[发明专利]能见度测量方法及其专用设备

说明书

本发明提供一种能见度测量新方法，包括：原位测量介质的后向散射系数s_ab，并基于所述后向散射系数s_ab推算得到所述介质的漫射衰减系数κ_a；将得到的κ_a代入以下公式(I)计算所述介质的能见度V_nm(km)，其中Γ为常数。本发明还提供所述能见度测量新方法的专用设备。本发明的方法可以通用于各种情况的能见度测量，不仅能够解决介质中目标“可识别度”的测量问题，而且能够有效测量在某种介质中可探测目标的最远距离，即该介质的“可探测度”，特别是对于高散射性的介质可以提供更加真实的能见度测量结果。

技术领域

本发明涉及一种能见度测量方法，及其专用设备。

背景技术

人们的生活在很大程度上依赖于信息。因为信息是形成人们正确决策的基础，特别是视觉信息。人类的眼脑系统是最早的“成像仪”，至今在我们的日常生活中仍是最常用的和不可缺少的。人类通过这个系统对事物进行观察，观察对象是否可见对于决策的形成和管理来说至关重要。“能见度”作为一种提供定量表征信息的术语已被沿用多年，但是迄今为止仍没有统一的定义。它通常指的是“物体刚好能被看得见”(Duntley，1948b；Malm等，1980；Middleton，1947年)的距离，这个定义被国际民航管理局用于航空领域。同时，世界气象组织把“能见度”定义为“平行光束的光通量在大气中衰减至其原始值的5％所需要通过的路径长度”。显然，前者的定义涉及人类感观，而后者的定义只是无需人工参与的大气特性量度。因此两个“能见度”的测量可能无法提供一致的结果。在白天，物体对于眼睛是否可见往往依赖主观因素(Duntley，1948b)。例如，如果一个物体太小(低于我们的眼睛的分辨率)，那么它就是不可见的，或者如果对象的颜色和亮度与背景过于接近(例如，具有伪装能力的生物)也是不可见的(或几乎不可见)。如果介质(空气或水)不够透明(例如，浓雾或严重的沙尘暴)，即使物体在近距离也会几乎看不到。

以介质的质量为重点，并且为了让不同时间或不同位置观察到的能见度范围具有可比性(Dabberdt和Eigsti，1981；Doyle和Dorling，2002；Ma等，2011；Majewski等人，2015年)，经典能见度理论(CVT)中的能见度(表示为V_cvt，公里)不包括小目标物体和伪装物体的情形，因此需要使用ICAA采用的定义作为能见度的定义(Duntley，1948a；霍瓦特，1981；Middleton，1947年)。为了解释V_cvt和大气特性之间的关系，Koschmieder在90多年前提出了一个简单的理论模型，其中V_cvt与空气的消光系数(e_a，千米^-1)成反比。e_a是大气的吸收系数(a_a，公里^-1)和散射系数(Sa，公里^-1)的总和(Middleton，1947)。该模型成为了WMO所采用的“能见度”定义的基础，也成为了使用仪器测量能见度的理论基础，尽管客观上真实地测量了空气性能(e_a)(Ahmed等，2014年；Majewski等人，2015年；Marthinsen，2015年)；然而通过眼脑系统“测量”的能见度始终是主观的。随后，政府机构和天气预报提供的能见度数据是通过位于不同位置(例如，机场、港口、旅游景点、桥梁、公路)的能见度仪测量得到的。Horvath(1971)40多年前重新审视Koschmieder模型得出的结论是“......只有非常有限的情况下适用。”Horvath指出Koschmieder的模型要求的大气被均匀地照射并具有空间上恒定的大气消光系数，而且需要在水平方向的天空观察一个黑色的目标。Horvath(1971)进而提出了一个修正模型，结论认为只要应用一个合理的黑色目标和平均消光系数，Koschmieder模型的误差就会在大约10％以内。