1. Casus van stedelijke meteorologische monitoring en vroege waarschuwing
(I) Projectachtergrond
Bij meteorologische monitoring in een grote Australische stad heeft traditionele meteorologische observatieapparatuur bepaalde beperkingen wat betreft het monitoren van veranderingen in het wolkensysteem, neerslaggebieden en -intensiteit, en is het moeilijk om te voldoen aan de verfijnde meteorologische behoeften van de stad. Vooral in het geval van plotselinge, hevige convectieve weersomstandigheden is het onmogelijk om tijdig en nauwkeurig vroegtijdig te waarschuwen, wat een groot risico vormt voor de levens van stadsbewoners, het verkeer en de openbare veiligheid. Om de mogelijkheden van meteorologische monitoring en vroegtijdige waarschuwing te verbeteren, hebben de betrokken diensten hemelcamera's geïntroduceerd.
(II) Oplossing
Op verschillende plekken in de stad, zoals meteorologische observatiestations, daken van hoogbouw en andere open locaties, zijn meerdere hemelcamera's geïnstalleerd. Deze camera's maken gebruik van groothoeklenzen om in realtime beelden van de hemel vast te leggen, gebruiken beeldherkennings- en verwerkingstechnologie om de dikte, bewegingssnelheid en ontwikkelingstrend van wolken, enz. te analyseren en combineren deze met gegevens zoals meteorologische radar en satellietwolkbeelden. De gegevens worden gekoppeld aan het stedelijke meteorologische monitoring- en waarschuwingssysteem voor 24-uurs ononderbroken monitoring. Zodra er tekenen van afwijkend weer worden gevonden, geeft het systeem automatisch vroegtijdige waarschuwingen aan de relevante diensten en het publiek.
(III) Uitvoeringseffect
Nadat de hemelcamera in gebruik was genomen, werden de tijdigheid en nauwkeurigheid van stedelijke meteorologische monitoring en vroege waarschuwing aanzienlijk verbeterd. Tijdens een ernstige convectieve weersgebeurtenis werden de ontwikkeling en het bewegingspad van de wolken twee uur van tevoren nauwkeurig gemonitord, waardoor de stedelijke overstromingsbestrijding, verkeersomleidingen en andere afdelingen voldoende tijd hadden om te reageren. Vergeleken met het verleden 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. Case over de veiligheid van de luchthavenluchtvaart
(I) Projectachtergrond
Tijdens het opstijgen en landen van vluchten op een luchthaven in het oosten van de Verenigde Staten hebben de laaghangende bewolking, het zicht en andere meteorologische omstandigheden een grote impact. De oorspronkelijke meteorologische meetapparatuur is niet nauwkeurig genoeg om de meteorologische veranderingen in een klein gebied rond de luchthaven te monitoren. Bij laaghangende bewolking, mist en andere weersomstandigheden is het moeilijk om het zicht op de start- en landingsbaan nauwkeurig te beoordelen, wat het risico op vertragingen, annuleringen en zelfs ongevallen vergroot, wat de operationele efficiëntie en luchtvaartveiligheid van de luchthaven beïnvloedt. Om deze situatie te verbeteren, heeft de luchthaven een sky imager ingezet.
(II) Oplossing
Zeer nauwkeurige hemelcamera's zijn geïnstalleerd aan beide uiteinden van de landingsbaan van de luchthaven en op belangrijke locaties eromheen om meteorologische elementen zoals bewolking, zicht en neerslag boven en rond de luchthaven in realtime te monitoren en te analyseren. De beelden die de camera maakt, 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 kritische waarde van de start- en landingsnormen naderen of bereiken, stuurt het systeem onmiddellijk waarschuwingsinformatie naar de luchtverkeersleiding, luchtvaartmaatschappijen, enz. Dit biedt een basis voor besluitvorming over de luchtverkeersleiding en de vluchtplanning.
(III) Implementatie-effect
Na de installatie van de Sky Imager is de monitoringcapaciteit van de luchthaven voor complexe meteorologische omstandigheden aanzienlijk verbeterd. Bij laaghangende bewolking en mistig weer kan de visuele reikwijdte van de landingsbaan nauwkeuriger worden ingeschat, waardoor beslissingen over het opstijgen en landen van vluchten wetenschappelijker en redelijker zijn. De vertragingen zijn met 25% verminderd en het aantal geannuleerde vluchten vanwege meteorologische redenen is met 20% verminderd. Tegelijkertijd is de luchtvaartveiligheid effectief verbeterd, waardoor de reisveiligheid van passagiers en de normale operationele gang van zaken op de luchthaven zijn gewaarborgd.
3. Casus astronomische observatiehulponderzoek
(I) Projectachtergrond
Astronomische observaties bij een astronomisch observatorium in IJsland worden sterk beïnvloed door weersfactoren, met name bewolking, die het observatieplan ernstig kunnen verstoren. Traditionele weersvoorspellingen zijn moeilijk nauwkeurig te voorspellen op korte termijn, waardoor observatieapparatuur vaak ongebruikt blijft en wacht. Dit vermindert de observatie-efficiëntie en beïnvloedt de voortgang van wetenschappelijk onderzoek. Om de effectiviteit van astronomische observaties te verbeteren, maakt het observatorium gebruik van een hemelcamera ter ondersteuning van de observatie.
