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基于激光雷达及图像分析方法的污染源自动识别技术及应用

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中国激光 2024年

作者：陆大春王耀东徐艳丽张帅安徽省大气探测技术保障中心合肥中科光博量子科技有限公司

激光雷达因具有高时空分辨率的探测优势，已成为研究气溶胶立体分布的有力工具，在生态环境监测领域被广泛应用于颗粒物污染溯源。当前利用激光雷达水平扫描技术对污染进行溯源，主要是通过人工标绘污染热点，再推送给相关执法部门进行... 详细信息

激光雷达因具有高时空分辨率的探测优势，已成为研究气溶胶立体分布的有力工具，在生态环境监测领域被广泛应用于颗粒物污染溯源。当前利用激光雷达水平扫描技术对污染进行溯源，主要是通过人工标绘污染热点，再推送给相关执法部门进行排查的方式开展，需要耗费大量人力成本。本文将深度学习图像分析技术应用于激光雷达水平扫描热点识别中，并基于该技术的图像分类和图像分割算法开发出一种能够自动识别污染源并进行标绘的技术，显著提高了气溶胶激光雷达污染溯源的智能化程度。在宿州市砀山县（2022年12月-2023年1月）开展的验证测试中，发现该技术识别污染源的准确率可达91.5%，能够准确地识别到烟花爆竹燃放源、扬尘源、焚烧源等污染源，未来有望提升激光雷达在生态环境监测领域的信息化水平和监测效率。

关键词：激光雷达污染溯源图像分类图像分割自动识别

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紫外多波长激光雷达的臭氧浓度反演及分析

中国激光 2024年第14期51卷 235-246页

作者：沈吉曹念文卢兴来陈昊王晗张东明王志诚汪章维浙江省大气探测技术保障中心浙江杭州310000 南京信息工程大学大气物理学院气象灾害预报预警与评估协同创新中心江苏南京210044

在双波长差分吸收算法基础上,396 nm探测数据在气溶胶波长指数为1.0与消光-后向散射比为50且均出现50%偏差的情况下,会导致287/299 nm波长对信号反演的对流层臭氧质量浓度分别出现30.11±2.12μg/m~3与21.15±1.77μg/m~3的差异值。为... 详细信息

在双波长差分吸收算法基础上,396 nm探测数据在气溶胶波长指数为1.0与消光-后向散射比为50且均出现50%偏差的情况下,会导致287/299 nm波长对信号反演的对流层臭氧质量浓度分别出现30.11±2.12μg/m~3与21.15±1.77μg/m~3的差异值。为反演得到较精确的臭氧质量浓度,利用全球自动观测网(AERONET)数据插值获得396 nm气溶胶的消光-后向散射比数据,将此数据结合紫外多波长激光雷达的396 nm通道数据来反演气溶胶光学参数,并根据不同气溶胶波长指数反演276/287、276/299、287/299 nm 3个波长对信号的臭氧质量浓度,通过查找最小臭氧质量浓度差值以获取较精确的气溶胶波长指数,所求的臭氧质量浓度是与气溶胶波长指数对应的两个臭氧质量浓度的平均值。以所求的气溶胶波长指数作为真值参照,发现当气溶胶波长指数假设值为1.0时会导致臭氧质量浓度的均方根误差为15.67μg/m~3。该结果表明4波长紫外激光雷达联合AERONET数据可反演得到气溶胶区域内较精确的臭氧质量浓度。

关键词：激光雷达臭氧气溶胶差分吸收全球自动观测网

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气压传感器实验室检定方法及常见故障

计量与测试技术 2024年第6期51卷 43-45,48页

作者：陈澜山西省大气探测技术保障中心

PTB210气压传感器具有体积小、精度高的优点,是自动气象站常用的仪器之一。根据相关要求,需将其每年送检一次。由于一些常见故障会严重影响检定效率,因此,山西省气象计量站每年会对109个国家站的气压传感器进行检定。为满足气象观测业... 详细信息

