晴空条件下全天空成像仪云量计算方法的改进

全天空成像仪可以实现白天全天空云量的持续自动监测，时空分辨率较高，得到的云量计算结果更正确.本文介绍了基本原理，并基于太湖地区TSI仪器的观测资料及无锡站地面观测资料，采用Photoshop及matlab等软件详细地分析了晴空条件下图像的成像特征及云量的计算误差.结果发现:TSI仪器容易高估太阳周边的云量，尤其在太阳高度角较小时，成像仪更容易误识别近地面区域的云量大小.这种现象来源于可见光对雾霾粒子的前向散射作用，使太阳周边的气溶胶粒子显得更白更亮，进而造成了误差，经统计:晴空时的云量计算误差在15%-20%.针对这种情况，文中采用Long提出的云量改进型方案，在时间和空间上进行统计分析，建立一套减小太阳周边以及近地平区域云量误差的计算方案，并将该方案应用于计算中.结果发现:使用该方案得到的云量计算结果更接近实际情况，无遮挡全天空成像仪asi，经统计晴空及少云情况下的云量计算误差分别由17.388%和13.4%下降为6.478%和1.75%，有效地减小了晴空少云时的云量计算误差.

全天空成像仪，主要有两部分组成

全天空成像仪，主要有两部分组成，一部分是扫描式红外成像仪(SIRIS-1)，其结构由热红外测温传感器、地面温湿度传感器、水平和俯仰旋转平台和控制箱等组成，红外测温传感器用于感应8~14 μm波段大气向下红外辐射，系统响应时间为120 ms，温度分辨率为0.1℃。距离比S=34：1，系统结构如图 1a所示(谭涌波等，无遮挡全天空成像仪报价，2005；胡树贞等，2012)，另一部分为双站可见光成像仪，采用一对相机置于水平和俯仰可旋转的云台中，两个云台相距60 m，图像采集传感器视场角为54°，图像分辨率为44万像素，低照度为0.1 LX。旋转云台采用一体化高速球机，球机旋转角范围，水平角为0°~360°，俯仰角为0°~93°，球机预置位重复精度小于0.05°。

全天空成像仪概念

优势特点：

l无太阳遮挡装置，无遮挡全天空成像仪价格，具有防水功能，可全天候实时记录全天空云况信息

l内置电脑主机，无需额外安装工作站，可连接网络，无遮挡全天空成像仪，通过终端远程操作和监控

l功耗低，体积小，重量轻，便于野外安装

技术参数：

l采样频率：小采样时间≤15s，可调

l云量分辨率：≤0.1成

l云量精度：≤1成

l观测时段：0~24h，可选

l操作温度：-40~55℃

l尺寸及重量：20×20×20cm，3kg

应用范围：

l云量，天气观测，大气研究

l航空气象观测，天空监视

l紫外线，污染物研究

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