1. Casus van stedelijke meteorologische monitoring en vroegtijdige waarschuwing
(I) Projectachtergrond
In een grote Australische stad kent de traditionele meteorologische meetapparatuur beperkingen bij het monitoren van veranderingen in het wolkensysteem, neerslaggebieden en -intensiteit. Het is daardoor moeilijk om te voldoen aan de hoge eisen van de stad op het gebied van meteorologische dienstverlening. Vooral bij plotselinge, hevige onweersbuien is het onmogelijk om tijdig en nauwkeurig waarschuwingen te geven, wat een groot risico vormt voor de levens van stadsbewoners, het verkeer en de openbare veiligheid. Om de mogelijkheden voor meteorologische monitoring en waarschuwingen te verbeteren, hebben de relevante instanties luchtfotografen geïntroduceerd.
(II) Oplossing
Op verschillende plekken in de stad, zoals meteorologische observatiestations, daken van hoge gebouwen en andere open locaties, zijn meerdere hemelcamera's geïnstalleerd. Deze camera's gebruiken groothoeklenzen om realtime beelden van de hemel vast te leggen. Met behulp van beeldherkenning en -verwerkingstechnologie worden de dikte, bewegingssnelheid en ontwikkelingstrend van wolken geanalyseerd, enzovoort. Deze gegevens worden gecombineerd met data van bijvoorbeeld meteorologische radar en satellietbeelden van wolken. De data worden gekoppeld aan het stedelijk meteorologisch monitorings- en waarschuwingssysteem voor 24-uurs ononderbroken monitoring. Zodra er tekenen van abnormaal weer worden gedetecteerd, geeft het systeem automatisch een waarschuwing af aan de relevante afdelingen en het publiek.
(III) Implementatie-effect
Na de ingebruikname van de hemelcamera zijn de tijdigheid en nauwkeurigheid van stedelijke meteorologische monitoring en vroegtijdige waarschuwingen aanzienlijk verbeterd. Tijdens een zware convectieve weersgebeurtenis werden de ontwikkeling en de beweging van wolken 2 uur van tevoren nauwkeurig in kaart gebracht, waardoor de gemeentelijke diensten voor waterbeheer, verkeersomleidingen en andere zaken voldoende tijd hadden om te reageren. Vergeleken met vroeger is de nauwkeurigheid van meteorologische waarschuwingen met 30% toegenomen en is de tevredenheid van het publiek over de meteorologische diensten gestegen van 70% naar 85%, waardoor de economische verliezen en het aantal slachtoffers als gevolg van meteorologische rampen effectief zijn verminderd.
2. Casus voor de waarborging van de luchtvaartveiligheid op een luchthaven
(I) Projectachtergrond
Tijdens het opstijgen en landen van vliegtuigen op een vliegveld in het oosten van de Verenigde Staten hebben laaghangende bewolking, zichtbaarheid en andere meteorologische omstandigheden een grote invloed. De bestaande meteorologische meetapparatuur is niet nauwkeurig genoeg om de meteorologische veranderingen in een klein gebied rond het vliegveld te monitoren. Bij laaghangende bewolking, mist en andere weersomstandigheden is het moeilijk om de zichtbaarheid op de landingsbaan nauwkeurig in te schatten, wat het risico op vluchtvertragingen, annuleringen en zelfs ongelukken vergroot en de operationele efficiëntie en vliegveiligheid van het vliegveld beïnvloedt. Om deze situatie te verbeteren, heeft het vliegveld een sky imager in gebruik genomen.
