留言板

尊敬的读者、作者、审稿人, 关于本刊的投稿、审稿、编辑和出版的任何问题, 您可以本页添加留言。我们将尽快给您答复。谢谢您的支持!

姓名
邮箱
手机号码
标题
留言内容
验证码

双亮度差方法测量白天气象能见度时的误差分析

吕伟涛 陶善昌 谭涌波

吕伟涛, 陶善昌, 谭涌波. 双亮度差方法测量白天气象能见度时的误差分析. 应用气象学报, 2005, 16(5): 619-628..
引用本文: 吕伟涛, 陶善昌, 谭涌波. 双亮度差方法测量白天气象能见度时的误差分析. 应用气象学报, 2005, 16(5): 619-628.
Lu Weitao, Tao Shanchang, Tan Yongbo. Error analyses of daytime meteorological visibility measurement using dual differential luminance algorithm. J Appl Meteor Sci, 2005, 16(5): 619-628.
Citation: Lu Weitao, Tao Shanchang, Tan Yongbo. Error analyses of daytime meteorological visibility measurement using dual differential luminance algorithm. J Appl Meteor Sci, 2005, 16(5): 619-628.

双亮度差方法测量白天气象能见度时的误差分析

资助项目: 

国家自然科学基金项目 49975005

ERROR ANALYSES OF DAYTIME METEOROLOGICAL VISIBILITY MEASUREMENT USING DUAL DIFFERENTIAL LUMINANCE ALGORITHM

  • 摘要: 对数字摄像能见度观测系统采用双亮度差方法测量白天气象能见度时非标准观测条件引起的误差进行理论分析, 并给出了相应的误差控制措施。结果表明:对于正南、正北方地平线附近天空亮度的分布, 除了天空布满均匀云层和晴天的中午较为均匀以外, 其他时刻垂直相对梯度都较大, 通常在4%/°~10%/°范围内, 而水平相对梯度大多较小, 低于2%/°;不同组的目标-背景视线方向不一致是不容忽视的一个误差源, 为了限制和最大程度地减小其不利影响, 最好选择具有相同视线仰角的目标物和天空背景, 且视线方位角的差异越小越好;可对目标物两侧的天空背景的亮度进行测量, 内插获得与目标物视线方向一致的天空背景的亮度;视线方向上气柱照明不均匀会导致测量误差且人工无法调控, 应尽量选择下垫面特性较为均匀的观测场地, 通过多次采样平均在一定程度上能够减小其影响, 也可实时监测视野范围内场地和天空的亮度分布, 识别较差的照明状况以免获得误差较大的观测记录;利用树木、草丛、山体、墙壁和窗户等暗目标物难以满足双亮度差方法对观测条件的要求, 最好采用反射率足够低的人工实用黑体目标物。
  • 图  1  相对误差ΔVd/VdrdlX的变化

    图  2  SBDART计算得到的12月5日16 :00(北京时, 下同)合肥地区正南方地平线附近(31.5°N, 117.15°E)天空亮度相对梯度分布(单位:%/°)

    (a)rgh(Vd=1 km), (b)rgv(Vd=1 km), (c)rgh(Vd=10 km), (d)rg v(Vd=10 km)

    图  3  气柱照明条件不均匀造成的能见度测量值的相对误差

    图  4  rdlBin1-0/Bg-0的变化

  • [1] Doerfel S.Apparatus and Method for Monitoring and Reporting Weather Conditions.United States Patent, 2001, No. US 6208938 B1.
    [2] Middleton W E K.Vision Th rough the Atmosphere.Toronto :University of Toronto Press, 1952.60~82.
    [3] Legal T, Legal L, Lehn W.Measuring Visibility Using Digit al Remote Video Cameras.The 9th Symposium on Meteorological Observations and Instrumentation.American Meteorological Society, 1994.87~89.
    [4] Xie Xingsheng, Tao S hanchang, Zhou Xiuji.Measuring visibility using digital photography.Chinese Science Bulletin,199944(12):1130~1134. doi:  10.1007/BF02886142
    [5] Gazzi M, Vicentini V, Bonafé U.A field experiment on contrast reduction law.Atmos Environ,199428(5):901~907. doi:  10.1016/1352-2310(94)90248-8
    [6] 吕伟涛, 陶善昌, 刘亦风, 等.基于数字摄像技术测量气象能见度———双亮度差方法和试验研究.大气科学,200428(4):559~570. http://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-DQXK200404007.htm
    [7] VAISALA.Visibili ty Met er FD12 User' s Guide.1997.8~9.
    [8] 曾书儿, 王改利.能见度的观测及其仪器.应用气象学报,199910(2):207~212. http://qikan.camscma.cn/jams/ch/reader/view_abstract.aspx?file_no=19990259&flag=1
    [9] Allard D, Tombach I.The effects of non-standard condition on visibility measurement.Atmos Environ,198115(10/ 11):1847~1857.
    [10] Horvath H.Atmospheric visibility.Atmos Environ,198115(10/ 11):1785~1796.
    [11] Malm W, Pitchford M, Pitchford A.Sit e specific factors influencing the visual range calculated from teleradiom eter measurement s.Atmos Environ,198216(10):2323~2333. doi:  10.1016/0004-6981(82)90118-4
    [12] Gorraiz J, Horvath H.Influence of nonuniform ground reflectance on horizontal visibility.Appl Opt,198322(23): 3684~3689. doi:  10.1364/AO.22.003684
    [13] 毛节泰, 李建国.气象能见度与望远光度计.大气科学,19848(2):170~177. http://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-DQXK198402006.htm
    [14] 吕伟涛, 陶善昌.CC D数字摄像系统光学特性的一种标定方法.光学技术,200127(2):109~112. http://d.wanfangdata.com.cn/Periodical/gxjs200102018
    [15] 周秀骥, 陶善昌, 姚克亚.高等大气物理学.北京:气象出版社, 1991.901~907.
    [16] Ricchiazzi P, Yang S, Gautier C, et al.SBDART :A research and teaching software tool for plane-parallel radiative transfer in the earth' s atmosphere.Bull Amer Meteoro Soc,199879(10):2101~2114. doi:  10.1175/1520-0477(1998)079<2101:SARATS>.0.CO;2
    [17] 王松皋, 胡筱欣, 王维和, 等译.Elachi C.遥感的物理学和技术概论.北京:气象出版社, 1995.49~56.
    [18] 吕伟涛, 陶善昌, 谭涌波, 等.数字摄像能见度观测系统中实用黑体技术的应用.应用气象学报,200314(6):691~699. http://qikan.camscma.cn/jams/ch/reader/view_abstract.aspx?file_no=20030687&flag=1
  • 加载中
图(4)
计量
  • 摘要浏览量:  3212
  • HTML全文浏览量:  725
  • PDF下载量:  1851
  • 被引次数: 0
出版历程
  • 收稿日期:  2005-04-14
  • 修回日期:  2005-08-11
  • 刊出日期:  2005-10-31

目录

    /

    返回文章
    返回