【文章內(nèi)容簡介】 次拍攝中兩處拍攝點(diǎn)溫度相同，從而 Bdc1=Bdc2，而拍攝得到目標(biāo)物視圖 32 感光度與相機(jī)通光量的線性關(guān)系 9 見亮度 Bc1與 Bc2使用的相機(jī)參數(shù)不同，需要將 Bc Bc2換算成在同一相機(jī)參數(shù)下的灰度值，但這同時(shí)也改變了暗電流 Bdc Bdc2，就不符合三亮度比差法的要求： Bdc1= Bdc2。為符合三亮度比差法的要求，使得 Bdc1= Bdc2，在三個(gè)拍攝點(diǎn)拍攝物體的相機(jī)參數(shù)必須相同。 32 基于三亮度比差法公式的誤差分析 三亮度比差法公式： 23123221klklklkleeeeBBBB????????? 假設(shè)測量得到 B1的拍攝點(diǎn)與目標(biāo)物距離為 R，拍攝測量得到 B2的拍攝點(diǎn)與目標(biāo)距離為 2R，拍攝測量得到 B3 的拍攝點(diǎn)與目標(biāo)距離為 3R，則由三亮度比差法公式可轉(zhuǎn)化為： kReBB BB ???3221 （ 21） 若設(shè)上述參數(shù)為能見度 測量所需真值， V’為周圍環(huán)境有所影響的情況下測得的能見度值。在此，影響包括在不同拍攝地點(diǎn)拍攝時(shí)相機(jī)暗電流、目標(biāo)物反射光、漫射光與背景光幅值的不同，但不考慮目標(biāo)視線方向天光亮度的差異（在章節(jié)51 討論）、霧天拍攝、逆光測量（霧天拍攝 、 逆光測量的情況在章節(jié) 34 中討論 ） 以及空氣中散射體不均勻的影響（在章節(jié) 334 討論）。對于存在測量誤差的能見度值， 設(shè) B1’， B2’， B3’為 周圍環(huán)境有所影響的情況下分別在拍攝距離 R、2R、 3R 下測得的目標(biāo)視見亮度， 能見度相對誤差為 I， 可得： ? ? ? ?? ? ? ? 139。39。39。39。39。32213221 ???? ?????? BBInBBIn BBInBBInV VVI （ 22） 即： ????????????????????? ?32211322139。39。39。39。BBBBBBBB I （ 23） 若 B2’=B2， B3’=B3，設(shè) p 為測量 B1時(shí)允許的誤差，且 ? ? )/(39。 3211 BBBBp ??? 。另設(shè) s=V/R，在能見度相對誤差在 I 的情況下， p 與 s 的關(guān)系有： 10 )1(Iss eep ??? （ 24） 若 B1’=B1， B3’=B3，設(shè) q 為測量 B2時(shí)允許的誤差，且 ? ? )/(39。 3122 BBBBq ??? ，在能見度相對誤差在 I 的情況下， q 與 s 的關(guān)系有： ? ? 111119 1 1 ????? Iss eeq (25) 若 B1’=B1， B2’=B2，設(shè) r 為測量 B2時(shí)允許的誤差， ? ? )/(39。 2133 BBBBr ??? ，在能見度相對誤差在 I 的情況下， r 與 s 的關(guān)系有： sIs eer9 1 )1(9 1 ????? (26) 對于能見度相對誤差 I，舉 DLVT100(M)型透射式能見度儀 為例，其能見度相對誤差如表 31 所示： 能見度 測量誤差 101000m I177。2% 10002020m I177。 5% 20205000m I177。 10% 500010000m I177。 15% 表 31 DLVT100(M)型透射式能見度儀 的相對誤差 其他類型的能見度測量儀器，諸如 Vaisala 公司的前向散射儀 FD12 測量誤差為 2%4%，機(jī)載激光雷達(dá)的測量誤差為 10%20%，相比而言，三亮度比差法的能見度相對誤差可以取在 177。 15%內(nèi)為宜。根據(jù)式（ 24）（ 25）（ 26），圖 3圖 32顯示了 | p |,| q |,| r |分別在 I=177。 10%和 I=177。 5%的情況下與 s 的關(guān)系，并可以得出以下結(jié)論： 11 圖 33 s與 p,q,r的函數(shù)關(guān)系（ I177。 