PTB210气压传感器具有体积小、精度高的优点,是自动气象站常用的仪器之一。根据相关要求,需将其每年送检一次。由于一些常见故障会严重影响检定效率,因此,山西省气象计量站每年会对109个国家站的气压传感器进行检定。为满足气象观测业务现代化发展的需求,本文针对现有的自动气象站气压传感器,提出了计量检定方法,并通过对常见故障进行分析总结,提出排查办法。

关键词： PTB210 气压传感器检定方法常见故障

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X波段天气雷达电磁干扰回波的质控方法

气象水文海洋仪器 2024年第4期41卷 1-4页

作者：周先锋徐嘉何越张广元安徽省大气探测技术保障中心合肥230031 陕西省大气探测保障中心西安710014

为了订正X波段天气雷达干扰回波,文章收集并选出X波段天气雷达的异常数据,分析发现电磁干扰回波主要以点状的螺旋带、条幅状麻点和直线两种形式出现。传统电磁干扰滤波采用的单窗口阈值法,在消除干扰回波的同时会因误判而滤除真实气象... 详细信息

为了订正X波段天气雷达干扰回波,文章收集并选出X波段天气雷达的异常数据,分析发现电磁干扰回波主要以点状的螺旋带、条幅状麻点和直线两种形式出现。传统电磁干扰滤波采用的单窗口阈值法,在消除干扰回波的同时会因误判而滤除真实气象回波边缘。文章采用构造特征参量并判断各方位径向阈值后赋予标记值,对不同标记值径向实行相应质控方法,最后运用多方位矩形窗口判断孤立点回波,从多角度检查单距离库和周围回波的相对关系,有效减少对气象回波边缘的误判。批量处理非气象回波数据后发现,增加了特征参量的识别算法对径向干扰回波的识别效果较好。

关键词： X波段雷达电磁干扰特征量

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基于虚拟仪器的湿度传感器自动采集系统设计

现代计算机 2024年第16期30卷 118-120页

作者：葛永华王建森姚静远浙江省大气探测技术保障中心杭州310017

利用虚拟仪器技术,结合LabVIEW程序开发环境,设计HMP155型湿度传感器(以下简称湿度传感器)的数据采集系统。系统包括传感器硬件连接与软件设计两部分,主要实现数据采集并画出数据曲线、湿度阈值报警和采集数据导入SQL数据库,能够解决湿... 详细信息

利用虚拟仪器技术,结合LabVIEW程序开发环境,设计HMP155型湿度传感器(以下简称湿度传感器)的数据采集系统。系统包括传感器硬件连接与软件设计两部分,主要实现数据采集并画出数据曲线、湿度阈值报警和采集数据导入SQL数据库,能够解决湿度传感器在计量检定及校准过程中被检数据读取问题。

关键词：虚拟仪器 LabVIEW HMP155型湿度传感器数据采集数据库

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天气雷达站电磁环境影响监测研究

环境科学与管理 2024年第6期49卷 98-103页

作者：刘佳王锴李婧婧赵颖山西省大气探测技术保障中心山西太原030002

天气雷达站产生的超标电磁辐射会对人体造成严重的损伤。为此,提出天气雷达站电磁环境影响监测与分析。分析天气雷达站电磁影响因素,结合发射天线的方向函数,构建雷达功率密度模型。测试结果表明,对于S波、C波段、X波段,真实值与计算值... 详细信息

天气雷达站产生的超标电磁辐射会对人体造成严重的损伤。为此,提出天气雷达站电磁环境影响监测与分析。分析天气雷达站电磁影响因素,结合发射天线的方向函数,构建雷达功率密度模型。测试结果表明,对于S波、C波段、X波段,真实值与计算值呈现随距离增加而降低的趋势。对于三个波的频段,当接近天线的远场区时,计算值与真实值逐渐接近,相对误差均较小,说明模型在远场区的适用性更强;研究算法与实测值的拟合程度较高;在模型的应用中,真实反映了某市区的电磁辐射情况。

