Skip Ribbon Commands
Skip to main content

Радиотеплолокационное картографирование

Thermal Mapping provides a very detailed map of temperature differences during night time hours
    Обзор

     Обзор

    В обычную зимнюю ночь разница температур вдоль сети дорог или ВПП может различаться на 10ºC/18ºF. Следовательно, температура некоторых секций может быть ниже точки замерзания, а других выше.

    Термокартирование представляет собой процесс, в котором измеряются пространственные изменения минимальной температуры дорожного покрытия в ночное время при помощи инфракрасного термометра высокого разрешения. Термокартирование Vaisala является единственной испытанной и установленной технологией определения возможных взаимоотношений температуры поверхности, которые могут возникнуть во всей сети дорог или ВПП. Эта технология используется по всему миру для улучшения качества информации, предоставляемой дорожным управлениям и органам прогнозирования. Термокартирование является неотъемлемой частью эффективной системы прогнозирования обледенения, так как оно предоставляет механизм для распространения локальной информации датчиков между метеорологическими станциями и по всей дорожной сети.

    Термокартирование определяет схемы температурного изменения, выполняя точные измерения температуры дорожного покрытия зимой в ночное время на заранее определенных частях шоссе или сети ВПП при различных погодных условиях. Эта схема и распределение теплых и холодных секций определяется местными факторами окружающей среды и преобладающими погодными условиями. Появление инея или обледенение определяется балансом энергии, которое поверхность получает и теряет, а также количеством влаги. На это оказывает влияние сложное взаимодействие различных факторов, в том числе:

    • Преобладающие погодные условия.
    • Фактор видимости неба (внешнее воздействие). Этот фактор определяется такими особенностями, как растительность, здания, тоннели и т.п. Низкая видимость неба означает наличие объектов над дорогой или ВПП или поблизости. Такие объекты сдерживают охлаждение в ночное время и могут помочь поверхности удержать часть тепла. Высокая видимость неба относится к открытой среде, которая отличается низкой температурой дорожного покрытия в ночное время, так как ничто не предотвращает охлаждение поверхности.
    • Высота над уровнем моря (температура снижается с увеличением высоты). 
    • Близость к побережью и большим водоемам.
    • Эффект острова теплого воздуха над городом.
    • Углубления, насыпи, поднятые части. Это местные особенности, которые оказывают влияние на излучение энергии дороги/ВПП в данной точке.
    • Структура дороги/ВПП (материал поверхности, например, бетон/асфальт/пористый асфальт и глубина структуры).
    • Объем и поток дорожного движения.

    Комбинация этих факторов создает уникальный отпечаток температуры для каждой дороги/ВПП. Термокартирование устанавливает взаимоотношения между этими переменными и их взаимодействия при различных погодных условиях.

    Исследования создают тепловые отпечатки – профили температуры, уникальные для дороги или ВПП. Тепловые карты создаются на основе анализа тепловых отпечатков в сочетании с информацией о погодных условиях во время исследования. Тепловая карта для каждого типа погодных условий определяет схему и амплитуду изменений температуры поверхности, указывает относительную разницу в виде в виде температурных категорий с цветовой кодировкой.

    Vaisala обладает более, чем 20-летним опытом предоставления и разработки услуг по термокартированию. Знания и опыт Vaisala используется в международной базе клиентов с более, чем 1000 пользователями, работающими в различных зимних погодных условиях, включая: Западную Европу, Северную Америку, Японию, Восточную Европу, Скандинавские страны и Новую Зеландию. Термокартирование в настоящее время является передовым методом для многих дорожных управлений по всему миру.
    Погодные условия

     Погодные условия

    При схожих погодных условиях дорога или ВПП демонстрируют постоянную и предсказуемую схему изменений температуры поверхности. Степень изменения температуры различается в зависимости от погодных условий. Чтобы установить взаимосвязь между факторами местной среды и преобладающей погодой, термокартирование использует три категории погоды для определения изменения температуры поверхности.

    Экстремальные погодные условия:

    Тихие и ясные условия, обычно соответствующие антициклонам (высокое давление), или зоны высокого давления между циклонами (низкое давление). Отсутствие облаков или ветра позволяет поверхности очень быстро охладиться в ночное время, что скорее всего вызовет наибольшую степень изменения температуры в ночное время.

    Сырая погода:

    Соответствует циклонам (низкое давление), общая низкая облачность с умеренными ветрами. Слой облаков действует, как одеяло, отражая энергию к поверхности в ночное время, в то время как ветер способствует смешению приземных слоев воздуха. Эта комбинация факторов приводит к наименьшей степени изменений температуры поверхности в ночное время.

