全天空成像仪论文_陶法,胡树贞,张雪芬

导读:本文包含了全天空成像仪论文开题报告文献综述、选题提纲参考文献及外文文献翻译,主要关键词:天空,云量,成像仪,比值,能见度,地基,畸变。

全天空成像仪论文文献综述

陶法,胡树贞,张雪芬[1](2018)在《地基可见光/红外全天空成像仪数据融合》一文中研究指出采用60m基线的双站可见光成像仪和扫描式红外成像仪构建地基双波段全天空测云系统,双站可见光成像仪根据双站测距原理准确地获取云底高,通过全方位立体扫描获取全天空可见光云图,扫描式红外成像仪基于大气辐射传输原理测量云底亮温,反演云底高度,通过全方位立体扫描获取全天空红外云图。结合双站可见光成像仪测得云底高,对大气温度垂直递减率进行实时订正,提高扫描式红外成像仪反演云底高精度,达到双波段云底高数据融合目的;基于小波变换多分辨率分析的图像融合技术,对全天空可见光和红外云图进行图像融合,提高能见度低、以及雾、霾等天气条件下云量计算准确度;最终实现昼夜云高、云量同时观测。(本文来源于《气象》期刊2018年04期)

王佳华[2](2017)在《多波段全天空成像和辐射观测系统》一文中研究指出云对大气的能量平衡和水汽循环有重要影响,在地球气候系统中扮演关键角色,因此详细了解云的辐射属性与图像属性具有重要意义。本项目旨在建立一套多波段全天空成像和辐射观测系统,测量太阳直接水平辐射、天空散射和全天空图像,为分析的云的属性提供数据来源。本项目设计并实现了一套多波段全天空成像和辐射观测系统,该系统主要由叁部分组成:多波段全天空成像和辐射观测仪器、仪器的校正标定系统和云端数据采集与管理系统。多波段全天空成像和辐射观测观测仪器以开源计算机系统Raspberry Pi3作为控制核心,单片机开源硬件Arduino DUE负责实时任务,同步获取全天空图像、太阳直接水平辐射、天空散射、环境温湿度、位置信息和仪器状态信息等并实时上传至云端数据采集与管理系统。仪器的校正标定系统以异步消息队列Celery为中心,实现了 Cosine校正、绝对校正、线性度校正、光谱校正、图像位置校正等多项校正标定的分布式应用和校正数据的集中化管理。云端数据采集与管理系统以开源的IOT平台PandoCloud为基础修改而来,在其核心层增加了分布式文件系统FastDFS并在接口层增加了文件上传接口以满足观测仪器全天空图片和影带扫描数据的大规模小文件存储需求。另外利用其API和Django框架开发了仪器数据的可视化和仪器的实时控制应用。本项目现阶段部署了 20台仪器,实际运行表明这套系统运行稳定,部署灵活,扩展方便,服务器端数据采集与管理系统运行至今无任何严重问题,观测仪器环境适应能力强且数据精度高,对于大气理论研究领域具有重要意义,对现代化的小规模设备的IOT组网与数据采集和管理以及上层应用服务架构具有参考价值。(本文来源于《武汉大学》期刊2017-09-01)

周文君,牛生杰,许潇锋[3](2014)在《全天空成像仪云量计算方法的改进》一文中研究指出全天空成像仪(total sky imager 440,TSI-440)可以实现白天全天空云量的持续自动监测,时空分辨率较高,得到的云量计算结果更精确。首先介绍了TSI-440的基本原理和资料格式,并基于太湖地区2008年5—10月的TSI-440资料及无锡站地面观测资料,采用统计方法详细地分析了不同天气情况下图像的成像特征及云量的计算误差。结果发现:图像的成像特征与能见度密切相关,红蓝比值随着能见度的减小而增大。另外,仪器在处理阴天图像及复杂天空(多云)图像时,易造成一定的云量计算误差。针对上述问题,本文通过直方图分析,重新选定了红蓝比阈值(晴空点阈值0.62,云点阈值0.66),基于新阈值计算的云量结果较仪器自带的处理结果更为准确,减小了因天气状况不同而产生的云量计算误差。(本文来源于《大气科学学报》期刊2014年03期)