(II) Oplossing
De hemelcamera is geïnstalleerd in een open ruimte van het astronomisch observatorium om in realtime hemelbeelden te maken en de bewolking te analyseren. Door de koppeling met astronomische observatieapparatuur wordt de hemelcamera automatisch gestart voor observatie wanneer deze detecteert dat er minder wolken in het observatiegebied zijn en de weersomstandigheden geschikt zijn. Als de wolkenlaag toeneemt of er andere ongunstige weersomstandigheden optreden, wordt de observatie tijdig stopgezet en wordt er een vroegtijdige waarschuwing afgegeven. Tegelijkertijd worden de langetermijngegevens van de hemelbeelden opgeslagen en geanalyseerd, en worden de weersveranderingspatronen van de observatiepunten samengevat als referentie voor het opstellen van observatieplannen.
(III) Implementatie-effect
Nadat de hemelcamera in gebruik was genomen, nam de effectieve observatietijd van het astronomische observatorium met 35% toe en werd de benuttingsgraad van de observatieapparatuur aanzienlijk verbeterd. Onderzoekers kunnen geschikte observatiemomenten tijdiger vastleggen, meer hoogwaardige astronomische observatiegegevens verkrijgen en nieuwe wetenschappelijke onderzoeksresultaten behalen op het gebied van sterevolutie en sterrenstelselonderzoek, wat de ontwikkeling van astronomisch onderzoek effectief heeft bevorderd.
De hemelbeeldgenerator vervult zijn functie door hemelbeelden te verzamelen, te verwerken en te analyseren. Ik zal gedetailleerd uiteenzetten hoe je beelden verkrijgt, meteorologische elementen analyseert en resultaten genereert vanuit de twee aspecten van hardwarecompositie en softwarealgoritme, en het werkingsprincipe aan je uitleggen.
De hemelbeeldsensor monitort voornamelijk 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. Het opnamebereik van sommige apparatuur kan een ringbereik van 360° bereiken, zodat informatie zoals wolken en lichtstralen in de lucht volledig kan worden vastgelegd. De lens convergeert licht op de beeldsensor (zoals een CCD- of CMOS-sensor), waarna de sensor het lichtsignaal omzet in een elektrisch of digitaal signaal om de initiële beeldacquisitie te voltooien.
Beeldvoorbewerking: De verzamelde originele afbeelding kan problemen bevatten zoals ruis en ongelijkmatig licht, en voorbewerking is vereist. Beeldruis wordt verwijderd met een filteralgoritme, en het beeldcontrast en de helderheid worden aangepast door histogram-equalisatie en andere methoden om de helderheid van objecten, zoals wolken, in de afbeelding te verbeteren voor verdere analyse.
Wolkendetectie en -identificatie: Gebruik beeldherkenningsalgoritmen om voorbewerkte beelden te analyseren en wolkengebieden te identificeren. Veelgebruikte methoden zijn onder andere algoritmen op basis van drempelsegmentatie, die geschikte drempelwaarden instellen om wolken van de achtergrond te onderscheiden op basis van de verschillen in grijstinten, kleur en andere kenmerken tussen wolken en de hemelachtergrond; en algoritmen op basis van machine learning, die een grote hoeveelheid gelabelde hemelbeelddata trainen zodat het model de karakteristieke wolkenpatronen kan leren en zo wolken nauwkeurig kan identificeren.
Meteorologische elementenanalyse:
Berekening van wolkenparameters: Na het identificeren van wolken, analyseer parameters zoals de dikte, oppervlakte, bewegingssnelheid en richting van de wolken. Door beelden van verschillende tijdstippen te vergelijken, berekent u de verandering in de positie van de wolken en leidt u vervolgens de bewegingssnelheid en -richting af. Schat de dikte van de wolken op basis van de grijswaarden- of kleurinformatie van de wolken in de afbeelding, gecombineerd met het atmosferische stralingstransmissiemodel.
Zichtbaarheidsbeoordeling: Schat de atmosferische zichtbaarheid door de helderheid, het contrast en andere kenmerken van verre scènes in de afbeelding te analyseren, in combinatie met het atmosferische verstrooiingsmodel. Als de verre scènes in de afbeelding wazig zijn en het contrast laag is, betekent dit dat de zichtbaarheid slecht is.
Beoordeling van weersverschijnselen: Naast wolken kunnen hemelfotografen ook andere weersverschijnselen identificeren. Door bijvoorbeeld te analyseren of er regendruppels, sneeuwvlokken en andere weerkaatste lichtelementen in de afbeelding voorkomen, is het mogelijk om te bepalen of er sprake is van neerslagweer; op basis van de kleur van de lucht en de veranderingen in het licht kan worden vastgesteld of er weersverschijnselen zoals onweer en mist zijn.
Gegevensverwerking en -uitvoer: De geanalyseerde meteorologische elementgegevens, zoals wolken en zicht, worden geïntegreerd en uitgevoerd in de vorm van visuele grafieken, gegevensrapporten, enz. Sommige hemelbeeldvormers ondersteunen ook gegevensfusie met andere meteorologische bewakingsapparatuur (zoals weerradars en weerstations) om uitgebreide meteorologische informatiediensten te bieden voor toepassingsscenario's 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 de principes van verschillende soorten apparatuur, laat het mij dan gerust weten.
Honde Technology Co., LTD.
Telefoon: +86-15210548582
Email: info@hondetech.com
Bedrijfswebsite:www.hondetechco.com
Plaatsingstijd: 19 juni 2025