Способ определения балла облачности

Авторы патента:

G01W1/04 - дающие отдельные показания измеряемых величин

Владельцы патента RU 2525625:

Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт мониторинга климатических и экологических систем Сибирского отделения Российской академии наук (ИМКЭС СО РАН) (RU)

Изобретение относится к области метеорологии и касается способа определения общего балла облачности. Для определения общего балла облачности получают цветное полутоновое изображение всего небосвода в видимой области спектра и для всех точек изображения проводят сравнение значений цветовых компонент. Если значение синей компоненты больше значения и красной и зеленой компоненты, то точке присваивается значение «синева неба». Если значение синей компоненты меньше значения или красной или зеленой компоненты, то точке присваивается значение «несинева неба». Общий балл облачности определяется как относительное количество точек изображения, которым присвоено значение «несинева неба». Технический результат заключается в повышении достоверности и точности измерений.

Изобретение относится к метеорологии и может быть использовано для определения балла облачности.

Известен способ определения балла облачности [1, 2], заключающийся в получении бинарного изображения путем сравнения всех ячеек кадра полутонового изображения всего небосвода, получаемого с помощью инфракрасного радиометра в диапазоне 8-13 мкм, с некоторым пороговым значением энергетической яркости, разделяющим облака и безоблачное небо. Величина порогового значения при этом определяется с учетом минимального значения энергетической яркости кадра и предела изменения яркости безоблачного неба и зависит от угла визирования. Кроме того, требуется учитывать профиль температуры окружающей среды. Недостатком данного способа является сложность определения порогового значения бинаризации кадра, а также высокая стоимость изготовления и эксплуатации сканирующего инфракрасного радиометрического комплекса.

Задачей, на решение которой направлено данное изобретение, является исключение влияния высоты, типа и количества облачности и зенитного угла наблюдения на точность измерений, а также удешевление стоимости изготовления и эксплуатации регистрирующей аппаратуры и упрощение процесса определения общего балла облачности.

Технический результат - повышение достоверности и точности измерений и расширение функциональных возможностей метеорологических наблюдений.

Указанный технический результат при осуществлении изобретения достигается тем, что получают полутоновое изображение всего небосвода, которое преобразуют в бинарное несущее информацию о закрытых и незакрытых участках небосвода.

В отличие от известного, в предлагаемом способе получают цветное полутоновое изображение всего небосвода посредством цветного фотоприемника в видимой области спектра, которое преобразуют в бинарное следующим образом. Яркость каждой точки цветного изображения можно представить как:

Y=aR+bG+cB,

где Y - яркость точки,

R, G, В - красная, зеленая и синяя компоненты точки,

а, b, c - весовые коэффициенты.

Точке исходного изображения присваивают значение "синева неба", если значение ее синей компоненты сВ больше значения и красной компоненты aR и зеленой компоненты bG. Точке изображения присваивается значение "несинева неба", если значение ее синей компоненты сВ ниже, чем значение или красной компоненты aR или зеленой компоненты bG. Таким образом, формируют бинарное изображение, несущее информацию о закрытых и незакрытых участках всего небосвода. При этом общий балл облачности определяют как относительное количество точек бинарного изображения всего небосвода, которым присвоено значение "несинева неба".

Сравнение заявляемого способа с прототипом позволило установить соответствие их условию "новизна". При сравнении заявляемого способа с другими известными техническими решениями не выявлены сходные признаки, что позволяет сделать вывод о соответствии условию "изобретательский уровень".

Пример. Посредством телевизионной камеры, снабженной широкоугольным объективом с углом зрения, близким к 180° ("рыбий глаз"), получают цветное полутоновое изображение всего небосвода в цифровом формате. Затем анализируют яркость Y каждой точки изображения всего небосвода, описываемой формулой (1), и формируют бинарное изображение по следующей формуле:

Значение I_blue= 0 соответствует значению "несинева неба", а значение I_blue=1 значению "синева неба". В заключение определяют общий балл облачности как относительное количество точек изображения всего небосвода со значением "несинева неба".

Преимущество изобретения состоит в том, что точность измерения общего балла облачности не зависит от высоты, типа и количества облачности и зенитного угла наблюдения. Другим преимуществом изобретения является использование недорогой регистрирующей аппаратуры и несложный процесс определения общего балла облачности, что позволяет проводить измерения в режиме реального времени.

Использованные источники

1. Артюхов А.В., Третьяков Н.Д., Якименко И.В. "Определение балла и формы облачности на основе векторов признаков" // Математическая морфология. Электронный математический и медико-биологический журнал. Т.9. - Вып.2, 2010.

