Vaisala Thermal Mapping

Lämpökartoitus

Lämpökartoitus on tieteellisesti todistettu ajoneuvopohjainen kartoitustekniikka, jolla tunnistetaan ja mitataan tieverkoston lämpötilaeroja.

Tyypillisenä talviyönä lämpötilaerot maantie- tai kiitorataverkostossa voivat vaihdella jopa 10 ºC. Tämän seurauksena toisten osioiden lämpötila voi olla nollan alapuolella ja toisten ei.

Lämpökartoitus on prosessi, jossa mitataan maantien pinnan öisen vähimmäislämpötilan spatiaalista vaihtelua korkean tarkkuuden infrapunalämpömittarilla. Vaisalan lämpökartoitus on ainoa testattu ja vakiintunut tekniikka, joka määrittää pinnan lämpötilasuhteita kokonaisessa maantie- tai kiitorataverkostossa. Se on tekniikka, jota on käytetty maailmanlaajuisesti ja joka lisää tieviranomaisten ja sääpalvelujen käytettävissä olevia tietoja. Lämpökartoitus on keskeinen osa tehokasta jäätilanteen ennustusjärjestelmää, sillä se tarjoaa mekanismin, jolla voidaan laajentaa pistekohtaisia anturipaikkatietoja yksittäisten sääasemien välillä ja tieverkostossa.

Lämpökartoitus tunnistaa lämpötilan vaihtelun kuviot tekemällä tarkkoja mittauksia talviöinä pinnan lämpötiloista maantie- tai kiitorataverkoston esimääritetyistä osioista eri sääolosuhteissa. Tämän kuvion ja lämpimien ja kylmien osioiden jaon määrittävät paikalliset ympäristöseikat ja vallitsevat sääolosuhteet. Kuuran tai jään esiintymisen määrittää pinnan vastaanottaman tai menettämän energian tasapaino sekä kosteuden määrä. Tähän vaikuttaa eri tekijöiden välinen monimutkainen suhde:

  • Vallitsevat sääolosuhteet.
  • Taivasnäkymä (altistus). Tähän vaikuttavat eri tekijät, kuten kasvillisuus, rakennukset ja tunnelit. Matala taivasnäkymä viittaa maantietä tai kiitorataa peittäviin tai niitä lähellä oleviin tekijöihin. Tällaiset tekijät estävät yön aikaisen viilentymisen ja pinnassa saattaa säilyä jonkin verran lämpöä. Korkea taivasnäkymä viittaa avoimeen ympäristöön, jossa on kylmät maantien yölämpötilat, kun mikään ei estä pintaa viilentymästä.
  • Korkeus (lämpötila laskee korkeuden kasvaessa).
  • Rannikon ja suurten vesialueiden läheisyys.
  • Urbaanien lämpöpesäkkeiden UHI-ilmiö.
  • Leikkaukset, penkereet, kohotetut osiot. Nämä ovat paikallisia ominaisuuksia, jotka vaikuttavat maantien/kiitoradan energiavirtaan kyseisessä kohdassa.
  • Maantien/kiitoradan rakenne (pintamateriaali, esimerkiksi betoni/asfaltti/avoin asfaltti, rakenteen syvyys).
  • Liikenteen määrä ja virta.


Näiden tekijöiden yhdistelmä luo ainutlaatuisen lämpötilasormenjäljen kullekin maantielle/kiitoradalle. Lämpökartoitus muodostaa näiden muuttujien välisen suhteen ja määrittää, kuinka ne toimivat vuorovaikutuksessa eri sääskenaarioissa.

Tutkimukset tuottavat lämpösormenjälkiä, jotka ovat maantielle tai kiitoradalle yksilöllisiä lämpötilaprofiileja. Lämpökartat koostetaan sormenjälkien analyysistä yhdessä tutkimuksen sääolosuhteiden tietojen kanssa. Kunkin sääolosuhteen lämpökartta tunnistaa pinnan lämpötilavaihtelujen kuvion ja laajuuden ja osoittaa suhteelliset erot värikoodattuina lämpötilaluokkina.

Vaisalalla on yli 20 vuoden kokemus lämpökartoituspalvelujen tuottamisesta ja kehityksestä. Vaisalan asiantuntemusta hyödynnetään kansainvälisessä, yli 1 000 käyttäjän asiakaskunnassa. Yritys toimii erilaisissa talvi-ilmastoissa, kuten Länsi-Euroopassa, Pohjois-Amerikassa, Japanissa, Itä-Euroopassa, Skandinaviassa ja Uudessa-Seelannissa. Monet tieviranomaiset eri puolilla maailmaa pitävät lämpökartoitusta parhaana käytäntönä.

