Введение 3
1. Фактическое профилирование - термокартирование 6
2. Теоретическое профилирование 15
2.1 Аппроксимация 15
2.1.1 Полиномиальная аппроксимация 15
2.1.2 Линейная полиномиальная аппроксимация 16
2.1.3 Аппроксимация тригонометрическими функциями 18
2.2 Сплайн - интерполяция 19
3. Технология выполнения профилирования 22
3.1 Определение задач работы и методов исследования 22
3.2 Программа «полиномиальная аппроксимация» 24
4. Профилирование температуры воздуха и температуры грунта 28
4.1 Профилирование температуры воздуха 28
4.2 Профилирование температуры грунта 54
Заключение 80
Список литературы 82
Профилирование в метеорологии - это процесс получения вертикального профиля атмосферных параметров (например, температуры, давления, влажности, скорости и направления ветра) на основе данных, полученных с различных источников, таких как радары, лидары, зонды и метеостанции.
Профилирование является важным инструментом для метеорологов и исследователей при изучении атмосферных явлений. Оно также может быть использовано для определения оптимальных маршрутов для авиации, судоходства, железнодорожных и дорожных сетей, а также для принятия решений в области энергетики и сельского хозяйства.
Профилирование позволяет получить более полную картину о состоянии атмосферы в различных слоях, что может быть полезным для прогнозирования погоды, изучения климата и мониторинга изменений в атмосфере.
Результаты профилирования могут быть представлены в виде графиков и карт, которые позволяют визуализировать изменения атмосферных параметров во времени и пространстве.
Профилирование бывает двух видов: фактическое и теоретическое. Фактическое профилирование данных дорожных автоматических станций - это термокартирование. Термокартирование процедура сложная и дорогая, кроме того она требует сбора и наличия большой статистической базы. Для профилирования данных от дорожных метеостанций необходимы специальные программы и алгоритмы обработки данных, которые могут работать с большим объемом информации и обеспечивать точные результаты. Теоретический метод намного проще. В данной работе применен метод полиномиальной аппроксимации.
В любом случае (как фактического так и теоретического профилирования) очень важно иметь доступ к данным от метеостанций, 3
которые должны быть установлены в нужных местах и обеспечивать постоянную передачу достоверных и полных данных о погодных условиях, такие как температура воздуха, поверхности и грунта, давление, влажность, скорость и направление ветра, осадки и другие.
Однако, для успешного профилирования данных от дорожных метеостанций необходимо учитывать особенности конкретных станций, такие как расположение, тип используемого оборудования, частота обновления данных и методы хранения данных.
Цели и задачи профилирования данных от дорожных метеостанций.
В целом, профилирование данных от дорожных метеостанций может быть полезным для улучшения безопасности на дорогах, планирования маршрутов и принятия решений в автомобильной индустрии. Также профилирование позволяет оценить правильность частоты установки метеооборудования на дороге. Однако для этого необходимо обеспечить высокое качество и точность данных. Также, необходимы квалифицированные специалисты для обработки и анализа данных.
Целью магистерской работы является оценка возможности профилирования данных от дорожных метеостанций.
Выпускная квалификационная магистерская работа сделана на основе данных, полученных с дорожных метеорологических станций , установленных на условном участке дороги.
Для выполнения работы были взяты данные метеопараметров и параметров состояния дорожного полотна, таких как температура воздуха и температура грунта, с восьми станций за начало, середину и конец месяцев сентября и ноября 2015 года.
Для профилирования данных был использован метод полиномиальной аппроксимации.
В первой главе рассматривается фактическое профилирование - термокартирование.
Во второй главе описывается такой вид профилирования, который называется теоретическим, где применяется полиномиальная аппроксимация.
Третья глава содержит описание исходной информации с условного участка дороги и метода исследования.
В четвертой заключительной главе проводится профилирование данных методом полиномиальной аппроксимации таких метеопараметров, как температура воздуха и температура грунта на дорожных метеостанциях на условном участке дороге за начало, середину и конец сентября и ноября 2015 года.
Заключение включает в себя оценку выполнения поставленных задач и общий вывод по работе.
В работе рассмотрена возможность проведения теоретического профилирования по показаниям дорожных автоматических станций на условном участке дороги методом полиномиальной аппроксимации.
Результаты профилирования температур воздуха и грунта по данным восьми дорожных станций представлены в виде графиков и таблиц.
По результатам исследования можно сделать вывод, что профилирование температурных параметров методом полиномиальной аппроксимации проводить можно. Наибольшие ошибки возникают в случае резкого изменения значений между соседними станциями. Значения ошибок находятся в пределах 1°С, в большинстве случаев десятые и сотые доли градуса.
По данным профилирования выявлена правильная установка станций, т.к. однородности параметров на участке автодороги, как и однородности ошибок профилирования, не отмечено.
Тем не менее, можно выделить станции с наибольшими и наименьшими ошибками:
1. при профилировании температуры воздуха
- наименьшая ошибка наблюдалась дважды на станции №5 (80 км); и ни разу на станциях №2 (72 км) и №4 (79 км);
- максимальная ошибка наблюдалась дважды на 75 км (третья станция) и ни разу на станции №4 (79 км).
2. при профилировании температуры грунта
- наименьшая ошибка наблюдалась дважды на станции №5 (80 км); и ни разу на станциях №7 (96 км);
- максимальная ошибка наблюдалась четыре раза на 96 км (седьмая станция) и дважды на станции №2 (72 км).
Так же можно высказать предположение, что на участке между 96 и 116 км имеет смысл установить дополнительную дорожную станцию, поскольку разница температурных параметров между станциями значительна. Поэтому интересно оценить возможность теоретического профилирования других метеорологических параметров на этом участке.
В дальнейшем так же представляется интересным провести профилирование температурных параметров, варьируя количество точек (станций), например, увеличивая их.
