全天空成像儀簡(jiǎn)介

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全天空成像儀可以實(shí)現(xiàn)白天全天空云量的持續(xù)自動(dòng)監(jiān)測(cè)，時(shí)空分辨率較高，得到的云量計(jì)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(diǎn)源云量測(cè)量，但是僅僅測(cè)量一點(diǎn)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(shí)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(jì)算和跟蹤太陽的位置，遮擋太陽直射的入射光，避免較強(qiáng)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(chǎng)環(huán)境而設(shè)計(jì)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(dú)特的技術(shù)優(yōu)勢(shì)，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(dòng)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(dòng)進(jìn)行全天空云量的持續(xù)監(jiān)測(cè)，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(shí)天空所呈現(xiàn)的圖像，并將拍攝得到的圖像自動(dòng)存儲(chǔ)到計(jì)算機(jī)上進(jìn)行云量計(jì)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(cè)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(cè)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(shí)現(xiàn)白天全天空云量的持續(xù)自動(dòng)監(jiān)測(cè),時(shí)空分辨率較高,得到的云量計(jì)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(cè)資料,采用統(tǒng)計(jì)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(jì)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(shí),易造成一定的云量計(jì)算誤差.針對(duì)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(diǎn)閾值0.62,云點(diǎn)閾值0.66）,基于新閾值計(jì)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(jì)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(guó)1科學(xué)院大氣物理研究所LAGEO實(shí)驗(yàn)室研制和開發(fā)的地基全天空成像儀可實(shí)現(xiàn)地基全天空自動(dòng)化觀測(cè),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(duì)全天空成像儀及相關(guān)標(biāo)定試驗(yàn)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(gè)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(cè)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(cè)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(cè)站(39.75°N,116.96°E)同時(shí)觀測(cè)的全天空成像儀以及CIMEL光度計(jì)數(shù)據(jù),對(duì)該反演算式進(jìn)行檢驗(yàn)和比對(duì)。對(duì)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(cè)圖像數(shù)據(jù)與數(shù)值模式模擬工作的相互對(duì)比和驗(yàn)證,有利于觀測(cè)圖像數(shù)據(jù)在模式研究中的應(yīng)用。

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