תיאור מקרה של צילום סקיי

1. מקרה של ניטור מטאורולוגי עירוני והתרעה מוקדמת

(א) רקע הפרויקט

בניטור מטאורולוגי בעיר אוסטרלית גדולה, לציוד תצפית מטאורולוגי מסורתי יש מגבלות מסוימות בניטור שינויים במערכת העננים, אזורי המשקעים ועוצמתם, וקשה לעמוד בצורכי השירות המטאורולוגי המעודנים של העיר. במיוחד במקרה של מזג אוויר פתאומי קשה וקשה, בלתי אפשרי להוציא התראות מוקדמות בצורה מדויקת ובזמן, דבר המהווה סיכון גדול לחייהם של תושבי העיר, לתחבורה ולבטיחות הציבור. על מנת לשפר את יכולת הניטור המטאורולוגי וההתרעה המוקדמת, המשרדים הרלוונטיים הציגו מכשירי צילומי שמיים.

(II) פתרון

באזורים שונים בעיר, כגון תחנות תצפית מטאורולוגיות, גגות של בניינים רבי קומות ומקומות פתוחים אחרים, מותקנות מספר מערכות צילומי שמיים. מערכות אלו משתמשות בעדשות רחבות זווית כדי ללכוד תמונות שמיים בזמן אמת, משתמשות בטכנולוגיית זיהוי ועיבוד תמונה כדי לנתח את העובי, מהירות התנועה, מגמת ההתפתחות של עננים וכו', ומשלבות אותן עם נתונים כגון מכ"ם מטאורולוגי ותמונות עננים לווייניות. הנתונים מחוברים למערכת ניטור והתרעה מוקדמת מטאורולוגית עירונית כדי להשיג ניטור ללא הפרעה 24 שעות ביממה. לאחר גילוי סימנים של מזג אוויר חריג, המערכת מפיקה אוטומטית מידע התרעה מוקדמת למחלקות הרלוונטיות ולציבור.

(III) אפקט היישום

לאחר שהוכנס לשימוש מכשיר הצילום השמיים, שופרו משמעותית הדיוק והזמן של ניטור מטאורולוגי עירוני והתרעה מוקדמת. במהלך אירוע מזג אוויר קונבקטיבי חמור, התפתחות העננים ומסלול התנועה נוטרו במדויק שעתיים מראש, מה שאפשר למחלקות בקרת הצפות, הסטת תנועה ומחלקות אחרות בעיר זמן תגובה מספק. בהשוואה לעבר, דיוק ההתרעות המטאורולוגיות גדל ב-30%, ושביעות רצון הציבור משירותי המטאורולוגיה עלתה מ-70% ל-85%, מה שהפחית ביעילות את ההפסדים הכלכליים והנפגעים שנגרמו מאסונות מטאורולוגיים.

2. מקרה אבטחת בטיחות תעופה בשדה תעופה
(א) רקע הפרויקט
במהלך ההמראה והנחיתה של טיסות בשדה תעופה במזרח ארצות הברית, לעננים בגובה נמוך, לראות ולתנאים מטאורולוגיים אחרים יש השפעה רבה. ציוד הניטור המטאורולוגי המקורי אינו מדויק מספיק כדי לנטר את השינויים המטאורולוגיים באזור קטן סביב שדה התעופה. בעננות נמוכה, ערפל ותנאי מזג אוויר אחרים, קשה לשפוט במדויק את ראות המסלול, מה שמגביר את הסיכון לעיכובים בטיסות, ביטולים ואף תאונות בטיחות, ומשפיע על יעילות התפעול של שדה התעופה ובטיחות התעופה. כדי לשפר מצב זה, שדה התעופה פרס מכשיר צילום שמיים.
(II) פתרון
מצלמות שמיים מדויקות במיוחד מותקנות בשני קצוות מסלול ההמראה של שדה התעופה ובמיקומים מרכזיים סביבו כדי לנטר ולנתח אלמנטים מטאורולוגיים כגון עננים, ראות ומשקעים מעל וסביב שדה התעופה בזמן אמת. התמונות שצולמו על ידי המצלמה מועברות למרכז המטאורולוגי של שדה התעופה דרך רשת ייעודית, ומשולבות עם נתונים מציוד מטאורולוגי אחר כדי ליצור מפת מצב מטאורולוגית של אזור שדה התעופה. כאשר התנאים המטאורולוגיים קרובים או מגיעים לערך הקריטי של תקני ההמראה והנחיתה של הטיסה, המערכת תנפיק מיד מידע התרעה למחלקת בקרת התנועה האווירית, לחברות התעופה וכו', ויספק בסיס לקבלת החלטות לפיקוד בקרת התנועה האווירית ולתזמון הטיסות.
(III) אפקט היישום
לאחר התקנת מכשיר הצילום השמיים, שופרה משמעותית יכולת הניטור של שדה התעופה לתנאים מטאורולוגיים מורכבים. במזג אוויר עמוס עננים וערפילי, ניתן לשפוט את טווח הראייה של המסלול בצורה מדויקת יותר, מה שהופך את החלטות ההמראה והנחיתה של הטיסות למדעיות וסבירות יותר. שיעור עיכובי הטיסות הופחת ב-25%, ומספר ביטולי הטיסות עקב סיבות מטאורולוגיות הופחת ב-20%. במקביל, שופרה ביעילות רמת בטיחות התעופה, מה שמבטיח את בטיחות הנוסעים ואת סדר הפעילות התקין של שדה התעופה.