2. Устройство распознавания форм облачности: Патент на изобретение №2331853, Россия, G01J 3/06.

Способ определения общего балла облачности, по которому получают полутоновое изображение всего небосвода, которое преобразуют в бинарное, несущее информацию о закрытых и незакрытых участках всего небосвода, отличающийся тем, что изображение всего небосвода получают цветным в видимой области спектра, а для получения бинарного изображения яркость каждой точки цветного изображения представляют согласно аддитивной модели синтеза света как:
Y=aR+bG+cB,
где Y - яркость точки,
R, G, В - красная, зеленая и синяя компоненты точки,
а, b, c - весовые коэффициенты;
при этом величину яркости точки изображения Y не учитывают, а сравнивают между собой цветовые компоненты точки, и если значение ее синей компоненты cB больше значения и красной aR и зеленой bG компоненты, то точке исходного изображения присваивают значение "синева неба", а если значение ее синей компоненты сВ ниже, чем значение или красной аR или зеленой bG компоненты, то точке изображения присваивается значение "несинева неба", при этом общий балл облачности определяют как относительное количество точек бинарного изображения всего небосвода, которым присвоено значение "несинева неба".

Изобретение относится к области метеорологии, а более конкретно - к способам определения характеристик слабо рассеивающей атмосферы. Согласно способу осуществляют посылку в атмосферу световых импульсов из точек, разнесенных в пространстве, по пересекающимся трассам зондирования, проходящим по неколлинеарным направлениям.

Буй для определения характеристик морских ветровых волн // 2490679

Изобретение относится к области океанографии и может быть использовано для определения характеристик морских ветровых волн. .

Способ определения прироста толщины снежного покрова на лавиноопасных склонах // 2476912

Изобретение относится к области метеорологии и может быть использовано для дистанционного контроля прироста толщины снежного покрова на лавиноопасных склонах. .

Способ дистанционного измерения скорости ветра // 2469361

Изобретение относится к области метеорологического приборостроения. .

Способ определения прозрачности атмосферы // 2439626

Изобретение относится к области метеорологии и может быть использовано при определении характеристик атмосферы. .

Датчик ночной облачности // 2436133

Изобретение относится к метеорологическим приборам и может быть использовано для обеспечения работы наземных оптических средств и астрономических установок в автоматическом режиме.

Устройство для определения характеристик морских ветровых волн // 2432589

Изобретение относится к области гидрометеорологии и может быть использовано для определения характеристик морских ветровых волн. .

Способ определения прозрачности атмосферы // 2395106

Изобретение относится к области метеорологии и может быть использовано для определения прозрачности атмосферы. .

Устройство для определения характеристик морских ветровых волн // 2328757

Изобретение относится к гидрометеорологии, а более конкретно для измерения гидрометеорологических параметров посредством средств регистрации, размещенных на буях.

Способ обнаружения облачных слоев и определения высоты их нижней границы // 2154289

Система экологического мониторинга атмосферного воздуха горнопромышленной промагломерации // 2536789

Изобретение относится к экологическим системам сбора и обработки информации и может быть использовано для прогнозирования распространения загрязнения атмосферного воздуха на территории горнопромышленной агломерации. Сущность: система содержит первую (1) и вторую (5) группы быстродействующих датчиков экологического контроля состояния атмосферы, систему GPS, метеостанцию, мобильную телефонную станцию, центральный диспетчерский пункт (4). Причем датчики первой (1) группы для измерения фоновых концентраций химического загрязнения и уровней физического загрязнения атмосферного воздуха устанавливают на стационарных постах. Датчики второй (5) группы для измерения концентраций химического загрязнения и уровней физического загрязнения атмосферного воздуха устанавливают на беспилотных летательных аппаратах (БЛА), совершающих облеты территории горнопромышленной агломерации по заданной программе (6). В случае обнаружения превышения нормативных значений загрязнений датчиками первой (1) группы в места превышения уровня загрязнения направляют БЛА с датчиками второй (5) группы для более детального изучения появившегося загрязнения и прогнозирования траектории его распространения в зависимости от метеопараметров. Технический результат: повышение эффективности прогнозирования возникновения и развития аварийной ситуации. 1 ил.