(II) Oplossing
Aan beide uiteinden van de landingsbaan en op belangrijke locaties eromheen zijn zeer nauwkeurige camera's geïnstalleerd om meteorologische elementen zoals bewolking, zichtbaarheid en neerslag boven en rond de luchthaven in realtime te monitoren en analyseren. De beelden die door de camera's worden gemaakt, worden via een speciaal netwerk naar het meteorologisch centrum van de luchthaven verzonden en gecombineerd met gegevens van andere meteorologische apparatuur om een meteorologische situatiekaart van het luchthavengebied te genereren. Wanneer de meteorologische omstandigheden de kritieke waarden voor opstijgen en landen naderen of bereiken, geeft het systeem onmiddellijk waarschuwingsinformatie af aan de luchtverkeersleiding, luchtvaartmaatschappijen, enz., wat een basis vormt voor besluitvorming door de luchtverkeersleiding en de vluchtplanning.
(III) Implementatie-effect
Na de installatie van de sky imager is het vermogen van de luchthaven om complexe meteorologische omstandigheden te monitoren aanzienlijk verbeterd. Bij laaghangende bewolking en mist kan het zicht op de landingsbaan nauwkeuriger worden ingeschat, waardoor beslissingen over opstijgen en landen wetenschappelijker en weloverwogener worden genomen. Het aantal vluchtvertragingen is met 25% gedaald en het aantal geannuleerde vluchten vanwege weersomstandigheden met 20%. Tegelijkertijd is de vliegveiligheid aanzienlijk verbeterd, wat de reisveiligheid van passagiers en de normale gang van zaken op de luchthaven waarborgt.
3. Onderzoekscase voor ondersteunende astronomische observaties
(I) Projectachtergrond
Bij het uitvoeren van astronomische waarnemingen in een astronomisch observatorium in IJsland zijn de weersomstandigheden, met name de bewolking, van groot belang voor de voortgang van de waarnemingen. Traditionele weersvoorspellingen zijn lastig om kortetermijnveranderingen in het weer op de waarnemingslocatie nauwkeurig te voorspellen, waardoor de apparatuur vaak ongebruikt blijft. Dit vermindert de efficiëntie van de waarnemingen en belemmert de voortgang van het wetenschappelijk onderzoek. Om de effectiviteit van astronomische waarnemingen te verbeteren, maakt het observatorium gebruik van een hemelbeeldvormer.
(II) Oplossing
De hemelcamera is geïnstalleerd in een open ruimte van het astronomisch observatorium om realtime hemelbeelden vast te leggen en de bewolking te analyseren. Door de koppeling met astronomische observatieapparatuur wordt deze automatisch gestart wanneer de hemelcamera detecteert dat er weinig bewolking is in het observatiegebied en de weersomstandigheden geschikt zijn. Als de bewolking toeneemt of andere ongunstige weersomstandigheden optreden, wordt de observatie tijdig onderbroken en wordt een waarschuwing afgegeven. Tegelijkertijd worden de langetermijngegevens van de hemelbeelden opgeslagen en geanalyseerd, en worden de weersveranderingspatronen van de observatiepunten samengevat om een referentie te bieden voor het opstellen van observatieplannen.
(III) Implementatie-effect
Na de ingebruikname van de hemelcamera is de effectieve observatietijd van het astronomisch observatorium met 35% toegenomen en is de benutting van de observatieapparatuur aanzienlijk verbeterd. Onderzoekers kunnen nu sneller geschikte observatiemogelijkheden benutten, hoogwaardigere astronomische observatiegegevens verkrijgen en nieuwe wetenschappelijke resultaten behalen op het gebied van stellaire evolutie en sterrenstelselonderzoek, wat de ontwikkeling van astronomisch onderzoek effectief heeft bevorderd.
De hemelcamera vervult zijn functie door hemelbeelden te verzamelen, te verwerken en te analyseren. Ik zal in detail uitleggen hoe beelden worden verkregen, meteorologische elementen worden geanalyseerd en resultaten worden gegenereerd, zowel vanuit het perspectief van de hardware als van het software-algoritme, en het werkingsprincipe toelichten.