3. מקרה מחקר עזר לתצפית אסטרונומית
(א) רקע הפרויקט
בעת ביצוע תצפיות אסטרונומיות במצפה כוכבים אסטרונומי באיסלנד, הן מושפעות רבות מגורמי מזג אוויר, ובמיוחד מכיסויי עננים, אשר עלולים להפריע קשות לתוכנית התצפית. תחזיות מזג אוויר מסורתיות קשות לחזות במדויק שינויי מזג אוויר לטווח קצר בנקודת התצפית, וכתוצאה מכך ציוד תצפית לרוב מושבת וממתין, מה שמפחית את יעילות התצפית ומשפיע על התקדמות עבודת המחקר המדעי. על מנת לשפר את יעילות התצפית האסטרונומית, המצפה משתמש במכשיר צילום שמיים כדי לסייע בתצפית.
(II) פתרון
מכשיר צילום השמיים מותקן באזור פתוח של מצפה הכוכבים האסטרונומי כדי ללכוד תמונות שמיים בזמן אמת ולנתח את כיסוי העננים. על ידי קישור לציוד תצפית אסטרונומי, כאשר מכשיר הצילום מזהה שיש פחות עננים באזור התצפית ותנאי מזג האוויר מתאימים, ציוד התצפית האסטרונומי מופעל אוטומטית לתצפית; אם שכבת העננים עולה או מתרחשים תנאי מזג אוויר קשים אחרים, התצפית מושעית בזמן ומונפקת התרעה מוקדמת. במקביל, נתוני תמונת השמיים לטווח ארוך מאוחסנים ומנותחים, ודפוסי שינויי מזג האוויר של נקודות התצפית מסוכמים כדי לספק מקור עזר לגיבוש תוכניות תצפית.
(III) אפקט היישום
לאחר שהוכנס לשימוש מכשיר צילום השמיים, זמן התצפית האפקטיבי של מצפה הכוכבים האסטרונומי גדל ב-35%, ושיעור הניצול של ציוד התצפית שופר משמעותית. חוקרים יכולים לתפוס הזדמנויות תצפית מתאימות בזמן רב יותר, להשיג נתוני תצפית אסטרונומיים באיכות גבוהה יותר, ולהשיג תוצאות מחקר מדעיות חדשות בתחומי התפתחות הכוכבים וחקר הגלקסיות, מה שקדם ביעילות את התפתחות המחקר האסטרונומי.

