基于多源衛(wèi)星遙感的災(zāi)害性氣象觀測數(shù)據(jù)監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)計(jì)

陳 暉，謝 勇，徐 昕，李 玥，石卓玉

(1.吉林省氣象信息網(wǎng)絡(luò)中心，長春 130062；2.吉林省突發(fā)事件預(yù)警信息發(fā)布中心，長春 130062；3.吉林省氣象科學(xué)研究所，長春 130062；4.梨樹縣氣象局，長春 130062)

0 引言

衛(wèi)星遙感是各項(xiàng)天體觀測技術(shù)的統(tǒng)稱，可以在遠(yuǎn)程遙感元件的支持下，實(shí)現(xiàn)對衛(wèi)星數(shù)據(jù)的處理與分析[1]。遙感器是一種常見的遠(yuǎn)程遙感元件，可以根據(jù)地物景觀光譜響應(yīng)特征的不同，在紅外波段中呈現(xiàn)出不同的反射信號，從而使得遙感主機(jī)能夠?qū)πl(wèi)星圖像的波段特征進(jìn)行準(zhǔn)確辨別[2]。近年來，隨著待測環(huán)境景觀影像的日益復(fù)雜，單純的多源遙感與衛(wèi)星遙感都不足以滿足實(shí)際測量需求，故而衍生出一種新型的遙感影像處理手段——多源衛(wèi)星遙感技術(shù)。隨著自然環(huán)境的日益復(fù)雜化，災(zāi)害性氣象的出現(xiàn)概率也在不斷增大，這不但影響了人們的日常生活，也對生態(tài)環(huán)境的穩(wěn)定性造成了威脅[3]。相關(guān)單位在觀測災(zāi)害性氣象時，所得測量數(shù)據(jù)與真實(shí)數(shù)據(jù)樣本之間始終存在著一定的誤差，這就會導(dǎo)致對于濕度、氣壓、風(fēng)速等氣象指標(biāo)的測量出現(xiàn)偏差。因此，準(zhǔn)確監(jiān)測并記錄災(zāi)害性氣象數(shù)據(jù)具有重要意義。

因此，傅桂霞[4]等設(shè)計(jì)了面向局部定點(diǎn)區(qū)域的微型氣象監(jiān)測系統(tǒng)，開發(fā)了一套完整的微型氣象數(shù)據(jù)采集裝置，并借助Qt服務(wù)軟件，對氣象采集數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，雖然能夠?yàn)闅庀髷?shù)據(jù)聯(lián)合分析提供可靠的源信息，但卻并不能有效解決實(shí)測氣象數(shù)據(jù)與真實(shí)數(shù)據(jù)，樣本之間誤差較大的問題。

為避免上述情況的發(fā)生，引入多源衛(wèi)星遙感技術(shù)，設(shè)計(jì)一種新型的災(zāi)害性氣象觀測數(shù)據(jù)監(jiān)測系統(tǒng)。系統(tǒng)硬件設(shè)備通過溫濕度傳感器、風(fēng)速風(fēng)向傳感器、雨量傳感器和太陽能控制器，對外部環(huán)境進(jìn)行監(jiān)測，提高監(jiān)測數(shù)據(jù)的質(zhì)量。通過多源衛(wèi)星遙感技術(shù)，將可變參數(shù)引入多源影像空間中，構(gòu)建數(shù)字衛(wèi)星圖像區(qū)域后，定義多個極值點(diǎn)代替原有虛假特征點(diǎn)，利用相似性度量指標(biāo)提高數(shù)據(jù)的配準(zhǔn)處理能力。通過上位機(jī)組網(wǎng)模式采集數(shù)據(jù)信息，采用WINSOCK控件篩選觀測數(shù)據(jù)，提高觀測數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。完成基于多源衛(wèi)星遙感的災(zāi)害性氣象觀測數(shù)據(jù)監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)計(jì)。

1 災(zāi)害性氣象觀測數(shù)據(jù)監(jiān)測系統(tǒng)整體設(shè)計(jì)

監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)計(jì)主要包括兩個模塊：硬件設(shè)計(jì)和軟件設(shè)計(jì)。

