全天空成像儀簡介

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全天空成像儀可以實現(xiàn)白天全天空云量的持續(xù)自動監(jiān)測，時空分辨率較高，得到的云量計算結(jié)果更精1確。這樣，云層底部高度/云底高度的概念就引入到氣候模型中，采用LIDAR可以精1確完成點源云量測量，但是僅僅測量一點的云底高度。主要由成像部分、太陽跟蹤裝置、環(huán)境保護(hù)系統(tǒng)三部分組成，成像部分是一款帶魚眼鏡頭的數(shù)字成像系統(tǒng)，定時拍攝獲取全天空可見光紅、綠、藍(lán)三波段圖像，采樣頻率短為3秒鐘，太陽跟蹤裝置是專門計算和跟蹤太陽的位置，遮擋太陽直射的入射光，避免較強的太陽直射光破壞成像部分的感光元件，環(huán)境保護(hù)系統(tǒng)是根據(jù)不同的外場環(huán)境而設(shè)計的溫控系統(tǒng)和防雨雪裝置等

全天空成像儀

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天空成像儀是新一代全天空成像儀，擁有獨特的技術(shù)優(yōu)勢，可以在無太陽遮擋裝置以及太陽直射的情況下清晰的自動記錄全天空云狀分布，盡可能的保留了全天空云狀分布的定量數(shù)據(jù)。該儀器可以在白天自動進(jìn)行全天空云量的持續(xù)監(jiān)測，其工作原理是：通過儀器上方的照相機(jī)垂直向下拍攝帶有加熱裝置的半球鏡面，得到當(dāng)時天空所呈現(xiàn)的圖像，并將拍攝得到的圖像自動存儲到計算機(jī)上進(jìn)行云量計算和處理。全天空成像儀控制軟件中集成了先進(jìn)的云檢測算法和地平線確定工具，這些工具為用戶提供了更大的靈活性和功能需要，例如可以通過軟件定義天頂屏蔽、地物屏蔽區(qū)域或者用戶感興趣的區(qū)域，監(jiān)測太陽的位置和光伏電站潛在的遮蔽物。

全天空成像儀（total sky imager 440,TSI-440）可以實現(xiàn)白天全天空云量的持續(xù)自動監(jiān)測,時空分辨率較高,得到的云量計算結(jié)果更精1確.首先介紹了TSI-440的基本原理和資料格式,并基于太湖地區(qū)2008年5-10月的TSI-440資料及無錫站地面觀測資料,采用統(tǒng)計方法詳細(xì)地分析了不同天氣情況下圖像的成像特征及云量的計算誤差.結(jié)果發(fā)現(xiàn)：圖像的成像特征與能見度密切相關(guān),紅藍(lán)比值隨著能見度的減小而增大.另外,儀器在處理陰天圖像及復(fù)雜天空（多云）圖像時,易造成一定的云量計算誤差.針對上述問題,本文通過直方圖分析,重新選定了紅藍(lán)比閾值（晴空點閾值0.62,云點閾值0.66）,基于新閾值計算的云量結(jié)果較儀器自帶的處理結(jié)果更為準(zhǔn)確,減小了因天氣狀況不同而產(chǎn)生的云量計算誤差.

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利用全天空可見光圖像反演天空輻亮度

由中國1科學(xué)院大氣物理研究所LAGEO實驗室研制和開發(fā)的地基全天空成像儀可實現(xiàn)地基全天空自動化觀測,所記錄的是可見光紅、綠、藍(lán)三波段彩色灰度值圖像。本文首先對全天空成像儀及相關(guān)標(biāo)定試驗進(jìn)行說明與介紹,以標(biāo)定參數(shù)為基礎(chǔ)并結(jié)合全天空儀器成像原理提出了一個由可見光灰度圖像反演天空輻亮度分布的算式算法。全天空成像儀控制軟件中集成了先進(jìn)的云檢測算法和地平線確定工具，這些工具為用戶提供了更大的靈活性和功能需要，例如可以通過軟件定義天頂屏蔽、地物屏蔽區(qū)域或者用戶感興趣的區(qū)域，監(jiān)測太陽的位置和光伏電站潛在的遮蔽物。文章后一部分則利用大氣物理研究所香河觀測站(39.75°N,116.96°E)同時觀測的全天空成像儀以及CIMEL光度計數(shù)據(jù),對該反演算式進(jìn)行檢驗和比對。對比結(jié)果表明,用所提出的算法進(jìn)行天空輻亮度分布反演可行,該算法在灰度圖像與天空輻亮度之間建立了聯(lián)系,將有利于觀測圖像數(shù)據(jù)與數(shù)值模式模擬工作的相互對比和驗證,有利于觀測圖像數(shù)據(jù)在模式研究中的應(yīng)用。

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