丁宇宇,丁杰,周海,陈志宝,程序[4](2014)在《基于全天空成像仪的光伏电站水平面总辐射预报》一文中研究指出准确地水平面总辐射预测是进行光伏功率预测的前提,对提高光伏发电消纳能力具有重要意义。文章基于地基云图观测,建立了云图遮挡复原和畸变还原算法,以及分类型的云团分类识别与运动预测算法,最终实现对水平面总辐射的预测。为验证提出的算法,利用南京市浦口区2012年6月的TSI-880全天空成像仪和地面总辐射计观测数据对水平面总辐射进行预测。结果表明该方法具有较高的预测精度,能够有效地预测由云遮挡造成的辐射跳变过程。(本文来源于《中国电机工程学报》期刊2014年01期)

张永宏,郝培培,张齐东,孙宁[5](2013)在《新型地基全天空自动成像仪的研制》一文中研究指出云的地基观测在现代气象业务中日渐重要,目前国内外研制的全天空成像仪大都采用具有较大广角的鱼眼镜头实现对云的观测,其缺点是导致图像畸变、失真,影响观测的准确性。利用普通CCD摄像机可以拍摄不同方位的天空图像;根据太阳运动规律,控制CCD摄像机采取合理的避让策略;利用Levenberg-Marquardt非线性最小二乘算法,将图像拼接成一幅完整的全天空图像。从实验结果看,拼接后的全天空图像符合人眼观测习惯,能够真实地反映全天空云的形状和分布,为全天空云图的定量化分析提供了较为准确的资料。(本文来源于《控制工程》期刊2013年02期)

周文君[6](2012)在《全天空成像仪TSI-440云量计算方法的改进》一文中研究指出全天空成像仪(Total Sky Imager,TSI-440)可以实现白天全天空云量的持续自动监测,时空分辨率高。为了进一步提高TSI-440仪器的观测准确度,本文首先介绍了TSI-440的基本原理和资料格式,进而基于太湖自动观测站2008年5月-2009年4月的TSI资料及无锡站地面观测资料,采用统计分析和直方图分析法建立了本地化阈值选择方案,改进了云量计算方法,主要得到以下结论:1、图像的成像特征与能见度密切相关,像元点的红蓝比值随着能见度的减小而增大。2、晴空及少云时,气溶胶前向散射易造成10%-20%的云量计算误差。针对这种情况,本文基于Long方案改进了云量计算方案,通过与目测结果对比表明:新方案有效减小了晴空、少云时太阳圈及近地平区域云量计算误差。3、针对阴天图像及复杂天空(多云)图像,本文基于直方图分析法,重新计算了红蓝比阈值(晴空点阈值0.62;云点阈值0.66),对比结果表明:基于新阈值计算的云量较仪器自带处理结果绝对误差减小13.75%。总体来说,改进方案计算的云量较TSI原始结果平均绝对误差减小9.06%,证明了新方案的有效性。(本文来源于《南京信息工程大学》期刊2012-05-01)

涂翠[7](2011)在《全天空大气重力波成像仪研究》一文中研究指出大气重力波是临近空间大气中的基本波动形式之一,在能量和动量传输过程中起到非常重要的作用。全天空大气重力波成像仪是一种以大气气辉辐射为示踪物,能有效对大气重力波成像的仪器。其优点在于:大视场成像;时间分辨率高;空间水平分辨率高;成本低。发展全天空大气重力波成像技术,对于研究大气重力波活动以及大气动力学,提高我国在大气领域的探测能力和相关研究水平具有重要的意义。本文系统研究了全天空大气重力波成像仪基本原理,硬件和软件研制方法,数据预处理方法,应用分析方法。主要内容包括如下几个方面:(1)概要介绍大气重力波与气辉辐射基本理论。在介绍大气结构的基础上侧重介绍大气重力波与气辉辐射基本理论。依据大气重力波线性理论分析了大气重力波对气辉辐射的影响,结果验证了气辉辐射有利于大气重力波观测。(2)详细研究了CSSAR全天空大气重力波成像仪的硬件和软件研制方法。研究了成像仪的基本原理、重点指标计算方法。完成了CSSAR全天空大气重力波成像仪的硬件研制、软件开发。另外总结了软件设计部分关键技术:时间控制和FITS文件存储实现。(3)系统研究了全天空大气重力波成像数据预处理过程。主要包括:去除本底,平场校正、方位校正、畸变校正和星星滤除等。结合CSSAR全天空大气重力波成像仪特征,在畸变校正过程中提出了鱼眼镜头校正环节和方法。(4)中国首次中层顶大气重力波成像观测实验及其数据初步分析结果。实验数据结果显示,当日03:00到05:00点之间,观测到了丰富的、明显的准单色大气重力波水平二维活动。初步分析了3个大气重力波个例,得到它们的水平波长、观测水平相速度、水平传播方位角和观测周期分别约为(12.3 km, 41 m/s, 327°, 5 min), (25 km, 35 m/s, 68°, 12 min)和(10 km, 48 m/s, 341°,3.5 min)。i(5)对一次典型的大气重力波事件开展了综合观测分析。该次事件分析结合使用了中频雷达和TIMED/SABER探测器数据。结果表明,该次事件很可能是由于温度波导导致产生。该次事件中,水平波长随时间递减,递减率约为15.6km/h;传播方位角存在周期性振荡变化,振幅2.5°,振荡周期55分钟,传播方位角振荡平衡位置约为155°。(6) CSSAR全天空大气重力波成像仪观测数据非模糊功率谱和角度谱分析方法研究,并利用该方法对CSSAR全天空大气重力波成像仪2009年1月5日晚观测数据进行了谱分析。谱分析结果清晰地展现该晚观测时间段内所有重力波活动的主要特性:波长下限较短,西向分量明显大于东向分量等。(本文来源于《中国科学院研究生院(空间科学与应用研究中心)》期刊2011-05-31)