硬件系統(tǒng)通過溫濕度傳感器及防輻射罩、風(fēng)速風(fēng)向傳感器、雨量傳感器、太陽能控制器采集外部環(huán)境信息。軟件系統(tǒng)根據(jù)收集到的數(shù)據(jù)信息，進(jìn)行圖像配準(zhǔn)，精準(zhǔn)定位監(jiān)測目標(biāo)的變化情況。通過上位機(jī)組網(wǎng)和WINSOCK控件整合數(shù)據(jù)，得到數(shù)據(jù)信息樣本的分布形式，完成基于多源衛(wèi)星遙感的災(zāi)害性氣象觀測數(shù)據(jù)監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)計(jì)。

2 監(jiān)測系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

災(zāi)害性氣象觀測數(shù)據(jù)監(jiān)測系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)，需要從溫濕度傳感器及防輻射罩、風(fēng)速風(fēng)向傳感器、雨量傳感器、太陽能控制器4個方面進(jìn)行設(shè)計(jì)。系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)如圖1所示。

圖1 災(zāi)害性氣象觀測數(shù)據(jù)監(jiān)測系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)

本章節(jié)將針對上述內(nèi)容展開研究。

2.1 溫濕度傳感器及防輻射罩

溫濕度傳感器作為精密的氣象感應(yīng)部件，可用來精確測量外部環(huán)境的溫度與濕度水平。隨著外部環(huán)境條件的改變，溫濕度傳感器測量所得數(shù)值也會有所變化，具體實(shí)測結(jié)果通過485傳感器元件的示數(shù)值來表現(xiàn)[5]。STC-12C5A設(shè)備連接于GND端口與+VCC端口之間，可以根據(jù)濕敏電容SHT11測量所得的相對溫濕度數(shù)值，來更改薄膜電感設(shè)備L1、L2、L3所承擔(dān)的負(fù)載電壓，由于濕敏電容介電常數(shù)指標(biāo)始終處于變化狀態(tài)，所以整個溫濕度傳感器回路中的電容量水平也很難保持穩(wěn)定，但二者之間的數(shù)值配比條件則始終保持為正比關(guān)系。485傳感器不能直接感應(yīng)外部環(huán)境中的溫濕度水平，但卻可以根據(jù)濕敏電容對于溫度數(shù)據(jù)與濕度數(shù)據(jù)的感知情況，更改示數(shù)值指標(biāo)的實(shí)時顯示結(jié)果[6]。災(zāi)害性氣象觀測數(shù)據(jù)監(jiān)測系統(tǒng)溫濕度傳感器的連接回路如圖2所示。

圖2 溫濕度傳感器連接回路

防輻射罩覆蓋在溫濕度傳感器外部，直接暴露在測量環(huán)境中，受到輻射因素影響時，整個防輻射罩一直處于恒溫狀態(tài)，故而濕敏電容SHT11對于溫度與濕度數(shù)據(jù)的測量結(jié)果也可以始終保持穩(wěn)定。

2.2 風(fēng)速風(fēng)向傳感器

風(fēng)速風(fēng)向傳感器以三杯式風(fēng)杯組件作為核心搭建設(shè)備，當(dāng)風(fēng)力驅(qū)動強(qiáng)度達(dá)到一定數(shù)值水平后，主風(fēng)杯結(jié)構(gòu)會在驅(qū)動作用下開始快速旋轉(zhuǎn)，而旋轉(zhuǎn)行為會帶來一定強(qiáng)度的離心力作用，這種離心力會使磁棒盤呈現(xiàn)出與主風(fēng)杯結(jié)構(gòu)完全相反的轉(zhuǎn)動行為，所得風(fēng)力觀測數(shù)據(jù)會在旋轉(zhuǎn)碼柱的傳輸作用下，進(jìn)入底部脈沖裝置，并由風(fēng)力信號轉(zhuǎn)變?yōu)楣怆娒}沖信號[7-8]。格雷碼盤負(fù)責(zé)統(tǒng)計(jì)磁棒盤轉(zhuǎn)速數(shù)值，由于主軸連桿將格雷碼盤與磁棒盤連接在一起，所以二者轉(zhuǎn)速水平與旋轉(zhuǎn)方向均保持一致。風(fēng)速風(fēng)向傳感器結(jié)構(gòu)如圖3所示。

