【導(dǎo)讀】響的缺陷，并提出測量主體為單一目標(biāo)物不同拍攝點的測量方式。環(huán)境地形的限制及其對天氣條件的限制。通過上述分析對實際拍攝提出了誤差控。另外，本課題通過實驗分析了使用相機參數(shù)不當(dāng)帶來的影響，以避免因。氣能見度的理論。范圍內(nèi)，從而論證了三亮度比差法的可行性。會對它的關(guān)注度也迅速提高。這種由人類活動引起的天氣現(xiàn)象，主要由空氣中懸。陰霾對人體的危害極大，不僅會影響情緒，且長期被人吸入，可以造。它看似只局限于城市中，但在。治理已經(jīng)成為一項緊迫的課題。能見度是反映產(chǎn)生陰霾現(xiàn)象的顆粒物濃度的一項重要指標(biāo)。根據(jù)中華人民共和國行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，水?，F(xiàn)行測量能見度的儀器主要為：透射儀、前向散射儀和激光雷達(dá)。消除目標(biāo)物視線方向天光亮度的影響。儀器便宜，使用方便且易于操作；三亮度比差法采用標(biāo)準(zhǔn)大氣氣溶膠散射模。相比于數(shù)字?jǐn)z像法的雙亮度法，本課題的三亮度比差法從理

　　

【正文】 （ 31） 相比于前一種測量方式，該測量方式更難應(yīng)用于實地測量。因為現(xiàn)實中很難找到 3個反射率幾乎相同、間隔達(dá)到數(shù)百米以上的目標(biāo)物。但該方式相比于前一種方式誤差更小，從而適用范圍更廣。因為 3個目標(biāo)物可以拍攝在同一照片內(nèi)，背景光、漫射光和相機暗電流就能在式（ 14）中徹底抵消。若目標(biāo)物反射率基本相同，入射光的入射角及強度相同，目標(biāo)物反射光幅值可消除地較為徹底。這就得保證 3個目標(biāo)物周圍的日照條件、 地形以及環(huán)境盡量相同。 由于器材和場地限制，本課題采用前一種測量方式，并盡量減少誤差范圍。 52 對實際測量的討論 521 天氣以及早晨傍晚時段的影響 若采用三點一物的測量方式，須考慮前后在 3 個拍攝點拍攝時，日照條件（與背景光、漫射光及目標(biāo)物反射光幅值有關(guān)）應(yīng)盡量相同。在多云天氣或早晨傍晚時分，日照情況變化迅速，故拍攝時間間隔應(yīng)盡量短，否則會引起較大的能見度相對誤差。在 陰天或太陽高度角較高時，日照條件較為均勻，產(chǎn)生能見度相對誤差的可能性相對于多云天氣較小。 若采用三物一點的測量方 式，可以避免日照強度隨時間變化帶來的影響。 18 522 拍攝距離 根據(jù)章節(jié) 21論述，延長拍攝距離，可以減小誤差發(fā)生的可能性，故在保證觀測場地允許，漫射光、背景光強度近似，視線仰角差盡量小，以及拍攝時間間隔盡量短的前提下，觀測距離應(yīng)盡量長。 523 目標(biāo)物 考慮目標(biāo)物在遠(yuǎn)距離下被拍攝時在照片中所占的像素長應(yīng)滿足處理數(shù)據(jù)的要求，且使測量條件更近似于理想條件，目標(biāo)物應(yīng)是顏色較深的高大建筑物，且反光不能過強，因此不能選用有玻璃幕墻的或是顏色較淺的建筑物。 524 漫射光以及空氣中散射體的均 勻性的影響 若采用三點一物的測量方式，必須考慮拍攝點以及拍攝點與目標(biāo)連線周圍的環(huán)境、日照條件、地形盡量相似，從而使得不同拍攝地點漫射光的強度相同并滿足 Kochmieder 公式的假定條件，即空氣中散射體必須均勻。故三個拍攝地點應(yīng)全部選在建筑物的陰影里或是全部選在日光下，且在開闊的路面上進(jìn)行亦可。 若采用三物一點的測量方式，可以忽略不同拍攝點漫射光強度的差異帶來的誤差，只需保證拍攝點與目標(biāo)連線周圍的環(huán)境、光照條件、地形盡量相似即可。 6 結(jié)論 本課題基于二色大氣散射模型及 Kochmieder 公 式創(chuàng)立的三亮度比差法克服了單純使用 Kochmieder 公式測量能見度時會受到背景光、漫射光、目標(biāo)物視線方向天光亮度及目標(biāo)物反射光幅值影響的缺陷， 相比于數(shù)字?jǐn)z像技術(shù)的雙亮度法，則從理論上消除了難以明確測量且對測量結(jié)果影響較大的因素 —— 目標(biāo)物視線方向天光亮度的影響， 但仍需保證一定的觀測條件。 基于三亮度比差法，本課題在理論上推導(dǎo)并分析了不同拍攝條件下發(fā)生誤差的可能性，發(fā)現(xiàn)在高能見度的情況下發(fā)生誤差的可能性較大，對測量環(huán)境的要求更嚴(yán)格；在保證不同觀測距離漫射光、背景光、目標(biāo)物幅值盡量相等的前提下，相機通光量和拍攝 距離在允許范圍應(yīng)盡量增加。在三亮度比差法的基礎(chǔ)上，本課 19 題提出了三點一物和三物一點兩種測量方法，經(jīng)過對漫射光、背景光、目標(biāo)物反射光等因素對測量結(jié)果影響的分析，發(fā)現(xiàn)前種方式比后種方式多需考慮盡量短的拍攝時間間隔和盡量相同的拍攝點周圍環(huán)境地形，表明前者對于后者產(chǎn)生能見度相對誤差的可能性更大，但 對 應(yīng)用后者的場地要求非?？量?。