关键词：天气雷达站电磁辐射发射天线功率密度模型

基于EMD和小波包变换的天气雷达回波去噪方法

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自动化技术与应用 2024年第10期43卷 108-111页

作者：李静华夏刘佳丁妍山西省大气探测技术保障中心山西太原030002

C波段多普勒天气雷达回波数据由雷达回波信号和噪声构成,噪声严重影响雷达基本反射率的准确性。利用EMD方法对雷达回波信号进行分解后,将含有噪声的高频IMF分量去除,可实现去噪,但是容易损失有用信号。针对有降水特征的雷达基本反射率数... 详细信息

C波段多普勒天气雷达回波数据由雷达回波信号和噪声构成,噪声严重影响雷达基本反射率的准确性。利用EMD方法对雷达回波信号进行分解后,将含有噪声的高频IMF分量去除,可实现去噪,但是容易损失有用信号。针对有降水特征的雷达基本反射率数据,提出基于EMD和小波包变换的多普勒天气雷达回波去噪方法,并与EMD方法去噪结果进行比较。研究结果表明,该方法能更加有效地去除雷达回波信号中的噪声,并降低了信号特征损失。

关键词： EMD 小波包基本反射率去噪信噪比

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气压实验室计量比对实施及不确定度评定

中国仪器仪表 2024年第7期 84-88页

作者：陈澜李静张俊兵山西省大气探测技术保障中心山西太原030013

由湖北省气象信息与技术保障中心作为主导实验室组织实施的《0.1级数字式气压计量值比对》,旨在考查各个计量测试机构的计量标准、环境、人员、测量方法、数据处理和管理水平等综合能力。山西省气象计量站作为参比实验室也参与其中。针... 详细信息

由湖北省气象信息与技术保障中心作为主导实验室组织实施的《0.1级数字式气压计量值比对》,旨在考查各个计量测试机构的计量标准、环境、人员、测量方法、数据处理和管理水平等综合能力。山西省气象计量站作为参比实验室也参与其中。针对本次数字气压计的计量比对工作,本文介绍了此次气压计量比对过程中的比对方案实施、不确定度评定以及比对结果,确保气压标准量值的准确性、一致性和可靠性,同时为全国其他省份气象计量实验室计量比对提供技术支撑。

关键词：气压计量实验室比对不确定度评定

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地面风传感器加热装置设计及试验研究

科学技术与工程 2024年第1期24卷 104-112页

作者：沈玉亮邰俊杰陈箐箐周先锋安徽省大气探测技术保障中心合肥230031 金寨县气象局六安237300 安徽省气象信息中心合肥230031

在冬季雨雪、冻雨、雨凇和雾凇等天气现象发生时,自动气象站风传感器转动部件容易发生冻结,造成风向风速观测数据缺测。为解决风传感器冻结的问题,设计一种基于分级加热技术的风传感器加热装置,采用多级加热元件组合控制的方式,实现自... 详细信息

在冬季雨雪、冻雨、雨凇和雾凇等天气现象发生时,自动气象站风传感器转动部件容易发生冻结,造成风向风速观测数据缺测。为解决风传感器冻结的问题,设计一种基于分级加热技术的风传感器加热装置,采用多级加热元件组合控制的方式,实现自适应启动不同级别的加热模式。通过试验对风传感器加热装置性能进行测试,以及对风向风速观测数据进行处理分析,评估风传感器加热装置在气象观测业务中应用的可行性。结果表明,带有加热装置的风传感器起到了很好的防冻结作用,运行更加稳定;带有加热装置的风向风速数据完整性优于未带有加热装置的风传感器,两者风速具有较强的相关性,相关系数均在95%以上;两者风向一致性显著,均在80%以上,10 min风向一致性优于2 min风向一致性。可见,风传感器加热装置可有效减少风传感器冻结发生的次数,及时消除结冰层,降低观测人员设备维护工作量,提高风传感器运行的稳定性和数据的连续性,为风传感器加热装置应用于气象观测业务提供决策支撑。

关键词：自动气象站风传感器冻结加热装置设备维护