圖3 風(fēng)速風(fēng)向傳感器結(jié)構(gòu)簡圖

經(jīng)過風(fēng)速風(fēng)向傳感器元件轉(zhuǎn)換后脈沖信號強(qiáng)度與風(fēng)力驅(qū)動強(qiáng)度之間的關(guān)系可以表示為：

(1)

格雷碼盤是一個等分的同心圓結(jié)構(gòu)，能夠指示出測量環(huán)境中的風(fēng)速與風(fēng)向方位，當(dāng)主風(fēng)杯受到風(fēng)力驅(qū)動而快速轉(zhuǎn)動時，內(nèi)部主圓盤會偏離其在外部位置圓盤上的初始位置，圓盤之間的相互偏離程度就可以表示出當(dāng)前時刻的風(fēng)向方位。

2.3 雨量傳感器

雨量傳感器負(fù)責(zé)接收并存儲降雨，由過濾器、集雨器、漏斗、翻斗、控制器等多個結(jié)構(gòu)共同組成。當(dāng)外部測量環(huán)境中出現(xiàn)降雨時，溫濕度傳感器示數(shù)會呈現(xiàn)異常狀態(tài)，雨量傳感器底部供電裝置會自動與災(zāi)害性氣象觀測數(shù)據(jù)監(jiān)測系統(tǒng)的負(fù)載電源相連，電荷不斷向外傳輸，控制器進(jìn)入運(yùn)行狀態(tài)，在此情況下，干簧管收緊，翻斗裝置中存儲的雨水進(jìn)入控制器外部的儲雨裝置中，以供監(jiān)測主機(jī)對當(dāng)前時刻的降雨數(shù)值進(jìn)行準(zhǔn)確統(tǒng)計(jì)[9-10]。過濾器存在于雨量傳感器最上端，可以將外部降雨中的雜質(zhì)類物質(zhì)過濾出去，以避免發(fā)生堵塞事件。集雨器可以暫時存儲過濾器元件濾出的雨水，這些不包含雜質(zhì)的雨水會經(jīng)由漏斗進(jìn)入翻斗裝置中。雨量傳感器元件連接結(jié)構(gòu)如圖4所示。

圖4 雨量傳感器示意圖

接線端子內(nèi)包含大量電路接線，當(dāng)其閉合時，表示控制器處于運(yùn)行狀態(tài)，漏斗設(shè)備內(nèi)存儲的雨水可以進(jìn)入儲雨裝置；當(dāng)其斷開時，表示控制器處于非運(yùn)行狀態(tài)，當(dāng)前情況下，干簧管不具有變形能力，故而漏斗設(shè)備內(nèi)存儲的雨水不能進(jìn)入儲雨裝置。

2.4 太陽能控制器

太陽能控制器負(fù)責(zé)采集光照監(jiān)測數(shù)據(jù)，能夠在供電模塊作用下，確定高強(qiáng)度光照災(zāi)害性氣象問題的表現(xiàn)強(qiáng)度，并可以借助傳輸信道，將所得監(jiān)測數(shù)據(jù)反饋至核心系統(tǒng)主機(jī)之中[11]。太陽能控制器元件對光照數(shù)據(jù)的采集由災(zāi)害性氣象表現(xiàn)分析、信息樣本處理兩部分組成。分析災(zāi)害性氣象表現(xiàn)時，GPRS控制設(shè)備會根據(jù)外界環(huán)境中的光照強(qiáng)度，來判斷災(zāi)害性問題的行為強(qiáng)度，由于光照屬于自然環(huán)境的必要組成條件，所以針對這一類觀測數(shù)據(jù)的采集，要求當(dāng)前光照水平必須超過當(dāng)?shù)氐钠骄庹諒?qiáng)度[12]。信息樣本處理則是GPRS控制設(shè)備針對已采集數(shù)據(jù)所進(jìn)行的匯總與分析，當(dāng)觀測環(huán)境中的光照強(qiáng)度不滿足GPRS控制設(shè)備的采集需求時，控制器主機(jī)則繼續(xù)根據(jù)已采集到的數(shù)據(jù)樣本，判斷監(jiān)測區(qū)域內(nèi)災(zāi)害性氣象的表現(xiàn)能力；當(dāng)觀測環(huán)境中的光照強(qiáng)度超過平均光照強(qiáng)度時，GPRS控制設(shè)備開始繼續(xù)采集實(shí)時數(shù)據(jù)樣本。