兩種方式均需考慮拍攝點與目標(biāo)物連線周圍的環(huán)境地形應(yīng)盡量相同、目標(biāo)物反射光幅值在不同觀測距離下應(yīng)盡量相同、目標(biāo)視線方向天光亮度差異應(yīng)盡量小，且由于受 Kochmieder公式應(yīng)用范圍的限制，兩種方式 在逆光、霧天條件下的測量結(jié)果均有較大的誤差。 本課題考察了相機參數(shù)曝光時間、感光度、暗電流以及光圈可能帶來的誤差，發(fā)現(xiàn)曝光時間在測量中不能過長，感光度的范圍應(yīng)取在 ISO100 或 ISO200。本課題也考察了使用不同照相參數(shù)（曝光時間，感光度和光圈）時相機通光量的換算關(guān)系， 提供了使用不同相機參數(shù)測量大氣能見度的理論，考察中發(fā)現(xiàn)相機通光量與曝光時間、感光度成線性比， 在暗電流被三亮度比差法計算消除的前提下 , 相機通光量與曝光時間、感光度成正比。 且相機通光量在不同光圈下有一定的換算關(guān)系，另外，由于三亮度比差法要求在不 同觀測地點拍攝時，相機暗電流必須相等，所以在三處觀測點拍攝物體，相機參數(shù)必須相同。 本課題使用三點一物的測量方式在金橋巨峰路張揚北路口 和張江高科中路碧波路口附近做出了實際測量，發(fā)現(xiàn)測量得到 的能見 度變化趨勢與天氣變化趨勢相一致，多云與晴天天氣狀況下的能見度總體 高于陰雨天天氣狀況下的能見度，并通過分析多組能見度數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)測量誤差在 %， 而與專業(yè)儀器的誤差對比實驗中，發(fā)現(xiàn)使用三亮度比差法測量大氣能見度誤差大致在 15%內(nèi)，在可以接受的范圍內(nèi)，從而論證了三亮度比差法的可行性。 7 進(jìn)一步設(shè)想 量方式應(yīng)用于實際測量，并簡化其測量條件。 ，對偏振片可能消除的誤差、偏振片對相機接受可見光光波的干涉進(jìn)行分析。 ，使能見度測量的步驟更加簡化。 致謝 ： 在與 專業(yè)儀器的對比實驗中，上海市浦東新區(qū)氣象局提供了 相應(yīng)時段 激光雷達(dá)的數(shù)據(jù)，而朱梅峰老師 給予 了熱情的支持和幫助。在此，作者謹(jǐn)向他們表示誠摯的謝意。 20 參考文獻(xiàn) 1. 毛節(jié)泰，氣象科普：陰霾天氣對人體健康的危害，中國氣象報 2. 徐祥德等，北京及周邊城市群落氣溶膠影響域及其相關(guān)氣候效應(yīng)，科學(xué)通報，2020， ， , 2522~2530 3. 羅云峰 , 周秀驥 , 李維亮 , 大氣氣溶膠輻射強迫及氣候效應(yīng)的研究現(xiàn)狀，地球科學(xué)進(jìn)展， 1998, 13(6): 572~581 4. 蒲金涌等，影響天水市城區(qū)能見度的天氣現(xiàn)象淺析，甘肅氣象， 1999， 4 5. 中華人民共和國氣象行業(yè)標(biāo)準(zhǔn) ,地面氣象觀測規(guī)范（草稿） , 6. Gazzi,M.,.,Diagnosis of the causes of systematic errors in atmospheric transparency measurement sand some experimental verification sinPoValleyFogs, .,1985,2,201～ 211. 7. WMO,Guide to Meteorological Instruments and Methods of Observation,Sixth edition,Geneva:Secretariat of WMO,1996,～ . 8. 周秀驥、陶善昌、姚克亞 ,高等大氣物理學(xué) ,北京 :氣象出版社 ,1991,1209～1215,901～ 810,804～ 806 9. 呂偉濤等，基于數(shù)字?jǐn)z像技術(shù)測量氣象能見度 — 雙亮度差方法和試驗研究，大氣科學(xué) ， Vol. 28 10. RGB 是如何轉(zhuǎn)化為灰度的，設(shè)計中國論壇， Photoshop 教程與研討 filter%3Ddigestamp。page=1 11. Narasimhan S G, Nayar S K . Vision and the atmosphere[J] . IJCV, 2020,48(3):233 ~ 254 . 12. ，大氣氣溶膠，科學(xué)出版社， 1984， 149 ~ 150 13. 謝善本，攝影技術(shù)，科學(xué)出版社， 22～ 23， 83 ~ 84 14. 陳東雷 等， CCD傳感器及其應(yīng)用研究 ， 傳感器世界 ， 2020,7 15. 溫寧主編， 何為 “噪音訊號 ”？ “噪音訊號 ”從何而來？數(shù)碼相機的感光度越高為何噪點越多？ ，攝影與攝像， 2020， 11 16. 白喆等， TDA8783 在 CCD 相機視頻信號處理中的應(yīng)用 ，傳感器與儀器儀表， 21 2020， 12 17. 呂偉濤等，雙亮度差方法測量白天氣象能見度時的誤差分析，應(yīng)用氣象學(xué)報，2020,10 ,