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全天空成像儀簡介

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全天空成像儀可以實現白天全天空云量的持續自動監測，時空分辨率較高，得到的云量計算結果更精1確。這樣，云層底部高度/云底高度的概念就引入到氣候模型中，采用LIDAR可以精1確完成點源云量測量，但是僅僅測量一點的云底高度。主要由成像部分、太陽跟蹤裝置、環境保護系統三部分組成，成像部分是一款帶魚眼鏡頭的數字成像系統，定時拍攝獲取全天空可見光紅、綠、藍三波段圖像，采樣頻率短為3秒鐘，太陽跟蹤裝置是專門計算和跟蹤太陽的位置，遮擋太陽直射的入射光，避免較強的太陽直射光破壞成像部分的感光元件，環境保護系統是根據不同的外場環境而設計的溫控系統和防雨雪裝置等

全天空成像儀

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天空成像儀是新一代全天空成像儀，擁有獨特的技術優勢，可以在無太陽遮擋裝置以及太陽直射的情況下清晰的自動記錄全天空云狀分布，盡可能的保留了全天空云狀分布的定量數據。該儀器可以在白天自動進行全天空云量的持續監測，其工作原理是：通過儀器上方的照相機垂直向下拍攝帶有加熱裝置的半球鏡面，得到當時天空所呈現的圖像，并將拍攝得到的圖像自動存儲到計算機上進行云量計算和處理。全天空成像儀控制軟件中集成了先進的云檢測算法和地平線確定工具，這些工具為用戶提供了更大的靈活性和功能需要，例如可以通過軟件定義天頂屏蔽、地物屏蔽區域或者用戶感興趣的區域，監測太陽的位置和光伏電站潛在的遮蔽物。

全天空成像儀（total sky imager 440,TSI-440）可以實現白天全天空云量的持續自動監測,時空分辨率較高,得到的云量計算結果更精1確.首先介紹了TSI-440的基本原理和資料格式,并基于太湖地區2008年5-10月的TSI-440資料及無錫站地面觀測資料,采用統計方法詳細地分析了不同天氣情況下圖像的成像特征及云量的計算誤差.結果發現：圖像的成像特征與能見度密切相關,紅藍比值隨著能見度的減小而增大.另外,儀器在處理陰天圖像及復雜天空（多云）圖像時,易造成一定的云量計算誤差.針對上述問題,本文通過直方圖分析,重新選定了紅藍比閾值（晴空點閾值0.62,云點閾值0.66）,基于新閾值計算的云量結果較儀器自帶的處理結果更為準確,減小了因天氣狀況不同而產生的云量計算誤差.

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利用全天空可見光圖像反演天空輻亮度

由中國1科學院大氣物理研究所LAGEO實驗室研制和開發的地基全天空成像儀可實現地基全天空自動化觀測,所記錄的是可見光紅、綠、藍三波段彩色灰度值圖像。本文首先對全天空成像儀及相關標定試驗進行說明與介紹,以標定參數為基礎并結合全天空儀器成像原理提出了一個由可見光灰度圖像反演天空輻亮度分布的算式算法。全天空成像儀控制軟件中集成了先進的云檢測算法和地平線確定工具，這些工具為用戶提供了更大的靈活性和功能需要，例如可以通過軟件定義天頂屏蔽、地物屏蔽區域或者用戶感興趣的區域，監測太陽的位置和光伏電站潛在的遮蔽物。文章后一部分則利用大氣物理研究所香河觀測站(39.75°N,116.96°E)同時觀測的全天空成像儀以及CIMEL光度計數據,對該反演算式進行檢驗和比對。對比結果表明,用所提出的算法進行天空輻亮度分布反演可行,該算法在灰度圖像與天空輻亮度之間建立了聯系,將有利于觀測圖像數據與數值模式模擬工作的相互對比和驗證,有利于觀測圖像數據在模式研究中的應用。

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