Vaisala Thermal Mapping

热谱地图

热谱地图是一种利用车辆开展的测绘技术,经过科学验证,它能够识别和量化高速公路网络中温差的分布。

在典型的冬季夜晚,道路或机场跑道网络内的温度差异可能达 10ºC/18ºF。因此有些路段可能会低于冰点,而其它路段则不会。

热谱地图是使用高分辨率红外测温仪测量最小夜间路面温度的空间变化的过程。维萨拉热谱地图用于确定整个道路或跑道网络路面可能发生的温度关系,且是唯一经过验证的成熟技术。这种技术将信息提供给高速公路管理局和气象预报提供者,并已经在全世界普及。热谱地图提供了一种在各独立气象站和公路网络之间扩展具体点址传感器信息的机制,使之成为冰预测系统的有机组成部分。

热谱地图通过精确测量在不同气象条件下,高速公路或跑道网中指定路段冬季夜晚路面温度来识别温度变化的模式。这种冷暖模式和分布由当地环境因素和当时天气条件决定。霜或冰的产生取决于表面接收和丢失的能量差以及湿度。这受到许多因素之间复杂关系的影响,包括:

  • 主要天气情况。
  • 天空视角因素(暴露)。植被、建筑物和隧道等因素的影响。低天空视角是指影响因素在道路或者跑道的近上方。这些因素抑制夜间冷却,并可能帮助表面保留一些热量。高天空视角与开放环境有关。这种环境下,由于没有任何东西可以阻止地面冷却,夜间道路温度低。
  • 海拔(温度随高度下降)。
  • 靠近海岸和主要的水体。
  • 城市热岛效应。
  • 路堑,堤岸,抬高部分。这些局部特征将会影响当时道路/跑道的能量流。
  • 道路/跑道的建设特征(表面材料,如混凝土/沥青/开放式沥青,建筑深度)。
  • 交通量和交通流。


以上因素组合起来产生每条道路/跑道独特的温度指纹。热谱地图建立起这些变量之间的联系,探究它们在不同的天气情况下如何相互作用。

测绘生成热谱指纹 - 道路或跑道所特有的温度信息。热谱地图是结合“指纹”分析结果和具体天气情况构建的。热谱地图标识每种天气状况表面温度变化的模式和大小,以不同颜色的温度类别指示相对差异。

维萨拉在提供和开发热谱地图服务方面拥有超过 20 年的经验。维萨拉向全球超过 1000 位客户提供专业服务,在不同的冬季气候下运行,包括:西欧、北美、日本、东欧、斯堪的纳维亚和新西兰。热谱地图现已成为全球众多高速公路管理部门的最佳解决方案。

Features
测绘工作由配有专业设备的车队完成,每辆车顶部都安装了一个连接到自动 GPS 数据记录器的高分辨率红外测温仪。
测绘通常在 11 月至 4 月(北半球)的 23:00 至日出之间进行。
测绘车辆一般以正常道路速度行进以便测试不同的网络类型和环境,如城市、农村、高速公路和机场。
通常每 5 米进行一次测量。可以根据网络要求更改数据收集的分辨率。
在热谱地图测绘中,对当时占主导地位的气象条件和路面状况会进行详细的观测。
双车道路段的测绘通常在内侧车道进行。如果有三条以上的车道,测绘通常在中间车道进行。
在测绘进行前,一般会将公路/跑道网络划分为更小、更易于管理的,长度在 30-50 公里左右的路段。这些路段可以不间断评估路面的气象情况。测绘进行时,一辆车可以覆盖的区域被称为“区块”。每个区块由多条路线组成。
区块和路线遵循既定的规则,并混合一系列重合路段。重合路段可以进行数据对比,并将它们关联在一起(即,作为一项调查)。
利用收集来的信息制作热谱地图可重现不同天气状况下最低路面温度的相对空间变化,并以不同颜色的温度类别标记。
热谱地图可以制作成硬拷贝或电子图像格式。热谱地图在 GIS 环境中创建,具有地理参考性,如有需要可导出至 GIS 平台。
维萨拉目前正在进行的研究和开发工作将持续升级热谱地图技术。其中一个关键部分是定期测试和检验热谱地图的准确性和可重复性,其研究结果得到国际科学杂志的认可。
维萨拉现有成熟的统计程序将验证数据的质量,并量化在不同热谱地图测绘中收集到的温度模式的相似性。这种流程表明维萨拉的热谱地图流程是可靠的,沿途的温度变化总是可以在类似的天气条件下重现。
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主要优势

识别有潜在危险的部分。
热谱地图展示整个网络的温度关系,识别可能最先冻结的路段。单独使用道路气象站并不能做到如此显而易见。
启用选择性防冰策略。
热谱地图可以识别并标记需要处理的区域,同时为路径优化提供关键输入数据。
确定道路气象站的最佳位置和数量。
热谱地图可识别具有稳定热特性的路段,这些路段代表网络和/或气候域,从而为气象站确定最佳位置。
将来自某个现场特定气象站的结冰预测扩展到整个道路网络。
热谱地图提供气象站之间路面温度关系的信息,使对整个网络最低温度的外推法测定成为可能。
提供定量参考数据。

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