Способ многопозиционного определения оптических характеристик атмосферы // 2538028

Изобретение относится к области метеорологии, а более конкретно к способам определения характеристик загрязнения атмосферы, и может быть использовано для измерения прозрачности неоднородной атмосферы лидарными системами при определении аэрозольного загрязнения воздуха. Согласно способу в неоднородную атмосферу излучают световые импульсы малой длительности и принимают эхо-сигналы. Эхо-сигналы корректируют на геометрический фактор лидара. Скорректированные сигналы накапливают в течение заданного промежутка времени в зависимости от общей протяженности исследуемого участка. Отклоняют световые импульсы не менее чем в двух точках трассы зондирования в направлениях на общий рассеивающий объем. Для определения прозрачности атмосферы учитывают оптическую толщину участка, заключенного между точками, в которых отклоняют импульсы. Технический результат - повышение точности определений за счет корректного учета влияющих факторов. 1 ил.

Способ дистанционного зондирования неоднородной атмосферы // 2547474

Изобретение относится к области метеорологии и может быть использовано для определения прозрачности атмосферы. Сущность: осуществляют посылку в неоднородную атмосферу световых импульсов малой длительности. Принимают эхо-сигналы. Обеспечивают коррекцию эхо-сигналов на геометрический фактор лидара. Накапливают скорректированные сигналы в течение заданного промежутка времени в зависимости от общей протяженности исследуемого участка. При этом световые импульсы отклоняют не менее чем в двух точках трассы зондирования в обратном направлении. Для определения прозрачности атмосферы измеряют эхо-сигналы импульсов в одной и той же точке трассы зондирования до и после отклонения. Определяют коэффициент ослабления атмосферы по принятым и накопленным эхо-сигналам. Технический результат: повышение точности определения коэффициента ослабления атмосферы. 1 ил.

Способ определения простраственно-временной неоднородности снежного покрова в условиях его естественного залегания // 2552859

Изобретение относится к методам исследования физических свойств веществ и, в частности, снежного покрова. Сущность: способ определения пространственно-временной неоднородности снежного покрова в условиях его естественного залегания включает предварительное выполнение шурфа до подстилающей поверхности, определение стратиграфии снежной толщи, введение в толщу покрова в непосредственной близости от стенки шурфа лавинного щупа, регистрацию сигнала акустической эмиссии, возникающего при его перемещении, соотнесение каждому слою снежной толщи характерной формы и модулирующей частоты сигнала акустической эмиссии, последующее введение лавинного щупа в заданной точке снежного покрова и определение стратиграфии в этой точке путем сравнения зарегистрированного в ней сигнала акустической эмиссии с сигналом, полученным для контрольного шурфа. Технический результат: снижение трудозатрат на проведение исследований при сохранении точности измерений. 3 з.п. ф-лы, 2 ил., 1 табл.

Способ дистанционного определения прозрачности участка неоднородной атмосферы // 2560026

Изобретение относится к области метеорологии и может быть использовано для определения прозрачности атмосферы. Сущность: осуществляют посылку в неоднородную атмосферу световых импульсов малой длительности. Принимают эхо-сигналы. Обеспечивают коррекцию эхо-сигналов на геометрический фактор лидара. Накапливают скорректированные сигналы в течение заданного промежутка времени. При этом световые импульсы посылают не менее чем из двух точек пространства по трассам зондирования, пересекающим заданный участок атмосферы. Посланные импульсы отклоняют в заданных точках трасс зондирования в обратном направлении. Измеряют эхо-сигналы импульсов до и после отклонения в одних и тех же точках трасс зондирования, включая точки пересечения трасс зондирования с заданным участком атмосферы. Определяют характеристики неоднородной атмосферы по принятым, скорректированным и накопленным эхо-сигналам до и после отклонения световых импульсов. Технический результат: повышение точности определения коэффициента ослабления атмосферы. 1 ил.