霍娟[8](2007)在《地基全天空成像系统云与气溶胶参数反演及其应用研究》一文中研究指出云是气象研究中的重要因子。云的参数化问题目前依然是气象模式研究的重点、难点。在全球与区域云特征以及云与气溶胶关系的研究中,卫星观测与地基观测均具有不可替代的重要作用。全天空可见光云天自动成像观测系统的成功开发与应用,提供了获取高时空分辨率全天空图像资料的手段。针对地基云、气溶胶全天空成像辐射遥感的潜在优越性,充分利用获得的云天成像辐射资料提供定量的云产品数据,当前需要研究并建立一套较好针对全天空图像的云识别模式算法。本论文利用全天空云图像资料结合模式运算,分析并建立了一个最优云识别以及一个有云情况下的气溶胶光学厚度反演算法,为地基云宏观及气溶胶观测提供新的手段和分析工具。论文中主要研究结果如下:1.对所用全天空数字相机的各项性能进行了标定实验和分析。分别检测了相机的暗电流特征、均匀性特征、线性特征和鱼眼镜头余弦特征,并做了几何标定以及灰度反演辐亮度的反演算式建立工作。从分析结果看,全天空成像系统中数字相机暗电流较小,对白天获取的图像影响不大。相同光源条件下成像灰度值呈现出一定的起伏特征,除去受实验光源影响较大的蓝通道外,红、绿两通道的均匀性在动态范围8 Bit条件下其标准偏差<3.0。通过控制相机快门速度、光圈大小以及光源强度变化的组合实验建立了一个由图像灰度反演相对辐亮度的算式,通过用相同时刻观测的全天空图像资料与CIMEL仪器观测结果对算式做了检验工作。结果表明相同时刻(或时间比较接近)的图像数据,经灰度反演算式运算后得到的辐亮度信息与同时刻观测的CIMEL绝对辐亮度值之间的比例值基本稳定,反演关系式较为理想和合理;在鱼眼镜头的余弦特征标定方面,分析得到鱼眼镜头随角度余弦变化的平均衰减系数。2.利用一维伪球面辐射传输模式LIBRADTRAN对全天空图像云识别阈值法的工作进行了数值模拟和分析。工作中综合分析了有云(云光学厚度逐步变化)和无云条件下的天空辐射亮度和蓝红通道辐射比值分布情况。并且利用数值模拟分析了太阳位置即太阳高度角变化时对于阈值判断的影响以及气溶胶的存在对于云识别阈值法的影响。结果表明,太阳高度角以及气溶胶光学厚度对于云识别的研究工作影响较大。阈值法对于气溶胶光学厚度较低的大气条件其云识别精度较高。而较多的气溶胶则容易引起光学厚度较低的云以及近地平天空的误判。因此,单一阈值法进行云识别具有一定的局限性,云识别算法精度的提高还需要借助其他的手段。3.利用SHDOM叁维辐射传输模式,模拟分析了不同云况条件下的天空辐亮度以及辐射比的分布特征,特别是详细分析了“非云”视场的辐射特征相对无云天空时的变化情况,一方面为云检测算法提供判断经验,另一方面借以了解一维模式运算结果对有云大气的适用范围。有云天空辐亮度分布情况与大气气溶胶光学厚度、云量、云光学厚度,太阳入射方向等参数密切相关。分析结果表明,大气气溶胶光学厚度越大,相同云况条件下所引起的“非云”视场的变化越大;单个单体云情况下,云量越大,变化越大;而当云体遮挡太阳位置时所产生的影响亦较大。就云体对周围空间的影响范围而言,近云体周围的“非云”视场上的变化较远离云体的那些空间大;位于迎向太阳一侧的“非云”视场上辐亮度值明显增加,背向太阳一侧的辐亮度值则有所降低。总体而言,对于那些远离云体的“非云”视场中辐亮度的变化程度主要集中在±5%之间。从辐射比的结果分析来看,相同状况下辐射比的变化程度较辐亮度的变化程度轻。同样地,除靠近云体的那些“非云”视场外,辐射比的变化亦是主要集中在±5%之间。4.以数值模式模拟分析结果为依据,综合运用FFT算法、对称法以及阈值法为全天空成像系统建立了一个云识别算法。该算法对云与“非云”的识别能力较强,能够对绝大多数的云象元进行准确的区分。在能见度好的大气条件下云的识别精度较高,误差较低。所建综合算法对于霾层较厚或是雾天情况下的云辨别能力明显增强。但该算法对部分天气条件下薄卷云的识别以及能见度低、气溶胶光学厚度较大时近地平天空的识别能力还有待改善。5.通过数值模拟分析了气溶胶光学厚度(AOD)与全天空图像上不同视场辐射比之间的关系。结果表明,在两种典型气溶胶类型条件下辐射比值随AOD变化都较为敏感。分析发现散射辐射比值与AOD值之间存在着指数(对数)关系。由此建立了一个由辐射比反演AOD的反演算式。并将全天空图像的AOD反演结果与同时刻CIMEL的AOD值进行了比对。受气溶胶类型差异等原因影响反演得到的AOD值相比CIMEL的AOD值存在一定的偏差,但反演结果在一定程度上反映出了实际AOD变化趋势。分析结果亦表明,运用辐射比方法反演AOD具有一定的可行性,并且对于有云天空获取AOD提供了一种新的方法。(本文来源于《中国科学院研究生院(大气物理研究所)》期刊2007-04-01)

