1. Miesto meteorologinio stebėjimo ir ankstyvojo perspėjimo atvejis
(I) Projekto aplinkybės
Dideliame Australijos mieste vykdant meteorologinę stebėseną, tradicinė meteorologinė stebėjimo įranga turi tam tikrų apribojimų stebint debesų sistemos pokyčius, kritulių plotus ir intensyvumą, todėl sunku patenkinti miesto rafinuotus meteorologinių paslaugų poreikius. Ypač staigaus stipraus konvekcinio oro atveju neįmanoma laiku ir tiksliai pateikti ankstyvųjų įspėjimų, o tai kelia didelį pavojų miesto gyventojų gyvybei, transportui ir visuomenės saugumui. Siekdamos pagerinti meteorologinės stebėsenos ir ankstyvojo įspėjimo galimybes, atitinkami departamentai įdiegė dangaus vaizduoklius.
(II) Sprendimas
Įvairiose miesto vietose, tokiose kaip meteorologinių stebėjimų stotys, aukštybinių pastatų stogai ir kitos atviros vietos, įrengta daug dangaus vaizdo kamerų. Šie vaizdo kameros naudoja plataus kampo objektyvus dangaus vaizdams realiuoju laiku fiksuoti, vaizdo atpažinimo ir apdorojimo technologijas debesų storiui, judėjimo greičiui, vystymosi tendencijoms ir kt. analizuoti ir derina juos su tokiais duomenimis kaip meteorologinio radaro ir palydovų debesų vaizdai. Duomenys prijungiami prie miesto meteorologinės stebėsenos ir ankstyvojo perspėjimo sistemos, kad būtų užtikrintas 24 valandų nepertraukiamas stebėjimas. Aptikus nenormalių orų požymių, sistema automatiškai išsiunčia ankstyvojo perspėjimo informaciją atitinkamiems departamentams ir visuomenei.
(III) Įgyvendinimo poveikis
Pradėjus naudoti dangaus vaizdo ieškiklį, miesto meteorologinės stebėsenos ir ankstyvojo perspėjimo punktualumas ir tikslumas labai pagerėjo. Stipraus konvekcinio oro reiškinio metu debesų susidarymas ir judėjimo trajektorija buvo tiksliai stebima 2 valandas iš anksto, todėl miesto potvynių kontrolės, eismo nukreipimo ir kitos tarnybos turėjo pakankamai laiko reaguoti. Palyginti su ankstesniais laikais, meteorologinių įspėjimų tikslumas padidėjo 30 %, o visuomenės pasitenkinimas meteorologijos paslaugomis išaugo nuo 70 % iki 85 %, todėl meteorologinių nelaimių sukelti ekonominiai nuostoliai ir aukų skaičius sumažėjo.
2. Oro uosto aviacijos saugos užtikrinimo atvejis
(I) Projekto aplinkybės
Rytinėje JAV dalyje esančiame oro uoste lėktuvų kylant ir leidžiantis, didelę įtaką daro maži debesuotumas, matomumas ir kitos meteorologinės sąlygos. Originali meteorologinio stebėjimo įranga nėra pakankamai tiksli, kad galėtų stebėti meteorologinius pokyčius nedidelėje teritorijoje aplink oro uostą. Esant mažam debesuotumui, rūkui ir kitoms oro sąlygoms, sunku tiksliai įvertinti kilimo ir tūpimo tako matomumą, o tai padidina skrydžių vėlavimų, atšaukimų ir net saugos avarijų riziką, o tai turi įtakos oro uosto veiklos efektyvumui ir aviacijos saugumui. Siekdamas pagerinti šią situaciją, oro uostas dislokavo dangaus vaizdo ieškiklį.
(II) Sprendimas
Didelio tikslumo dangaus vaizdo kameros įrengtos abiejuose oro uosto kilimo ir tūpimo tako galuose ir pagrindinėse aplink jį esančiose vietose, kad realiuoju laiku būtų galima stebėti ir analizuoti meteorologinius elementus, tokius kaip debesuotumas, matomumas ir krituliai virš oro uosto ir aplink jį. Vaizdo kameros užfiksuoti vaizdai per specialų tinklą perduodami į oro uosto meteorologijos centrą ir sujungiami su duomenimis iš kitos meteorologinės įrangos, kad būtų sukurtas oro uosto teritorijos meteorologinės situacijos žemėlapis. Kai meteorologinės sąlygos priartėja prie kritinės skrydžių kilimo ir tūpimo standartų vertės arba ją pasiekia, sistema nedelsdama pateikia įspėjamąją informaciją oro eismo valdymo skyriui, oro linijoms ir kt., taip suteikdama pagrindą oro eismo valdymo vadovavimui ir skrydžių tvarkaraščių sudarymui.