Буй для определения характеристик морских ветровых волн // 2561229

Изобретение относится к области океанографии и может быть использовано для определения характеристик морских ветровых волн. Сущность: устройство состоит из цельнометаллического корпуса (3), внутри которого установлены модуль (1) управления с опционным блоком GPS, источник (2) питания, цифровой трехкомпонентный акселерометр (15), трехкомпонентный магнитометр (17). В нижней части корпуса (3) размещено выдвижное якорное устройство (4), а также стабилизирующее устройство (5). Стабилизирующее устройство (5) выполнено в виде крыльев, сочлененных с корпусом (3) посредством шарниров (6) и резиновых амортизаторов (7). Источник (2) питания снабжен генератором, сочлененным со стабилизирующим устройством (5). Корпус (3) в подводной своей части оснащен демпфирующим устройством (14), состоящим из насадки, снабженной четным количеством лепестков. Лепестки насадки прикреплены к корпусу буя с помощью плоских пружин. Причем четные лепестки прикреплены с наклоном вниз, а нечетные лепестки - с наклоном вверх. Опционный блок GPS модуля (1) управления содержит четырехканальный приемник спутниковых сигналов, выполненный с возможностью одновременного измерения дельтапсевдодальностей до четырех искусственных спутников Земли. При этом приемник спутникового канала связи содержит навигационный фильтр для моделирования движения буя. Корпус (3) оснащен элементами (8) парашютной системы и устройством (13) для передачи информации по радио- и спутниковым каналам связи. Цифровой трехкомпонентный акселерометр (15) и трехкомпонентный магнитометр (17) размещены в едином корпусе (16). Технический результат: повышение точности определения характеристик морских ветровых волн. 1 ил.

Система измерения гидрологических параметров на больших глубинах // 2571292

Изобретение относится к средствам для проведения гидрологических исследований на больших глубинах. Сущность: система включает обрывной океанографический зонд, состоящий из утяжеленной носовой части и хвостовой части. Хвостовая часть содержит средства для стабилизации положения зонда при движении, балласт с гидрохимическим размыкателем, а также катушку с кабелем. Причем кабель имеет выход через отверстие в хвостовой части. В носовой части размещены эталонный измеритель температуры и давления, источник питания, электронные средства преобразования и синхронизации измеряемых сигналов, гидроакустическая антенна. Упомянутый эталонный измеритель температуры и давления выполнен в виде лазерного флюорометра, дополнительной функцией которого является измерение солености. Лазерный флюорометр включает импульсный азотный лазер. На выходе лазерного флюорометра перед входной щелью двойного сканирующего устройства установлен интерференционный фильтр в виде кварцевой кюветы. Упомянутые электронные средства преобразования и синхронизации измеряемых сигналов содержат функционально-логический блок для выработки и автокомпенсации показателя преломления по каждым двум из трех измеряемых гидрофизических параметров. Технический результат: повышение достоверности результатов измерений.

Мобильный комплекс беспилотного воздушного мониторинга // 2612754

Изобретение относится к области воздушного мониторинга с применением беспилотных летательных аппаратов и может быть использовано для обнаружения чрезвычайной ситуации (ЧС) природного и техногенного характера и ликвидации ее последствий. Мобильный комплекс представляет собой транспортное средство повышенной проходимости (1), укомплектованное специализированным аварийно-спасательным оборудованием: БЛА самолетного типа малого (2) и среднего радиуса действия (3), малогабаритным БЛА вертолетного типа (4), оснащенными комплектом сменных модулей целевой нагрузки (5), наземной станцией управления (6), видеотерминалом (7), средствами радиосвязи (8), портативной автономной метеостанцией (9), комплектом средств жизнеобеспечения (10), эластичным и механическим пусковыми устройствами (11) для беспилотных летательных аппаратов самолетного типа, а также аккумуляторными батареями для беспилотных летательных аппаратов и другой бортовой и наземной аппаратуры для обеспечения радиотелеметрической системы связи. Координаты районов ЧС определяются с помощью спутниковой системы навигации (12). Общее руководство осуществляется из штаба по управлению спасательной операцией (13). В результате повышаются продолжительность и дальность мониторинга обстановки в зоне чрезвычайной ситуации, а также расширяется область применения комплекса. 3 ил.

Волномерный буй с инерциальным измерительным модулем на основе микромеханических датчиков // 2631965

Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано для измерения спектральных и статистических характеристик трехмерного морского волнения. Волномерный буй содержит корпус, обеспечивающий необходимую плавучесть, герметичный отсек, в нижней части которого размещен блок аккумуляторных батарей. Блок аккумуляторных батарей соединен с инерциальным измерительным модулем, процессорным модулем и антенной, размещенной на крышке герметичного отсека. Инерциальный измерительный модуль соединен с процессорным модулем, который в свою очередь соединен с антенной. В инерциальном измерительном модуле размещены три микромеханических кремниевых вибрационных гироскопа, три микромеханических кремниевых акселерометра и трехкомпонентный магнитометр. Оси чувствительности датчиков направлены ортогонально. Достигаемый технический результат - повышение надежности волномерного буя, повышение его автономности, расширение диапазона измеряемых длин волн, уменьшение массогабаритных характеристик буя, повышения его вибро- и ударостойкости. 1 ил.