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全天空成像仪TSI-440云量计算方法的改进

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摘要

Abstract

第一章 前言

1.1 研究目的意义

1.2 国内外研究进展

1.2.1 全天空成像技术的发展

1.2.2 全天空成像仪的应用研究

1.3 本文主要研究内容

参考文献

第二章 TSI-440仪器介绍及资料来源

2.1 TSI仪器简介

2.1.1 仪器的基本组成

2.1.2 基本原理及应用

2.1.3 资料格式

2.2 资料来源

参考文献

第三章 晴空图像的资料分析

3.1 不同能见度条件下的晴空图像分析

3.2 晴空图像的特征分析

3.3 太阳圈及近地平区域云量计算方法的改进

3.3.1 太阳圈及近地平区域划分

3.3.2 计算方法

3.3.3 实例分析

3.4 本章小结

参考文献

第四章 有云天空图像的分析

4.1 阴天图像的特征分析及阈值设定

4.1.1 图像特征分析

4.1.2 阈值设定

4.2 多云图像的特征分析及云量计算

4.3 有云图像的几何误差修正

4.3.1 订正方法

4.3.2 几何误差分析

4.4 云量误差分析

4.5 太湖地区云量分布特征

4.5.1 不同云量的频率分布情况

4.5.2 季节变化特征

4.6 本章小结

参考文献

第五章 主要结论及创新

5.1 本文主要结论

5.2 本文主要创新点

5.3 展望

致谢

作者简介

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摘要

全天空成像仪(Total Sky Imager,TSI-440)可以实现白天全天空云量的持续自动监测,时空分辨率高。为了进一步提高TSI-440仪器的观测准确度,本文首先介绍了TSI-440的基本原理和资料格式,进而基于太湖自动观测站2008年5月-2009年4月的TSI资料及无锡站地面观测资料,采用统计分析和直方图分析法建立了本地化阈值选择方案,改进了云量计算方法,主要得到以下结论:
  1、图像的成像特征与能见度密切相关,像元点的红蓝比值随着能见度的减小而增大。
  2、晴空及少云时,气溶胶前向散射易造成10%-20%的云量计算误差。针对这种情况,本文基于Long方案改进了云量计算方案,通过与目测结果对比表明:新方案有效减小了晴空、少云时太阳圈及近地平区域云量计算误差。
  3、针对阴天图像及复杂天空(多云)图像,本文基于直方图分析法,重新计算了红蓝比阈值(晴空点阈值0.62;云点阈值0.66),对比结果表明:基于新阈值计算的云量较仪器自带处理结果绝对误差减小13.75%。总体来说,改进方案计算的云量较TSI原始结果平均绝对误差减小9.06%,证明了新方案的有效性。

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