(III) Įgyvendinimo poveikis
Įdiegus dangaus vaizdo ieškiklį, oro uosto galimybės stebėti sudėtingas meteorologines sąlygas gerokai pagerėjo. Esant mažai debesuotam ir rūkuotam orui, galima tiksliau įvertinti kilimo ir tūpimo tako matomumą, todėl skrydžių kilimo ir tūpimo sprendimai tampa moksliškesni ir pagrįstesni. Skrydžių vėlavimo rodiklis sumažėjo 25 %, o skrydžių atšaukimų dėl meteorologinių priežasčių skaičius – 20 %. Tuo pačiu metu efektyviai pagerintas aviacijos saugos lygis, užtikrinant keleivių kelionių saugumą ir įprastą oro uosto darbo tvarką.
3. Pagalbinių astronominių stebėjimų tyrimų atvejis
(I) Projekto aplinkybės
Astronominių stebėjimų atlikimui Islandijos astronomijos observatorijoje didelę įtaką daro oro veiksniai, ypač debesuotumas, kuris gali smarkiai sutrikdyti stebėjimo planą. Tradicinėmis orų prognozėmis sunku tiksliai numatyti trumpalaikius oro pokyčius stebėjimo vietoje, todėl stebėjimo įranga dažnai neveikia ir laukia, o tai mažina stebėjimo efektyvumą ir daro įtaką mokslinių tyrimų darbų eigai. Siekdama pagerinti astronominių stebėjimų efektyvumą, observatorija stebėjimams naudoja dangaus vaizdo ieškiklį.
(II) Sprendimas
Dangaus vaizdo registratorius įrengtas atviroje astronomijos observatorijos erdvėje, kad realiuoju laiku fiksuotų dangaus vaizdus ir analizuotų debesuotumą. Prisijungus prie astronomijos stebėjimo įrangos, kai dangaus vaizdo registratorius aptinka, kad stebėjimo zonoje yra mažiau debesų ir oro sąlygos yra tinkamos, astronomijos stebėjimo įranga automatiškai paleidžiama stebėjimui; jei padidėja debesų sluoksnis arba susidaro kitos nepalankios oro sąlygos, stebėjimas laikinai sustabdomas ir įjungiamas išankstinis įspėjimas. Tuo pačiu metu saugomi ir analizuojami ilgalaikiai dangaus vaizdo duomenys, o stebėjimo taškų orų kaitos modeliai apibendrinami, kad būtų galima remtis stebėjimo planų sudarymu.
(III) Įgyvendinimo poveikis
Pradėjus naudoti dangaus vaizdo gavimo įrenginį, astronomijos observatorijos efektyvus stebėjimo laikas pailgėjo 35 %, o stebėjimo įrangos panaudojimo rodiklis gerokai pagerėjo. Tyrėjai gali greičiau užfiksuoti tinkamas stebėjimo galimybes, gauti daugiau aukštos kokybės astronominių stebėjimo duomenų ir pasiekti naujų mokslinių tyrimų rezultatų žvaigždžių evoliucijos ir galaktikų tyrimų srityse, o tai veiksmingai paskatino astronomijos tyrimų plėtrą.
Dangaus vaizdo gavimo įrenginys savo funkciją atlieka rinkdamas, apdorodamas ir analizuodamas dangaus vaizdus. Aš išsamiai paaiškinsiu, kaip gauti vaizdus, analizuoti meteorologinius elementus ir gauti rezultatus, remiantis dviem aspektais – aparatine įranga ir programine įranga – algoritmu, ir paaiškinsiu veikimo principą.