Features
Lämpökartoitustutkimukset tehdään erityisvarustelluilla ajoneuvoilla, joista jokaiseen on asennettu korkean tarkkuuden infrapunalämpömittari, joka on yhdistetty automaattiseen GPS-kirjaussovellukseen.
Kartoitustutkimuksia tehdään tavallisesti marraskuusta huhtikuuhun (pohjoisella pallonpuoliskolla). Ne aloitetaan yleensä kello 23.00, ja ne kestävät auringonnousuun.
Kartoitustutkimukset tehdään normaaleilla maantienopeuksilla, minkä ansiosta tutkimuksia voidaan suorittaa eri verkostotyypeissä ja ympäristöissä, kuten kaupungissa, maaseudulla, moottoriteillä ja lentokentillä.
Mittaukset tehdään tavallisesti viiden metrin välein. Tietojen keruun tarkkuutta on mahdollista muuttaa verkoston vaatimusten mukaan.
Lämpökartoitustutkimusten aikana tehdään yksityiskohtaisia havaintoja vallitsevista meteorologisista olosuhteista ja tienpinnan tilasta.
Kaksiajorataisilla maanteillä tutkimukset tehdään yleensä sisäkaistalla. Jos kaistoja on kolme tai enemmän, tutkimukset tehdään yleensä keskikaistalla.
Ennen lämpökartoitustutkimusten suorittamista maantie-/kiitorataverkosto jaetaan pienempiin, paremmin hallittaviin, noin 30-50 kilometrin reiteistä koostuviin osioihin. Reittien avulla sääolosuhteita voidaan arvioida jatkuvasti tutkimuksen aikana. Yhden ajoneuvon tutkimusyön aikana kattamaa aluetta kutsutaan sektoriksi. Jokainen sektori koostuu useista reiteistä.
Sektorit ja reitit noudattavat aina määrättyä järjestystä ja ne sisältävät päällekkäisiä osioita. Päällekkäisyyksien ansiosta kaikkia tietoja voidaan verrata ja liittää yhteen (yhdeksi tutkimukseksi).
Lämpökartat tehdään kerättyjä tietoja käyttämällä, ja ne esittävät maantien pinnan vähimmäislämpötilan suhteellisen spatiaalisen vaihtelun eri sääolosuhteissa ja osoittavat suhteelliset erot värikoodattuina lämpötilaluokkina.
Lämpökartat voidaan tuottaa painettuna tai elektronisissa kuvamuodoissa. Lämpökartat luodaan GIS-ympäristössä ja georeferoidaan. Tarvittaessa ne voidaan viedä GIS-alustoihin.
Vaisala kehittää lämpökartoitusprosessia jatkuvan tutkimus- ja kehitystyöohjelman avulla. Keskeinen osa tätä on lämpökartoituksen tarkkuuden ja toistettavuuden säännöllinen testaus ja tutkiminen. Tuloksia julkaistaan kansainvälisissä tiedejulkaisuissa.
Vaisala on luonut tilastollisia menetelmiä, joilla voidaan validoida tietojen laatu ja kvantifioida eri lämpökartoitustutkimuksissa kerättyjen lämpötilakuvioiden väliset samankaltaisuudet. Tällaiset prosessit osoittavat, että Vaisalan lämpökartoitusprosessi on luotettava ja että lämpötilan vaihtelut maantiellä voidaan aina toistaa samanlaisissa sääolosuhteissa.
+ Näytä lisää

Tärkeimmät hyödyt

Mahdollisesti vaarallisten kohtien tunnistaminen.
Lämpökartoituksella määritetään pinnan lämpötilasuhteita kokonaisessa tieverkostossa ja havaitaan tien kohdat, jotka todennäköisesti jäätyvät ensin. Tämä ei välttämättä selviä vain sääasemia käyttämällä.
Mahdollistaa valikoivat jäänestostrategiat.
Lämpökartoituksella voidaan selvittää käsittelyä tarvitsevat alueet ja kohdentaa toimet niihin sekä saada tärkeitä tietoja reittioptimointia varten.
Tunnistaa tiesääasemien optimaalisen sijainnin ja lukumäärän.
Lämpökartoitus tunnistaa maantien osiot, joissa on verkostoa ja/tai ilmastoaluetta edustavat vakaat lämpöominaisuudet, ja se tunnistaa näin sääasemien optimaaliset sijainnit.
Laajentaa jääennusteen paikkakohtaisilta sääasemilta koko tieverkostoon.
Lämpökartat antavat tietoja maantien pintalämpötilojen suhteesta sääasemien välillä, sillä se mahdollistaa vähimmäislämpötilojen ekstrapoloinnin koko verkostossa.
Tarjoaa kvantitatiivisia viitetietoja.