霍娟[9](2002)在《全天空成像辐射仪对云和天气的地基遥感》一文中研究指出根据发展自动化云观测的目标,利用云和晴空大气在可见光/近红外、热红外多波段散射辐射和热辐射的不同特征,我们尝试建立一个多波段(可见/近、热红外)全天空成像辐射观测系统,进行全天空分波段成像辐射的获取,定量分析和特征识别,获得云量、云型、云底高信息,实现对云参数化信息的自动获取。本论文主要开展可见光波段的研究,论文内容主要包括叁个部分: 第一部分,简单介绍数字图像处理的基本概念和基本原理。说明了图像资料的采集情况。 第二部分,对全天空数字图像进行详细分析与研究,总结出基本的大气成像规律。一般晴好天气情况下,像素灰度值中蓝色成分占0.375以上的是蓝天,而小于0.345的是白云。气溶胶粒子含量丰富时,大气与云间的区别变小,规律不易寻找,在本文中采用了其它的手段进行分析。 第叁部分,依据分析所获得的大气成像规律,通过图像估算云量、辨别云型、分析辐射分布等。结果分析表明,云量的计算结果受能见度影响程度大,晴好天气下云量的计算同观测员记录比较误差在10%左右。同模式的计算结果相比,大气辐射分布分析虽然能够表现出辐射的分布状况,但是缺乏定量描述。文章最后还对叁个拍摄基地的大气图像各自的成像特性做了相互分析与比较。(本文来源于《南京气象学院》期刊2002-05-01)

吕达仁,霍娟,吕曜,陈英[10](2001)在《地基全天空成像辐射仪遥感的科学、技术问题与初步试验》一文中研究指出地基光学大气遥感是大气与环境遥感首先发展的一种手段,它在遥感大气气溶胶、大气微量气体等方面的作用一直得到重视,而其重要性还在全球卫星遥感占据主导地位的今天不但没有降低,由于其在定量准确性和连续性方面的不可替代而更为突出.同样对地面辐射的定量测量而言研究与应用需要的不仅是总辐射通量,而迫切需要其方向分布,即直接辐射和天空方向辐射定量分布.天空辐射的复杂性不仅来自晴空大气在不同太阳高度时的亮度分布复杂性,更来自千变万化的云的存在以及复杂的天气现象如雾、霾等.这一类统称为天气现象的观测项目是当前气象观测定量化和自动化方面最难解决的一类.综合以上需求,基于光学传感器技术、信息处理技术和现代大气物理,包括辐射传输物理和算法的进展.总结过去大气物理界在这方面的努力,作者提出开展全天空成像光谱辐射仪遥感研究.本文对这方面研究的意义、相关的科学和技术问题作初步分析,作为这项研究的起步,在全天空数字照相进行云量估计方面作了初步试验.(本文来源于《第十叁届全国遥感技术学术交流会论文摘要集》期刊2001-10-01)