3 基于多源衛(wèi)星遙感的災(zāi)害性氣象圖像配準(zhǔn)

圖像配準(zhǔn)是指在同一范圍內(nèi)，對兩幅及以上圖像進(jìn)行精準(zhǔn)匹配的過程。通過精準(zhǔn)匹配，可以更好地定位目標(biāo)和監(jiān)測目標(biāo)的變化情況，將直接影響多源衛(wèi)星遙感的觀測數(shù)據(jù)監(jiān)測系統(tǒng)的監(jiān)測結(jié)果。

根據(jù)監(jiān)測系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)，定義多源影像空間表達(dá)式，再聯(lián)合監(jiān)測所得數(shù)字衛(wèi)星圖像，確定極值節(jié)點(diǎn)所處位置，從而求解相似性度量值。本章節(jié)將按照上述流程，完成基于多源衛(wèi)星遙感的災(zāi)害性氣象圖像配準(zhǔn)處理。

3.1 多源影像空間

(2)

簡單來說，基于多源衛(wèi)星遙感技術(shù)的多源影像空間就是監(jiān)測主機(jī)用來控制觀測尺度或表征圖像數(shù)據(jù)尺度參量的框架結(jié)構(gòu)，隨著觀測數(shù)據(jù)累積量的增大，影像空間的監(jiān)測覆蓋范圍也會不斷增大。

3.2 數(shù)字衛(wèi)星圖像

數(shù)字衛(wèi)星圖像是基于災(zāi)害性氣象觀測數(shù)據(jù)所建立的影像配準(zhǔn)空間，可以完整描述出各類監(jiān)測數(shù)據(jù)的傳輸變化情況。對于系統(tǒng)主機(jī)而言，為使所制定監(jiān)測方案更符合外界環(huán)境中的災(zāi)害性氣象表現(xiàn)情況，要求數(shù)字衛(wèi)星圖像區(qū)域的構(gòu)建必須以多源影像空間表達(dá)式為基礎(chǔ)[15-16]。設(shè)O0(X0，Y0，Z0)為災(zāi)害性氣象觀測數(shù)據(jù)數(shù)字衛(wèi)星圖像的原點(diǎn)坐標(biāo)，O1(X1，Y1，Z1)、O2(X2，Y2，Z2)為兩個隨機(jī)選取的標(biāo)記坐標(biāo)點(diǎn)，節(jié)點(diǎn)O0、O1、O2的取值滿足式(3)：

O0，O1，O2∈?

(3)

ΔX表示災(zāi)害性氣象觀測數(shù)據(jù)數(shù)字衛(wèi)星圖像的X軸度量值，ΔY表示Y軸度量值，ΔZ表示Z軸度量值，且求解表達(dá)式為：

(4)

由于外界環(huán)境區(qū)域內(nèi)存在災(zāi)害性氣象問題，所以觀測所得數(shù)據(jù)總量不可能為零，故而求解所得的X軸、Y軸與Z軸度量值也不可能等于零。聯(lián)立式(3)、式(4)，可將災(zāi)害性氣象觀測數(shù)據(jù)的數(shù)字衛(wèi)星圖像求解表達(dá)式定義為：

(5)

在多源影像空間內(nèi)，災(zāi)害性氣象觀測數(shù)據(jù)的取值結(jié)果會影響數(shù)字衛(wèi)星圖像表達(dá)式的求解結(jié)果，故而要求各個監(jiān)測節(jié)點(diǎn)必須屬于同一坐標(biāo)系平面，且隨著災(zāi)害性氣象表現(xiàn)強(qiáng)度的改變，監(jiān)測節(jié)點(diǎn)的定義結(jié)果也不會出現(xiàn)變化。

3.3 定位極值點(diǎn)

