Vaisala Thermal Mapping

熱譜地圖

熱譜地圖是一種利用車輛開展的測繪技術,經過科學驗證,它能夠識別和量化高速公路網絡中溫差的分布。

在典型的冬季夜晚,道路或機場跑道網絡內的溫度差異可能達 10oC/18oF。因此有些路段可能會低于冰點,而其它路段則不會。

熱譜地圖是使用高分辨率紅外測溫儀測量最小夜間路面溫度的空間變化的過程。維薩拉熱譜地圖用于確定整個道路或跑道網絡路面可能發生的溫度關系,且是唯一經過驗證的成熟技術。這種技術將信息提供給高速公路管理局和氣象預報提供者,并已經在全世界普及。熱譜地圖提供了一種在各獨立氣象站和公路網絡之間擴展具體點址傳感器信息的機制,使之成為冰預測系統的有機組成部分。

熱譜地圖通過精確測量在不同氣象條件下,高速公路或跑道網中指定路段冬季夜晚路面溫度來識別溫度變化的模式。這種冷暖模式和分布由當地環境因素和當時天氣條件決定。霜或冰的產生取決于表面接收和丟失的能量差以及濕度。這受到許多因素之間復雜關系的影響,包括:

  • 主要天氣情況。
  • 天空視角因素(暴露)。植被、建筑物和隧道等因素的影響。低天空視角是指影響因素在道路或者跑道的近上方。這些因素抑制夜間冷卻,并可能幫助表面保留一些熱量。高天空視角與開放環境有關。這種環境下,由于沒有任何東西可以阻止地面冷卻,夜間道路溫度低。
  • 海拔(溫度隨高度下降)。
  • 靠近海岸和主要的水體。
  • 城市熱島效應。
  • 路塹,堤岸,抬高部分。這些局部特征將會影響當時道路/跑道的能量流。
  • 道路/跑道的建設特征(表面材料,如混凝土/瀝青/開放式瀝青,建筑深度)。
  • 交通量和交通流。


以上因素組合起來產生每條道路/跑道獨特的溫度指紋。熱譜地圖建立起這些變量之間的聯系,探究它們在不同的天氣情況下如何相互作用。

測繪生成熱譜指紋 - 道路或跑道所特有的溫度信息。熱譜地圖是結合“指紋”分析結果和具體天氣情況構建的。熱譜地圖標識每種天氣狀況表面溫度變化的模式和大小,以不同顏色的溫度類別指示相對差異。

維薩拉在提供和開發熱譜地圖服務方面擁有超過 20 年的經驗。維薩拉向全球超過 1000 位客戶提供專業服務,在不同的冬季氣候下運行,包括:西歐、北美、日本、東歐、斯堪的納維亞和新西蘭。熱譜地圖現已成為全球眾多高速公路管理部門的最佳解決方案。

Features
測繪工作由配有專業設備的車隊完成,每輛車頂部都安裝了一個連接到自動 GPS 數據記錄器的高分辨率紅外測溫儀。
測繪通常在 11 月至 4 月(北半球)的 23:00 至日出之間進行。
測繪車輛一般以正常道路速度行進以便測試不同的網絡類型和環境,如城市、農村、高速公路和機場。
通常每 5 米進行一次測量。可以根據網絡要求更改數據收集的分辨率。
在熱譜地圖測繪中,對當時占主導地位的氣象條件和路面狀況會進行詳細的觀測。
雙車道路段的測繪通常在內側車道進行。如果有三條以上的車道,測繪通常在中間車道進行。
在測繪進行前,一般會將公路/跑道網絡劃分為更小、更易于管理的,長度在 30-50 公里左右的路段。這些路段可以不間斷評估路面的氣象情況。測繪進行時,一輛車可以覆蓋的區域被稱為“區塊”。每個區塊由多條路線組成。
區塊和路線遵循既定的規則,并混合一系列重合路段。重合路段可以進行數據對比,并將它們關聯在一起(即,作為一項調查)。
利用收集來的信息制作熱譜地圖可重現不同天氣狀況下最低路面溫度的相對空間變化,并以不同顏色的溫度類別標記。
熱譜地圖可以制作成硬拷貝或電子圖像格式。熱譜地圖在 GIS 環境中創建,具有地理參考性,如有需要可導出至 GIS 平臺。
維薩拉目前正在進行的研究和開發工作將持續升級熱譜地圖技術。其中一個關鍵部分是定期測試和檢驗熱譜地圖的準確性和可重復性,其研究結果得到國際科學雜志的認可。
維薩拉現有成熟的統計程序將驗證數據的質量,并量化在不同熱譜地圖測繪中收集到的溫度模式的相似性。這種流程表明維薩拉的熱譜地圖流程是可靠的,沿途的溫度變化總是可以在類似的天氣條件下重現。
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主要優勢

識別有潛在危險的部分。
熱譜地圖展示整個網絡的溫度關系,識別可能最先凍結的路段。單獨使用道路氣象站并不能做到如此顯而易見。
啟用選擇性防冰策略。
熱譜地圖可以識別并標記需要處理的區域,同時為路徑優化提供關鍵輸入數據。
確定道路氣象站的最佳位置和數量。
熱譜地圖可識別具有穩定熱特性的路段,這些路段代表網絡和/或氣候域,從而為氣象站確定最佳位置。
將來自某個現場特定氣象站的結冰預測擴展到整個道路網絡。
熱譜地圖提供氣象站之間路面溫度關系的信息,使對整個網絡最低溫度的外推法測定成為可能。
提供定量參考數據。

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