מכשיר צילום השמיים מממש את תפקידו על ידי איסוף, עיבוד וניתוח תמונות שמיים. אפרט בפירוט כיצד להשיג תמונות, לנתח אלמנטים מטאורולוגיים ולהפיק תוצאות משני היבטים של הרכב החומרה ואלגוריתם התוכנה, ואסביר לכם את עקרון הפעולה.
מכשיר הדמיה שמיים עוקב בעיקר אחר תנאי השמיים והאלמנטים המטאורולוגיים באמצעות הדמיה אופטית, זיהוי תמונה וטכנולוגיית ניתוח נתונים. עקרון הפעולה שלו הוא כדלקמן:
רכישת תמונה: מצלמת השמיים מצוידת בעדשה רחבת זווית או בעדשת עין דג, שיכולות ללכוד תמונות פנורמיות של השמיים עם זווית צפייה גדולה יותר. טווח הצילום של ציוד מסוים יכול להגיע לצילום טבעתי של 360 מעלות, כך שניתן ללכוד באופן מלא מידע כגון עננים וזוהר בשמיים. העדשה מכנסת אור אל חיישן התמונה (כגון חיישן CCD או CMOS), והחיישן ממיר את אות האור לאות חשמלי או לאות דיגיטלי כדי להשלים את הרכישה הראשונית של התמונה.
עיבוד מקדים של התמונה: התמונה המקורית שנאספה עשויה להכיל בעיות כגון רעש ותאורה לא אחידה, ונדרש עיבוד מקדים. רעשי התמונה מוסרים על ידי אלגוריתם סינון, וניגודיות התמונה ובהירותה מותאמים על ידי איזון היסטוגרמה ושיטות אחרות כדי לשפר את בהירותן של מטרות כגון עננים בתמונה לצורך ניתוח מאוחר יותר.
גילוי וזיהוי עננים: השתמשו באלגוריתמים לזיהוי תמונות כדי לנתח תמונות מעובדות מראש ולזהות אזורי עננים. שיטות נפוצות כוללות אלגוריתמים מבוססי פילוח סף, אשר קובעים ספים מתאימים להפרדת עננים מהרקע בהתבסס על ההבדלים בגווני אפור, צבע ומאפיינים אחרים בין עננים לרקע השמיים; אלגוריתמים מבוססי למידת מכונה, אשר מאמנים כמות גדולה של נתוני תמונה של שמיים מסומנים כדי לאפשר למודל ללמוד את הדפוסים האופייניים של עננים, ובכך לזהות במדויק עננים.
ניתוח אלמנטים מטאורולוגיים:
חישוב פרמטרים של עננים: לאחר זיהוי עננים, יש לנתח פרמטרים כגון עובי הענן, שטחו, מהירות התנועה וכיווןו. על ידי השוואת תמונות שצולמו בזמנים שונים, יש לחשב את השינוי במיקום הענן, ולאחר מכן לגזור את מהירות וכיוון התנועה; יש להעריך את עובי הענן על סמך מידע בגווני אפור או צבע של העננים בתמונה, בשילוב עם מודל העברת הקרינה האטמוספרית.
הערכת ראות: הערכת ראות אטמוספרית על ידי ניתוח הבהירות, הניגודיות ומאפיינים אחרים של סצנות רחוקות בתמונה, בשילוב עם מודל פיזור אטמוספרי. אם הסצנות הרחוקות בתמונה מטושטשות והניגודיות נמוכה, פירוש הדבר שהראות גרועה.
שיפוט תופעות מזג אוויר: בנוסף לעננים, מכשירי צילום שמיים יכולים לזהות גם תופעות מזג אוויר אחרות. לדוגמה, על ידי ניתוח האם יש טיפות גשם, פתיתי שלג ומאפייני אור מוחזרים אחרים בתמונה, ניתן לקבוע האם יש מזג אוויר משקיע; בהתאם לצבע השמיים ולשינויי האור, ניתן לסייע בקביעת האם יש תופעות מזג אוויר כמו סופות רעמים וערפל.
עיבוד נתונים ופלט: נתוני האלמנטים המטאורולוגיים המנותחים, כגון עננים וראות, משולבים ומופקים בצורת תרשימים חזותיים, דוחות נתונים וכו'. חלק מצלמי השמיים תומכים גם במיזוג נתונים עם ציוד ניטור מטאורולוגי אחר (כגון מכ"ם מזג אוויר ותחנות מזג אוויר) כדי לספק שירותי מידע מטאורולוגיים מקיפים עבור תרחישי יישום כגון חיזוי מזג אוויר, בטיחות תעופה ותצפיות אסטרונומיות.
אם אתם רוצים לדעת עוד על פרטי העקרונות של חלק מסוים במכשיר צילום השמיים, או על ההבדלים בעקרונות של סוגים שונים של ציוד, אל תהססו לספר לי.

חברת Honde Technology בע"מ

טלפון: 86-15210548582+

Email: info@hondetech.com

אתר החברה:www.hondetechco.com