風向風速儀記錄數據的準確分析
從上個世紀60年代開始，風向風速儀已經在全國使用開來，積累的大量的可用資料，在之前的氣象學以及大氣的研究中，已經起到了舉足輕重的作用了。由于之前的數據記錄都是采用自記紙的，技術上比較有限，風向風速儀的使用人員技術上海不是很熟練，現在我們通過對其進行培訓已經將此項工作完成的很好了，大量連續的歷史資料沉淀在氣象檔案館內,不能有效的開發利用。如果以人工方式提取、記錄、整理信息,工作量非常巨大,不可能形成自動化的管理和應用。因此,必須利用現代信息技術,高效、系統地提取、存儲電接風向風速儀自記記錄,以便于廣大科研、業務人員使用。
電接風向風速儀自記記錄數字化處理系統開發0實現了對電接風向風速儀自記記錄的計算機自動數字化處理。選取逐日電接風向風速儀自記記錄,通過對人工挑取的定時和日最大風向、風速值與計算機自動數字化處理值進行比較,分析數字化處理系統的精度。分析結果表明,數字化處理系統對風向風速自記記錄識別精度基本符合觀測規范要求,同時對人工挑取值的時間訂正方法做了一定的改進,系統也極大地提高了數字化的效率。
電接風向風速儀自記記錄數字化處理系統是將風向風速自記紙通過掃描儀輸入到計算機,然后利用圖像處理和識別技術對輸入的自記紙圖像中風向、風速自記曲線進行跟蹤和識別,并且提取出曲線所表征的數據,最后將提取到的風向風速數據保存到數據庫服務器中。風向風速自記紙圖像的掃描輸入、自記曲線與背景的剝離、自記曲線的跟蹤和數據的提取是數字化處理系統的技術關鍵。本系統通過調用TWAIN掃描儀驅動程序接口規范設計了專用的自記紙掃描系統;自記曲線與背景的剝離采用了在顏色空間下的目標圖像分離技術;自記曲線的跟蹤和識別,本系統提出了一種基于灰度投影的分段線性插值算法。
自記紙圖面質量影響
由于在不同的風速值下,風自記曲線特征差異很大,數字化處理系統對風自記曲線跟蹤的準確率和數據的精度也不同。為了獲得有代表性的檢驗結果,自記紙應選取時間連續、風速盡可能包含從最小到最大的不同變化特征的資料樣本。電接風向風速儀在實際測量風速、風向中,由于儀器故障或人為因素,會造成風向及風速跡線模糊、中斷、污染的異常現象。為了提高數字化處理系統對自記紙處理的精度,系統在實現跡線自動跟蹤功能的基礎上,還設計了人工干預手動跟蹤功能,以排除異常情況對處理精度的影響。因此,在比較、檢驗分析時,對自動跟蹤質量和人工干預手動跟蹤后的質量分別與人工挑取值進行對比分析,以此來檢驗數字化處理系統的精度和效率。
采用計算逐時次人工挑取的定時和日最大風向、風速值與數字化處理值之間的絕對差值,以及統計分析差值的概率分布的方法,檢驗數字化處理系統能否滿足處理精度的要求。在人工挑取和數字化處理系統提取自記紙記錄時,均容易受到自記紙面質量的影響。自記紙跡線模糊、粗細不均、斷線、污染等因素,都會影響到記錄挑取或提取的質量,這是產生差異的主要原因。此外,自記紙長時間存放于檔案館室中,受存放環境的影響,會出現變色、缺損等情況,這是影響數字化系統提取精度的又一原因。
人工挑取個性差異影響
人工挑取自記紙記錄,由于不同的自記紙整理人員在視力、素質、情緒、習慣等方面存在個體差異,容易從主觀上造成處理相同記錄時不同人員之間的差異,產生隨機誤差,使得人工挑取的自記紙記錄并不能保證完全滿足準確度要求。與此相反,計算機數字化處理采用統一的技術標準,且計算精度高,系統穩定性好,不易產生隨機誤差。從主客觀影響程度上考慮,計算機數字化處理能力要優于人工處理,整體的準確度和可靠性要高于人工。電接風向風速儀自記記錄數字化處理系統能夠基本滿足精度要求。與自動跟蹤提取數據精度相比較,系統通過手動跟蹤訂正后,精度有了進一步的提高。中國糧油儀器網 http://www.1004-75.com/