    Промежуточные погодные условия:

    Возникают в результате различных метеорологических особенностей, таких как неустойчивые барические гребни или приближения фронтов, обычно ассоциируются со средней/высокой облачностью и средними ветрами. Изменения температуры поверхности больше, чем при сырой погоде, но не такие отчетливые, как при экстремальных условиях

    В идеале, исследования термокартирования должны выполняться при всех трех типах погодных условий. Однако экстремальный и/или промежуточный сценарий можно использовать для определения положения метеорологических станций или для оптимизации маршрутов, в зависимости от местной ситуации.

    Рабочая информация

     Рабочая информация

    • Термокартирование Vaisala выполняется парком специально оборудованных автомобилей, на каждом из которых установлен инфракрасный термометр высокого разрешения, подключенный к автоматическому регистратору данных GPS.
    • Исследования термокартирования обычно выполняются между 23:00 и восходом солнца с ноября по апрель (в северном полушарии).
    • Исследования термокартирования Vaisala выполняются при нормальной скорости дорожного движения, что позволяет проводить исследования на сетях дорог различных типов и окружающей среды, включая городские дороги, сельские дороги, автострады и аэропорты.
    • Измерения термокартирования обычно выполняются с интервалом пять метров.  Можно изменить разрешение сбора данных в зависимости от требований сети.
    • Во время исследований термокартирования выполняются подробные наблюдения преобладающих метеорологических условий, а также состояние дорожного покрытия.
    • На частях автострады с двумя полосами движения исследования обычно выполняются на внутренней полосе.  Однако при наличии трех или более полос исследования обычно проводятся на центральной полосе.
    • Перед проведением исследований термокартирования выполняется разбивка сети дорог/ВПП на меньшие, более удобные в обращении части, путем разделения сети на маршруты длиной приблизительно 30-50 км.  Маршруты позволят постоянно выполнять оценку погодных условий на протяжении всего исследования.  Площадь, которую один автомобиль может охватить за ночь исследований, называется сектором. Следовательно, каждый сектор состоит из нескольких маршрутов.
    • Секторы и маршруты всегда следуют в заданном порядке и планируются таким образом, чтобы получить серию перекрывающихся секций.  Перекрытия позволяют сравнить и соотнести друг с другом все данные (т.е. представить из в виде одного исследования).
    • Тепловые карты создаются при помощи собранных данных для представления относительного пространственного изменения минимальной температуре поверхности при различных погодных условиях, относительная разность представлена в виде температурных категорий с цветовой кодировкой.
    • Тепловые карты могут изготавливаться в бумажном виде или в формате электронного изображения. Тепловые карты создаются в среде ГИС, имеют географические привязки и могут экспортироваться для включения в платформы ГИС при необходимости.
    • В своей непрерывной программе исследований и развития компания Vaisala продолжает совершенствовать процесс термокартирования.  Его ключевой частью является регулярные проверки и исследования точности и повторяемости термокартирования, результаты которого указываются в международных научных журналах.
    • Компания Vaisala установила статистические процедуры проверки качества данных и количественного определения сходства температурных схем, собранных во время различных исследований термокартирования.  Такие процессы демонстрируют надежность термокартирования Vaisala и возможность воспроизведения изменений температур вдоль дорог при схожих погодных условиях.
    Ключевые преимущества

     Ключевые преимущества

    • Идентификация потенциально опасных частей.  Термокартирование предоставляет информацию о температурных взаимоотношениях во всей сети, определяя части дороги, которые наиболее склонны к замерзанию.  Это невозможно определить при использовании одних только дорожных метеорологических станций.
    • Позволяет выбрать стратегию антиобледенительных действий. Термокартирование может определять зоны, нуждающиеся в обработке, а также предоставлять ключевые входные данные для оптимизации маршрута.
    • Определяет оптимальное расположение и количество дорожных метеорологических станций.   Термокартирование определяет части дороги с устойчивыми термальными характеристиками, которые представляют сеть и/или климатическую зону, таким образом, определяя оптимальные расположения для метеорологических станций.
    • Распространяет прогнозирование обледенения с местных метеорологических станций до всей дорожной сети.  Термокартирование позволяет предоставлять прогнозируемые тепловые карты в системе прогнозирования обледенения.   Тепловые карты представляют информацию о взаимоотношении температур дорожного покрытия между метеорологическими станциями, так как это позволяет распространить минимальные температуры по всей сети.
    • Предоставляет количественные контрольные данные.

    Сила термокартирования, как инструмента принятия решений, проявляется в большей степени при интеграции в систему прогнозирования обледенения Vaisala.  Данные местных прогнозов дорожным метеорологических станций можно распространить на всю сеть дорог при помощи термокартирования.

    Термокартирование является неотъемлимой частью системы прогнозирования обледенения Vaisala, представляющей пользователям карты прогнозов минимальных температур по всей сети.  Термокартирование также бесценно при рассмотрении мест установки метеорологических станций.  Если метеорологические станции расположены только в самых холодных частях сети, то это может привести к слишком пессимистичной стратегии зимнего технического обслуживания.  Это вызовет ненужные операции по обработке дорожного покрытия и дополнительные расходы.