一般情況下，災(zāi)害性氣象觀測數(shù)據(jù)數(shù)字衛(wèi)星圖像中會存在一些虛假的特征點(diǎn)，隨著待測數(shù)據(jù)總量的增大，這些虛假特征點(diǎn)會導(dǎo)致所得觀測數(shù)據(jù)的噪聲敏感度升高，從而增大系統(tǒng)主機(jī)對于信息樣本的監(jiān)測難度。故而在多源衛(wèi)星遙感技術(shù)的支持下，為準(zhǔn)確監(jiān)測災(zāi)害性氣象觀測數(shù)據(jù)，應(yīng)針對虛假特征點(diǎn)進(jìn)行剔除處理，再在數(shù)字衛(wèi)星圖像的邊界區(qū)域內(nèi)，定義多個極值點(diǎn)代替原有虛假特征點(diǎn)，從而在保證災(zāi)害性氣象觀測數(shù)據(jù)穩(wěn)定傳輸能力的同時，控制噪聲敏感度指標(biāo)的數(shù)值水平[17-18]。為得到理想化的定位結(jié)果，首先可以將數(shù)字衛(wèi)星圖像等效成一個曲面空間，令原有虛假特征點(diǎn)盡可能多地留在同一平面區(qū)域內(nèi)，然后按照梯度分布原則，對這些特征點(diǎn)進(jìn)行重排處理，最后建立一個三維擬合函數(shù)，確定定位極值點(diǎn)與原有虛假特征點(diǎn)之間的對應(yīng)關(guān)系。設(shè)p1、p2、…、pn表示n個相互獨(dú)立的虛假特征點(diǎn)，φ表示災(zāi)害性氣象觀測數(shù)據(jù)與虛假特征點(diǎn)之間的對應(yīng)系數(shù)，聯(lián)立式(5)，可將基于多源衛(wèi)星遙感的災(zāi)害性氣象觀測數(shù)據(jù)定位極值點(diǎn)求解結(jié)果表示為：

(6)

求解極值點(diǎn)定位結(jié)果時，需要對數(shù)字衛(wèi)星圖像進(jìn)行曲面等效處理，所以在經(jīng)過復(fù)原后，計(jì)算所得定位極值點(diǎn)可能不在同一衛(wèi)星遙感影像平面之內(nèi)。

3.4 相似性度量

基于多源衛(wèi)星遙感的災(zāi)害性氣象觀測數(shù)據(jù)相似性度量求解結(jié)果為：

(7)

對災(zāi)害性氣象圖像進(jìn)行配準(zhǔn)處理時，應(yīng)在多源影像空間的基礎(chǔ)上，確定數(shù)字衛(wèi)星圖像的覆蓋范圍，從而使得相似性度量指標(biāo)求解結(jié)果能夠更好地適應(yīng)定位極值點(diǎn)的實(shí)際分配情況。

4 監(jiān)測程序編制

4.1 上位機(jī)組網(wǎng)方式

災(zāi)害性氣象觀測數(shù)據(jù)監(jiān)測系統(tǒng)的上位機(jī)組網(wǎng)可以按照衛(wèi)星遙感節(jié)點(diǎn)排列形式，將主機(jī)元件采集到的信息樣本整合成多個數(shù)據(jù)包文件，以供WINSOCK控件的調(diào)取與利用[21-22]。由于溫濕度傳感器、防輻射罩、風(fēng)速風(fēng)向傳感器、雨量傳感器等硬件設(shè)備結(jié)構(gòu)之間保持互相獨(dú)立的連接狀態(tài)，所以在完善上位機(jī)組網(wǎng)模式時，還應(yīng)提供負(fù)載端口。一般來說，一類負(fù)載端口只能對應(yīng)一種硬件設(shè)備單元。最后將整合后的數(shù)據(jù)通過具體的上位機(jī)組網(wǎng)布局模式如圖5所示。

圖5 監(jiān)測系統(tǒng)的上位機(jī)組網(wǎng)模式

其中，監(jiān)測指令輸出部分是指將整合后的觀測數(shù)據(jù)以指令的形式輸出。由于監(jiān)測設(shè)備所采集到的災(zāi)害性氣象觀測數(shù)據(jù)中包含大量其它信息，所以上位機(jī)組網(wǎng)還需要具有一定的數(shù)據(jù)過濾能力。

4.2 WINSOCK控件

(8)

按照監(jiān)測程序編制原則，實(shí)施對災(zāi)害性氣象圖像的配準(zhǔn)處理，再利用相關(guān)硬件設(shè)備結(jié)構(gòu)，確定多源衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)的傳輸方向，完成基于多源衛(wèi)星遙感的災(zāi)害性氣象觀測數(shù)據(jù)監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)計(jì)。

