Тема: Использование технологии Lidar для измерения нижней границы облаков

Актуальность темы настоящей работы обусловлена тем обстоятельством, что определение высоты нижней границы облачности является одним из наиболее важных процедур, выполняемых инженером-метеорологом, техником-синоптиком или каким-либо другим профессионалом в сфере метеорологической науки и иных Наук о Земле.
Облачность — крайне многогранное метеорологическое явление: она может дать исследователю и специалисту обширную информацию о прошедшей погоде, о погоде настоящей или в сверхкраткосрочной и краткосрочной перспективах, о погоде в относительно продолжительной перспективе. Вся эта информация носит исключительную важность, ибо, например, для формирования метеорологических прогнозов облачности, специалисту важно располагать наибольшим объемом информации о прошедшей и настоящей погоде, дабы прогноз оказался оправдавшимся, и уже потребители метеоинформации приняли верные и эффективные действия, основываясь на имеющемся прогнозе.
Однако в силу своей многогранности и сложности для наблюдения (как было упомянуто выше), для обнаружения внутренних облачных процессов, примитивных способов наблюдения (например, визуально) зачастую оказывается мало, а потому приходится прибегать к более продвинутым методом наблюдения за облачностью. Одним из таких методов зондирования атмосферы являются системы LiDAR.
Сегодня спектр применения лазеров огромен и универсален: начиная от смартфонов и планшетов, заканчивая космическими поисками. Несомненно, это только начало. Существует огромное количество способов и инструментов для использования лазеров для производства, создания, сбора, эффективного и умелого поиска во многих сферах человеческой деятельности: в
технологической сфере, в медицине, в науках о Земле и других и так далее.
В данной работе рассматриваются вопросы использования датчиков LiDAR для получения данных о высоте нижней границы облачности. Проведен анализ данных, полученных одним из таких датчиков, находящимся на территории экспериментального полигона ООО «ИРАМ». Именно такие датчики входят в состав комплексной радиотехнической аэродромной метеорологической станции КРАМС-4, используемой для метеорологического обеспечения безопасности полетов (как в малой, так и в большой авиации).
В работе рассмотрены особенности обработки и интерпретации данных по высоте нижней границы облачности и опробована методика интерпретации данных лидарных измерений. Сформулирована соответствующая рекомендация.
Целью выпускной квалификационной работы является проведение комплексного анализа данных, зафиксированных датчиком, принцип работы которого основан на технологии LiDAR.
В начале работы изучены теоретические основы и физические принципы работы датчика LiDAR, а также теоретические основы знаний об облачности и, в частности, высоты нижней границы облачности.
Выявлена возможность повышения эффективности процесса анализа данных, путем автоматизации процесса;
Опробирована методика, предлагаемая для более эффективной обработки и интерпретации данных по ВНГО.

Купить

В данной работе были рассмотрены особенности обработки и интерпретации данных по высоте НГО, полученных с экспериментального комплекса ООО «ИРАМ» с датчика, работа которого основана на использовании технологии LiDAR.
Степень выполнения поставленных задач:
• рассмотрены теоретические основы и физические принципы работы датчика LiDAR и особенности его использования;
• изучена методика уменьшения дискретности, показаны целесообразность и эффективность применения уменьшения дискретности.
• отражено, что расширение интервала между измерениями с 15 с до 5 мин., дает возможность не пропустить основные тенденции изменения высоты нижней границы облачности и, вместе с тем избавиться от незначительных флуктуаций;
• изучена методика проверки значений НГО на выбросы;
• показано, что так называемом «выбросом» значений ВНГО является значение ВНГО = 0, то есть ясное небо, а потому в первую очередь необходимо фильтровать нулевые значения;
• на примере реальных данных выполнена обработка результатов измерений с помощью программ, разработанных на кафедре экспериментальной физики атмосферы, и подтверждена возможность сделать процесс автоматическим;
• проведена интерпритация данных измерений.
В качестве основных итогов выпускной квалификационной работы важно отметить, что проверяемая методика обработки и интерпретации данных по высоте нижней границы облачности дает возможность получить показательные данные об облачности в пункте наблюдений с учетом уменьшения дискретности измерений и исключения из ряда данных в случаях ясного неба или безоблачной атмосферы.
Методика включает в себя:
1. Интеракцию с дискретностью, а, будучи более точным, ее сокращение;
2. Фильтрацию нулей - ведь для данных о ВНГО «выбросом», конечно, являются значения безоблачной атмосферы, или значения, равные «0»;
3. Превращение анализ ряда ВНГО на разрывы и выбросы в автоматический.
В работе показано, что методика работает на примере данных датчиков с экспериментального полигона ООО «ИРАМ», работа которых основана на применении технологии LiDAR с разными типами и количеством облачности.
Данную методику можно применять при обработке и анализе высоты нижней границы облаков.
Так жк можно дать следующие рекомендации:
• процедура фильтрации нулей может быть использована только в тех случаях, когда нет необходимости фиксировать отсутствие облачности;
• фильтрация нулей, значений при отсутствии облачности, позволяет без ущерба для исследования уменьшить трудозатраты при анализе на наличие выбросов.

Купить