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双光路能见度测量方法和试验

杜传耀 马舒庆 杨玲 张春波

杜传耀, 马舒庆, 杨玲, 等. 双光路能见度测量方法和试验. 应用气象学报, 2014, 25(5): 610-617..
引用本文: 杜传耀, 马舒庆, 杨玲, 等. 双光路能见度测量方法和试验. 应用气象学报, 2014, 25(5): 610-617.
Du Chuanyao, Ma Shuqing, Yang Ling, et al. Dual optical path visibility system measuring method and experiment. J Appl Meteor Sci, 2014, 25(5): 610-617.
Citation: Du Chuanyao, Ma Shuqing, Yang Ling, et al. Dual optical path visibility system measuring method and experiment. J Appl Meteor Sci, 2014, 25(5): 610-617.

双光路能见度测量方法和试验

资助项目: 

公益性行业 (气象) 科研专项 GYHY201106047

详细信息
    通信作者:

    杜传耀, email: duchuanyao@126.com

Dual Optical Path Visibility System Measuring Method and Experiment

  • 摘要: 双光路能见度测量系统是一种基于CCD (Charge-Coupled Device) 数字摄像和光在大气中衰减理论的能见度测量系统,首先设置远、近两个固定距离的特性相同的目标光源和背景装置,然后通过CCD拍摄所设置的目标光源和背景,拍摄的图像由1394数据线和图像采集卡传输到计算机,通过数字图像处理获取目标光源和背景的灰度信息,最终利用相应的算法计算能见度。试验表明:双光路能见度测量系统和透射式能见度仪对比偏差随能见度的升高而升高,而与前向散射式能见度仪对比偏差随能见度的升高有小幅降低,通过白天和夜晚数据对比可知,白天太阳光的影响已基本消除。
  • 图  1  双光路能见度测量系统试验平台

    Fig. 1  Dual optical path visibility system experimental platform

    图  2  双光路能见度反演模型

    Fig. 2  Dual optical path visibility inversion model

    图  3  不同方法测量能见度结果对比

    (a) 2013年6月8日低能见度对比, (b) 2013年6月13日白天中能见度对比, (c) 2013年6月13日夜晚高能见度对比

    Fig. 3  Visibility comparison by different measuring methods

    (a) low visibility comparison diagram on 8 June 2013, (b) medium daytime visibility comparison diagram on 13 June 2013, (c) high visibility comparison diagram on 13 June 2013

    表  1  双光路能见度测量系统与其他方法对比

    Table  1  Comparison between dual optical path visibility system and the other methods

    参数 低能见度 中能见度 高能见度 白天 夜晚
    与前向散射式能见度仪均方根偏差/m 299 620 750 780 790
    与前向散射式能见度仪均方根相对偏差/% 16.0 15.0 14.8 15.2 15.4
    与前向散射式能见度仪平均偏差/m -185 -400 -525 -380 -402
    与前向散射式能见度仪平均相对偏差/% -14.0 -11.0 -9.8 -14.0 -15.0
    与前向散射式能见度仪相关系数 0.93 0.79 0.75 0.88 0.85
    与透射式能见度仪均方根偏差/m 180 625 730 670 640
    与透射式能见度仪均方根相对偏差/% 10.8 13.0 17.0 15.5 14.8
    与透射式能见度仪平均偏差/m 26 237 260 250 220
    与透射式能见度仪平均相对偏差/% 1.3 8.0 9.2 11.0 10.0
    与透射式能见度仪相关系数 0.91 0.81 0.72 0.87 0.89
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    表  2  能见度消光系数与光强的关系

    Table  2  Relationship between visibility extinction coefficient and light intensity

    光学视程/km 消光系数 光强
    0.05 78.24046011 0.020008114
    0.1 39.12023005 0.141450040
    0.2 19.56011503 0.376098445
    0.5 7.824046011 0.676270768
    1 3.912023005 0.822356837
    2 1.956011503 0.906838926
    3 1.304007668 0.936886043
    4 0.978005751 0.952280907
    5 0.782404601 0.961638985
    6 0.652003834 0.967928739
    7 0.558860429 0.972446591
    8 0.489002876 0.975848814
    9 0.434669223 0.978503214
    10 0.391202301 0.980631932
    下载: 导出CSV
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出版历程
  • 收稿日期:  2013-11-04
  • 修回日期:  2014-05-20
  • 刊出日期:  2014-09-30

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