全天空成像仪论文开题报告

(1)论文研究背景及目的

此处内容要求:

首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景,再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题,并提出你的论文准备的观点或解决方法。

写法范例:

云对大气的能量平衡和水汽循环有重要影响,在地球气候系统中扮演关键角色,因此详细了解云的辐射属性与图像属性具有重要意义。本项目旨在建立一套多波段全天空成像和辐射观测系统,测量太阳直接水平辐射、天空散射和全天空图像,为分析的云的属性提供数据来源。本项目设计并实现了一套多波段全天空成像和辐射观测系统,该系统主要由叁部分组成:多波段全天空成像和辐射观测仪器、仪器的校正标定系统和云端数据采集与管理系统。多波段全天空成像和辐射观测观测仪器以开源计算机系统Raspberry Pi3作为控制核心,单片机开源硬件Arduino DUE负责实时任务,同步获取全天空图像、太阳直接水平辐射、天空散射、环境温湿度、位置信息和仪器状态信息等并实时上传至云端数据采集与管理系统。仪器的校正标定系统以异步消息队列Celery为中心,实现了 Cosine校正、绝对校正、线性度校正、光谱校正、图像位置校正等多项校正标定的分布式应用和校正数据的集中化管理。云端数据采集与管理系统以开源的IOT平台PandoCloud为基础修改而来,在其核心层增加了分布式文件系统FastDFS并在接口层增加了文件上传接口以满足观测仪器全天空图片和影带扫描数据的大规模小文件存储需求。另外利用其API和Django框架开发了仪器数据的可视化和仪器的实时控制应用。本项目现阶段部署了 20台仪器,实际运行表明这套系统运行稳定,部署灵活,扩展方便,服务器端数据采集与管理系统运行至今无任何严重问题,观测仪器环境适应能力强且数据精度高,对于大气理论研究领域具有重要意义,对现代化的小规模设备的IOT组网与数据采集和管理以及上层应用服务架构具有参考价值。

(2)本文研究方法

调查法:该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。

观察法:用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。

实验法:通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。

文献研究法:通过调查文献来获得资料,从而全面的、正确的了解掌握研究方法。

实证研究法:依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。

定性分析法:对研究对象进行“质”的方面的研究,这个方法需要计算的数据较少。

定量分析法:通过具体的数字,使人们对研究对象的认识进一步精确化。

跨学科研究法:运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。

功能分析法:这是社会科学用来分析社会现象的一种方法,从某一功能出发研究多个方面的影响。

模拟法:通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。

全天空成像仪论文参考文献

[1].陶法,胡树贞,张雪芬.地基可见光/红外全天空成像仪数据融合[J].气象.2018

[2].王佳华.多波段全天空成像和辐射观测系统[D].武汉大学.2017

[3].周文君,牛生杰,许潇锋.全天空成像仪云量计算方法的改进[J].大气科学学报.2014

[4].丁宇宇,丁杰,周海,陈志宝,程序.基于全天空成像仪的光伏电站水平面总辐射预报[J].中国电机工程学报.2014

[5].张永宏,郝培培,张齐东,孙宁.新型地基全天空自动成像仪的研制[J].控制工程.2013

[6].周文君.全天空成像仪TSI-440云量计算方法的改进[D].南京信息工程大学.2012

[7].涂翠.全天空大气重力波成像仪研究[D].中国科学院研究生院(空间科学与应用研究中心).2011

[8].霍娟.地基全天空成像系统云与气溶胶参数反演及其应用研究[D].中国科学院研究生院(大气物理研究所).2007

[9].霍娟.全天空成像辐射仪对云和天气的地基遥感[D].南京气象学院.2002

[10].吕达仁,霍娟,吕曜,陈英.地基全天空成像辐射仪遥感的科学、技术问题与初步试验[C].第十叁届全国遥感技术学术交流会论文摘要集.2001

论文知识图

极光全天空成像仪所观测到的弥散...全天空成像仪年12月22日0900—1010UT期间叁波段...2.2毫米波雷达地物杂波对比(a.夏季...10可见光全天空成像仪照片Fig...全天空成像仪实物图

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全天空成像仪论文_陶法,胡树贞,张雪芬
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