megfigyelés időben felfüggesztésre kerül, és korai figyelmeztetést ad ki. Ezzel egyidejűleg a hosszú távú égbolt-képadatokat tárolja és elemzi, és a megfigyelési pontok időjárás-változási mintázatait összegzi, hogy referenciaként szolgáljon a megfigyelési tervek kidolgozásához.
(III) Megvalósítási hatás
Az égbolt-képalkotó üzembe helyezése után a csillagászati obszervatórium effektív megfigyelési ideje 35%-kal nőtt, és a megfigyelőberendezések kihasználtsági aránya jelentősen javult. A kutatók gyorsabban tudták megragadni a megfelelő megfigyelési lehetőségeket, több kiváló minőségű csillagászati megfigyelési adatot tudtak szerezni, és új tudományos kutatási eredményeket értek el a csillagfejlődés és a galaxiskutatás területén, ami hatékonyan elősegítette a csillagászati kutatások fejlődését.
Az égbolt-képalkotó az égbolt képeinek gyűjtésével, feldolgozásával és elemzésével valósítja meg funkcióját. Részletesen ismertetem, hogyan lehet képeket szerezni, elemezni a meteorológiai elemeket és eredményeket kiadni a hardverösszetés és a szoftveralgoritmus két aspektusából, valamint elmagyarázom a működési elvet.
Az égbolt-kamera elsősorban optikai képalkotás, képfelismerés és adatelemzési technológia segítségével figyeli az égbolt állapotát és a meteorológiai elemeket. Működési elve a következő:
Képalkotás: Az égbolt-képalkotó nagylátószögű objektívvel vagy halszemoptikával van felszerelve, amely nagyobb látószögű panorámaképeket képes készíteni az égről. Egyes berendezések felvételi tartománya elérheti a 360°-os gyűrűs felvételkészítést, így teljes mértékben rögzíthetők olyan információk, mint a felhők és az égbolt fénye. A lencse fényt konvertál a képérzékelőre (például CCD vagy CMOS érzékelő), amely a fényjelet elektromos vagy digitális jellé alakítja a kép kezdeti begyűjtésének befejezéséhez.
Kép előfeldolgozás: Az összegyűjtött eredeti képen olyan problémák lehetnek, mint a zaj és az egyenetlen fény, ilyenkor előfeldolgozásra van szükség. A képzajt szűrőalgoritmus távolítja el, a kép kontrasztját és fényerejét pedig hisztogram-kiegyenlítéssel és más módszerekkel állítja be, hogy javítsa a célpontok, például a felhők tisztaságát a képen a későbbi elemzéshez.
Felhőérzékelés és -azonosítás: Képfelismerő algoritmusok használata az előfeldolgozott képek elemzésére és a felhőterületek azonosítására. A gyakori módszerek közé tartoznak a küszöbérték-szegmentáláson alapuló algoritmusok, amelyek megfelelő küszöbértékeket állítanak be a felhők és a háttér közötti szürkeárnyalatos, színbeli és egyéb jellemzők közötti különbségek alapján; gépi tanuláson alapuló algoritmusok, amelyek nagyszámú címkézett égbolt-képadatot tanítanak be, hogy a modell megtanulhassa a felhők jellegzetes mintázatait, ezáltal pontosan azonosítva a felhőket.
Meteorológiai elemelemzés:
Felhőparaméterek kiszámítása: A felhők azonosítása után elemezze a paramétereket, például a felhő vastagságát, területét, mozgási sebességét és irányát. Különböző időpontokban készült képek összehasonlításával számítsa ki a felhő helyzetének változását, majd vezesse le a mozgási sebességet és irányt; becsülje meg a felhő vastagságát a képen látható felhők szürkeárnyalatos vagy színinformációi alapján, a légköri sugárzásátviteli modellel kombinálva.
Láthatósági értékelés: A légköri láthatóság becsléséhez elemezze a képen látható távoli jelenetek tisztaságát, kontrasztját és egyéb jellemzőit a légköri szóródási modellel kombinálva. Ha a képen látható távoli jelenetek elmosódottak és a kontraszt alacsony, az azt jelenti, hogy a láthatóság rossz.
Időjárási jelenségek megítélése: A felhőkön kívül az égbolt-képalkotókkal más időjárási jelenségeket is azonosítani lehet. Például az esőcseppek, hópelyhek és egyéb visszaverődő fényjelenségek elemzésével megállapítható, hogy van-e csapadékos időjárás; az ég színe és a fényváltozás alapján pedig megállapítható, hogy vannak-e időjárási jelenségek, például zivatarok és köd.
Adatfeldolgozás és -kimenet: Az elemzett meteorológiai elemadatokat, például a felhőzetet és a láthatóságot, integrálják és vizuális diagramok, adatjelentések stb. formájában jelenítik meg. Egyes égbolt-képalkotók támogatják az adatfúziót más meteorológiai megfigyelőberendezésekkel (például időjárási radarokkal és meteorológiai állomásokkal) is, hogy átfogó meteorológiai információs szolgáltatásokat nyújtsanak olyan alkalmazási forgatókönyvekhez, mint az időjárás-előrejelzés, a repülésbiztonság és a csillagászati megfigyelés.
Ha többet szeretnél megtudni az égbolt-képalkotó egy bizonyos részének alapelveinek részleteiről, vagy a különböző típusú berendezések alapelvei közötti különbségekről, kérlek, mondd el nekem nyugodtan.
Honde Technology Co., LTD.
Tel.: +86-15210548582
Email: info@hondetech.com
Cég weboldala:www.hondetechco.com
Közzététel ideje: 2025. június 19.