De hemelcamera monitort hoofdzakelijk de hemelcondities en meteorologische elementen door middel van optische beeldvorming, beeldherkenning en data-analyse. Het werkingsprincipe is als volgt:
Beeldacquisitie: De hemelcamera is uitgerust met een groothoeklens of een fisheye-lens, waarmee panoramische beelden van de hemel met een grotere kijkhoek kunnen worden vastgelegd. Sommige apparaten hebben een opnamebereik van 360°, waardoor informatie zoals wolken en lichtgloed volledig kan worden vastgelegd. De lens bundelt het licht op de beeldsensor (zoals een CCD- of CMOS-sensor), die het lichtsignaal omzet in een elektrisch signaal of een digitaal signaal om de initiële beeldacquisitie te voltooien.
Beeldvoorverwerking: De verzamelde originele afbeelding kan problemen bevatten zoals ruis en ongelijkmatige belichting, waardoor voorverwerking noodzakelijk is. Beeldruis wordt verwijderd met behulp van een filteralgoritme en het contrast en de helderheid van de afbeelding worden aangepast met behulp van histogramvereffening en andere methoden om de scherpte van objecten zoals wolken in de afbeelding te verbeteren voor verdere analyse.
Wolkendetectie en -identificatie: Gebruik beeldherkenningsalgoritmen om voorbewerkte afbeeldingen te analyseren en wolkengebieden te identificeren. Gangbare methoden zijn onder andere drempelwaardesegmentatiealgoritmen, die geschikte drempelwaarden instellen om wolken van de achtergrond te scheiden op basis van de verschillen in grijswaarden, kleur en andere kenmerken tussen wolken en de lucht; en machine learning-algoritmen, die een grote hoeveelheid gelabelde luchtfoto's trainen zodat het model de karakteristieke patronen van wolken kan leren en zo wolken nauwkeurig kan identificeren.
Analyse van meteorologische elementen:
Berekening van wolkenparameters: Na het identificeren van wolken worden parameters zoals wolkendikte, oppervlakte, bewegingssnelheid en -richting geanalyseerd. Door beelden van verschillende tijdstippen te vergelijken, wordt de verandering in de positie van de wolken berekend en vervolgens de bewegingssnelheid en -richting afgeleid. De wolkendikte wordt geschat op basis van de grijswaarden of kleurinformatie van de wolken in het beeld, in combinatie met het atmosferische stralingstransmissiemodel.
Zichtbaarheidsbeoordeling: Schat de atmosferische zichtbaarheid in door de helderheid, het contrast en andere kenmerken van verre objecten in de afbeelding te analyseren, in combinatie met het atmosferische verstrooiingsmodel. Als de verre objecten in de afbeelding wazig zijn en het contrast laag is, betekent dit dat de zichtbaarheid slecht is.
Beoordeling van weersverschijnselen: Naast wolken kunnen luchtfotografen ook andere weersverschijnselen identificeren. Door bijvoorbeeld te analyseren of er regendruppels, sneeuwvlokken en andere weerkaatsende lichtverschijnselen in de afbeelding aanwezig zijn, kan worden vastgesteld of er neerslag is. Aan de hand van de kleur van de lucht en de veranderingen in het licht kan worden bepaald of er weersverschijnselen zoals onweer en mist aanwezig zijn.
Gegevensverwerking en -uitvoer: De geanalyseerde meteorologische gegevens, zoals bewolking en zichtbaarheid, worden geïntegreerd en weergegeven in de vorm van grafieken, rapporten, enzovoort. Sommige systemen voor het maken van luchtfoto's ondersteunen ook datafusie met andere meteorologische meetapparatuur (zoals weerradars en weerstations) om uitgebreide meteorologische informatie te leveren voor toepassingen zoals weersvoorspellingen, luchtvaartveiligheid en astronomische observaties.
Als u meer wilt weten over de details van de principes van een bepaald onderdeel van de hemelcamera, of over de verschillen in principes tussen verschillende soorten apparatuur, aarzel dan niet om contact met mij op te nemen.
Honde Technology Co., LTD.
Tel: +86-15210548582
Email: info@hondetech.com
Bedrijfswebsite:www.hondetechco.com
Geplaatst op: 19 juni 2025