Dangaus vaizdo gavimo įrenginys daugiausia stebi dangaus sąlygas ir meteorologinius elementus naudodamas optinio vaizdavimo, vaizdo atpažinimo ir duomenų analizės technologijas. Jo veikimo principas yra toks:
Vaizdo gavimas: Dangaus vaizdo gavimo įrenginys turi plataus kampo arba „fisheye“ tipo objektyvą, kuris gali užfiksuoti panoraminius dangaus vaizdus didesniu matymo kampu. Kai kurios įrangos fotografavimo diapazonas gali siekti 360° žiedinį fotografavimą, kad būtų galima visiškai užfiksuoti tokią informaciją kaip debesys ir švytėjimas danguje. Objektyvas nukreipia šviesą į vaizdo jutiklį (pvz., CCD arba CMOS jutiklį), o jutiklis šviesos signalą paverčia elektriniu arba skaitmeniniu signalu, kad užbaigtų pradinį vaizdo gavimą.
Vaizdo išankstinis apdorojimas: surinktame originaliame vaizde gali būti problemų, tokių kaip triukšmas ir netolygus apšvietimas, todėl reikalingas išankstinis apdorojimas. Vaizdo triukšmas pašalinamas filtravimo algoritmu, o vaizdo kontrastas ir ryškumas koreguojami histogramos išlyginimu ir kitais metodais, siekiant pagerinti tokių objektų kaip debesys vaizde aiškumą vėlesnei analizei.
Debesų aptikimas ir identifikavimas: naudokite vaizdo atpažinimo algoritmus iš anksto apdorotiems vaizdams analizuoti ir debesų sritims nustatyti. Įprasti metodai apima slenksčio segmentavimo algoritmus, kurie nustato atitinkamus slenksčius debesims atskirti nuo fono, remiantis pilkos spalvos, spalvos ir kitų debesų bei dangaus fono ypatybių skirtumais; mašininio mokymosi algoritmus, kurie apmoko didelį kiekį paženklintų dangaus vaizdo duomenų, kad modelis galėtų išmokti būdingus debesų modelius ir taip tiksliai identifikuoti debesis.
Meteorologinių elementų analizė:
Debesų parametrų skaičiavimas: identifikavus debesis, išanalizuoti tokius parametrus kaip debesų storis, plotas, judėjimo greitis ir kryptis. Palyginus skirtingu metu darytus vaizdus, apskaičiuoti debesų padėties pokytį ir tada nustatyti judėjimo greitį bei kryptį; įvertinti debesų storį remiantis debesų pilkos spalvos arba spalvų informacija vaizde, kartu su atmosferos spinduliuotės perdavimo modeliu.
Matomumo vertinimas: įvertinkite atmosferos matomumą analizuodami tolimų scenų aiškumą, kontrastą ir kitas vaizdo savybes kartu su atmosferos sklaidos modeliu. Jei tolimos scenos vaizde yra neryškios, o kontrastas mažas, tai reiškia, kad matomumas prastas.
Orų reiškinių vertinimas: Be debesų, dangaus vaizdų kūrėjai gali nustatyti ir kitus oro reiškinius. Pavyzdžiui, analizuodami, ar vaizde yra lietaus lašų, snaigių ir kitų atspindėtos šviesos elementų, galite nustatyti, ar yra kritulių; pagal dangaus spalvą ir šviesos pokyčius galite nustatyti, ar yra oro reiškinių, tokių kaip perkūnija ir rūkas.
Duomenų apdorojimas ir išvestis: analizuojami meteorologinių elementų duomenys, tokie kaip debesys ir matomumas, yra integruojami ir pateikiami vaizdinių diagramų, duomenų ataskaitų ir kt. pavidalu. Kai kurie dangaus vaizdų generatoriai taip pat palaiko duomenų suliejimą su kita meteorologinio stebėjimo įranga (pvz., orų radarais ir meteorologinėmis stotimis), kad teiktų išsamias meteorologinės informacijos paslaugas tokiems taikymo scenarijams kaip orų prognozavimas, aviacijos sauga ir astronominiai stebėjimai.
Jei norite sužinoti daugiau apie tam tikros dangaus vaizduoklio dalies principų detales arba skirtingų tipų įrangos principų skirtumus, nedvejodami man papasakokite.
Honde Technology Co., LTD.
Tel.: +86-15210548582
Email: info@hondetech.com
Įmonės svetainė:www.hondetechco.com
Įrašo laikas: 2025 m. birželio 19 d.