Vaisala Thermal Mapping

サーマルマッピング

サーマルマッピングは車両をベースにした観測技術で、高速道路ネットワーク全体にわたり温度差の分布を特定し、数量化できる科学的に実証されたものです。

通常の冬の夜には道路、または道路ネットワーク全体の温度差は10ºC/18ºFの幅にまで広がります。したがって、ある区域では凍結温度を下回っている一方で、他の区域ではそうではないことが起こりえます。

サーマルマッピングは、高感度赤外線温度計を使って夜間の最低道路表面温度の空間的なばらつきを測定するプロセスです。ヴァイサラのサーマルマッピングは、道路または滑走路ネットワーク全体にわたって起こりうる路面温度の関係を確認するための唯一実証され、確立されている技術です。世界中で使用されてきた技術で、高速道路管理当局とサポーティング予報サービスプロバイダの両方が利用可能な情報が強化されます。サーマルマッピング効果的な氷予測システムの統合された一部で、センサ設置地点に限定される特定的情報を個々の気象ステーションと道路ネットワーク全体を通して拡大するメカニズムを提供します。

サーマルマッピングは一定範囲の異なった気象条件下にある高速道路ネットワークまたは滑走路全体にわたり、あらかじめ設定された区域全体の冬期の夜間の地上温度を測定する任務を施行して、温度反動パターンを明らかにします。このパターンと暖かい区域と寒い区域の分散は局所的な環境要因と卓越気象条件によって決まります。霜や氷が発生するかは、存在する湿気との関連で地表に加えられるエネルギーと地表から奪われるエネルギーのバランスによって決定されます。これはいくつも数の要因間の複雑な関係の影響を受けますが、特に以下のものが含まれます。

  • 卓越気象条件。
  • 天空率(暴露度) これは草木、建物、トンネルかどうか等によって決まってくるでしょう。天空率が低いとは道路または滑走路上にはみ出た物体が存在していることを伺わせます。かかる特徴のある場合、夜間の冷却はおさえられ地表上に熱が保存される助けになる可能性があります。天空率が高い場合は開けた環境にあることを意味し、地表温度が低下するのを妨げるものがないため、夜間の道路温度は寒冷となります。
  • 高度(温度は高度にしたがって低下します)
  • 海岸あるいは大きな湖との近接性
  • 都市にけるヒートアイランド効果
  • 断崖、地塁、高地 これらは局地的な特徴ですが、当該地点にある道路/滑走路のエネルギーの流れに影響を与えます。
  • 道路/滑走路の建築資材(表面材料、例えばコンクリート/アスファルト/オープンアスファルトそして建築資材の埋設の厚み)
  • 交通量の大きさと流れ


これらの要因の組み合わせにより一意の温度のフィンガープリントが各道路/滑走路において形成されます。サーマルマッピングはこれらの変数の間の関係を明らかにするとともに異なった気象シナリオのもとでどのように相互作用するかという方法も明らかにしてくれます。

調査によりサーマル・フィンガープリントが作成されました - 道路または滑走路ごとに一意の温度プロファイル 熱マップは個々の調査の気象条件との関連でそのフィンガープリントを分析して組み立てられました。各気象状態に対するサーマルマップは路面温度のパターンと温度の高さを明らかにし、カラーコードを用いて彩色されたカテゴリごとの相対的な温度差を示すことができるようになりました。

ヴァイサラは20年以上にわたるサーマルマッピングサービスを提供し、これを発展させてきた経験があります。ヴァイサラの専門知識は1000を超えるユーザーのクライアントベースで広く利用されており、それらユーザーは西欧、北米、日本、東欧諸国、スカンジナビア諸国そしてニュージーランドを含む地域でさまざまに異なる冬期の間も事業を継続してきています。熱マッピングは今や多くの高速道路管理当局にとって全世界を通じて確立されたベストプラクティスとなっています。

Features
調査は個別に装置を搭載した一団の車両群によって遂行されますが、各車両には自動GPSデータロガーに接続された高解像度赤外線温度計が装着されています。
調査は通常、11月から4月(北半球の場合)の23時から夜明けの間の時間帯に実施されます。
調査は正常な道路スピードの条件下で実施されますが、これにより都市、田舎、高速道路そして空港を含む異なったネットワークの種類を環境を全体にわたって調査することができるようになります。
測定は通常、5メートル毎の間隔を置いて行われます。これによりネットワークの要求事項ごとにデータ収集の分解能を変えることが可能になります。
サーマルマッピング調査の間に卓越気象条件と路面の状態の詳細な観測も行われます。
2車線の区間では調査は通常、内側の車線で行われます。しかし、車線が3車線以上の箇所では調査は通常、中央の車線で行われます。
本格的なサーマルマッピング調査を道路ネットワーク/滑走路で実施する計画がもちあがると、まず距離の短い管理可能な部分で調査を実施する予行演習を行いますが、その場合には約30~50kmのルートが選ばれます。ルートは調査の期間中ずっと気象条件をアセスメントできるものでなければなりません。調査実施中の夜間に1台の車両でカバーできる区域のことを「セクター」と呼んでいます。したがって、各「セクター」は複数のルートから構成させることになります。
「セクター」と「ルート」とは順序集合のように関連付けられ、一連の重なり合う区間があるように計画は立案されます。重なり合った区間のデータはすべて比較され、最終的には相互に関連付けられます(つまり、1度の調査として)。
サーマルマップは収集されたデータを使用して作成され、異なった気象条件下での最低路面温度の空間的な相対的ちらばりを表現するように提供され、カラーコードにしたがって彩色されたカテゴリごとの相対的な差を表示するものとして仕上げられます。
サーマルマップはハードコピーまたは電子的なイメージフォーマットで提供可能です。熱マップはGIS環境で作成され地図を参照するかたちで示され、必要に応じてGISプラットフォームに取り込むかたちでエクスポート可能です。
継続的な研究開発プログラムの一環として、ヴァイサラは引き続きサーマルマッピングプロセスを進展させていきます。このプログラムの鍵となるのは、熱マッピングの精度と再現性を常時テストし検討していくことですが、調査結果は国際的な科学雑誌により支持されています。
ヴァイサラはデータの品質を検証できる統計的手続を確立しており、異なる熱マッピング調査の間に収集された温度パターンの間の類似性を数量化することも達成しています。このような経緯により(ヴァイサラサーマルマッピングが信頼性の高いことが実証されており、道路に沿った温度のちらばりは似た気象条件下では常に再現可能なものであることが確認されています。
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特長

潜在的に危険なセクションを特定
サーマルマッピングは最初に凍結する可能性のある道路の区域を特定する、全ネットワークを通しての温度関係を提供します。これは道路気象ステーションだけを用いていても明らかにはならない可能性があります。
選択的な凍結防止戦略を可能にする。
サーマルマッピングは、ルート最適化のための中核となる入力データとともに、対処が必要な地域を特定できるとともに、それらの地域を対象化することができます。
道路気象ステーションの最適な位置と数を特定する
サーマルマッピングは、ネットワークまたはクライマティック・ドメインに表示される安定的な温度特性をもった道路の区域を特定し、気象ステーションの最適な位置を特定します。
氷結予知を個々の気象ステーションの場所から道路ネットワーク全体に拡大する
サーマルマッピングは、全ネットワークにわたって最低温度を外挿することができるので、気象ステーションの間の路面温度の関係に関する情報を提供します。
数量的参考データを提供する。