10%） 圖 34 s與 p,q,r的函數(shù)關(guān)系（ I=177。 5%） 1. 目標(biāo)物視見亮度允許誤差的絕對值 | p |,| q |,| r |與能見度相對誤差的絕對值 | I |變化趨勢相同，從而在對能見度要求更嚴(yán)格的情況下目標(biāo)物視見亮度的允許誤差更小。 2. 相同能見度相對誤差范圍內(nèi)，目標(biāo)物視見亮度的允許誤差隨能見度與一倍拍攝距離的比值的變化趨勢相反。所以，在高能見度的情況下，對于測量環(huán)境的要求也就更嚴(yán)格。 3. 若在某時(shí)拍攝目標(biāo)物，能見度 V不變，為縮小 s 值，可以增加可變量 R。所以，在觀測場地以及環(huán)境允許的情況下，可以盡量延長拍攝距離以擴(kuò)大能見度測量的允許誤差。 4. 若目標(biāo)物視見亮度的允許誤差 | p |,| q |,| r |一定， B1 B1’、 B2 B2’、 B3 B3’與在不同拍攝距離下拍攝得到的目標(biāo)物視見亮度差有關(guān)，且變化趨勢相同。為擴(kuò)大 B1 B1’、 B2 B2’、 B3 B3’的允許值，應(yīng)盡量增大 B1 – B2 ， B2 – B3， B1 – B3的值。依據(jù)式（ 18）、（ 19）、（ 20），若改變相機(jī)參數(shù)提高相機(jī)通光量， B1 – B2，B2 – B3， B1 – B3也相應(yīng)增大。所以，在 CCD 線性范圍內(nèi)，可以盡量增加相機(jī)通光量，以擴(kuò)大能見度測量的允許誤差。 5. 根據(jù)圖 31，圖 32，無論 s 取何值， p 值始終大于 r 與 q，且隨著 s 值的減小該趨勢越來越明顯。所以，在較低能見度的情況下，一倍拍攝距離下能見度測量的允許誤差比在兩倍、三倍處大，從而相對于在兩倍、三倍拍攝距離下拍攝，對拍攝環(huán)境的要求也就比較寬松。 12 33 周圍環(huán)境 331 目標(biāo)物反射光、漫射光和背景光 三亮度比差法的計(jì) 算是基于各拍攝點(diǎn)漫射光、目標(biāo)物反射光和背景光強(qiáng)度相同的假設(shè)。故各拍攝點(diǎn)周圍的環(huán)境、地形應(yīng)盡量相似，以保證漫射光強(qiáng)度相同；在不同拍攝點(diǎn)的拍攝時(shí)間間隔應(yīng)盡量短，從而日光強(qiáng)度變化不明顯，以保證三種光強(qiáng)在不同拍攝點(diǎn)變化幅度不大。若在日光底下或天光過強(qiáng)的環(huán)境下拍攝，過強(qiáng)的漫射光及漫射光的復(fù)雜性質(zhì)會導(dǎo)致相機(jī) CCD 飽和而亮度虧損 [14]，使測得值偏離真值，故應(yīng)在相機(jī)鏡口添加遮光罩；同時(shí)，為避免目標(biāo)物反射光的復(fù)雜性質(zhì)，目標(biāo)物的物理性質(zhì)應(yīng)盡量接近黑體。 332 目標(biāo)視線方向的天光亮度差異對視線仰角的要求 三亮度 比差法 的計(jì)算是基于在不同拍攝點(diǎn)測量時(shí)目標(biāo)視線方向的天光亮度 B0相同的假設(shè)，而在實(shí)際拍攝中由于地平線附近天空亮度大小在不同方位角、高度角存在相對梯度 [9]，B0 不可能完全相同 。 故 盡量在同一直線上拍攝目標(biāo)物， 這樣 能避免因方位角而不同而導(dǎo)致的 B0 不同， 而對于 視線仰角的影響， 只能 盡量減少在不同觀測點(diǎn)拍攝視線仰角的差值。 設(shè)視線仰角差為 a，當(dāng) a 小于 c（某定值）時(shí)，能見度相對誤差在可以接受的范圍，拍攝點(diǎn)與目標(biāo)物的相對高度差為 L，拍攝點(diǎn)與目標(biāo)物的距離分別為 R，2R， 3R。 a 的位置如圖 35 所示。 圖 35 目標(biāo)物與 拍 攝 點(diǎn)的視線仰角差示意圖 由圖 35 可知，視線仰角差 a1與 L、 R 的關(guān)系為： 12a r c t a na r c t a n aRLRL ?????????????? （ 27） 13 由于 tan a1tan c，有： c cRL t a n2 t a n81