5 實(shí)驗(yàn)分析

5.1 實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備

為驗(yàn)證設(shè)計(jì)的基于多源衛(wèi)星遙感的災(zāi)害性氣象觀測數(shù)據(jù)監(jiān)測系統(tǒng)的有效性，利用Figure軟件截取實(shí)驗(yàn)區(qū)域的衛(wèi)星遙感圖像，如圖6所示。

圖6 實(shí)驗(yàn)區(qū)域的衛(wèi)星遙感圖像

從中分離出滿足實(shí)驗(yàn)需求的災(zāi)害性氣象觀測數(shù)據(jù)作為本次實(shí)驗(yàn)的研究對象，將所得數(shù)據(jù)樣本輸入M380II主機(jī)之中。利用所提方法設(shè)計(jì)系統(tǒng)控制M380II主機(jī)，借助Canvas軟件，繪制實(shí)驗(yàn)區(qū)域的濕度測量曲線、氣壓測量曲線與風(fēng)速測量曲線，所得圖像為實(shí)驗(yàn)組曲線；利用文獻(xiàn)[4]方法設(shè)計(jì)系統(tǒng)控制M380II主機(jī)，并重復(fù)上述實(shí)驗(yàn)步驟，所得圖像為對照組曲線。

本次實(shí)驗(yàn)所選實(shí)驗(yàn)設(shè)備的具體名稱及型號，如表1所示。

表1 實(shí)驗(yàn)設(shè)備

為避免傳感器設(shè)備之間互相干擾，對于實(shí)驗(yàn)區(qū)域內(nèi)的濕度、氣壓與風(fēng)速監(jiān)測不能同時進(jìn)行。

5.2 數(shù)據(jù)處理

通過CSFv2數(shù)據(jù)集獲取實(shí)驗(yàn)區(qū)域近一周內(nèi)的濕度、氣壓與風(fēng)速記錄數(shù)值如表2所示。

表2 真實(shí)數(shù)據(jù)樣本(記錄值)

為突出實(shí)驗(yàn)的真實(shí)性，本次實(shí)驗(yàn)將求解記錄值的平均數(shù)值作為實(shí)驗(yàn)區(qū)域濕度、氣壓、風(fēng)速的真實(shí)數(shù)據(jù)樣本。利用表2中的數(shù)據(jù)樣本記錄值可知，濕度平均值為45.5 RH、氣壓平均值為101.3 kPa、風(fēng)速平均值為4.2 m/s。

5.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果

在實(shí)驗(yàn)區(qū)域中，選擇5個監(jiān)測節(jié)點(diǎn)作為實(shí)際測量位置，在不考慮其他干擾條件的情況下，同時打開濕度傳感器、氣壓傳感器和風(fēng)速傳感器，使其能夠感知周圍環(huán)境中濕度、氣壓、風(fēng)速的具體變化情況。

實(shí)驗(yàn)組、對照組實(shí)測氣象數(shù)據(jù)與真實(shí)數(shù)據(jù)樣本之間的對比情況分別如圖7～9所示。

分析圖7可知，實(shí)驗(yàn)組第5監(jiān)測節(jié)點(diǎn)處所得的濕度測量值與真實(shí)樣本之間的誤差水平最大，達(dá)到了1.4%；對照組第4監(jiān)測節(jié)點(diǎn)處所得的濕度測量值與真實(shí)樣本之間的誤差水平最大，達(dá)到了4.3%，高于實(shí)驗(yàn)組誤差水平。

圖7 濕度測量數(shù)據(jù)

圖8 氣壓測量數(shù)據(jù)

分析圖8可知，實(shí)驗(yàn)組第3監(jiān)測節(jié)點(diǎn)處所得的氣壓測量值與真實(shí)樣本之間的誤差水平最大，達(dá)到了0.4%；對照組第2、第3、第4監(jiān)測節(jié)點(diǎn)處所得的氣壓測量值完全相等，與真實(shí)樣本之間的誤差水平最大，達(dá)到了0.7%，高于實(shí)驗(yàn)組誤差水平。

圖9 風(fēng)速測量數(shù)據(jù)

分析圖9可知，實(shí)驗(yàn)組第4監(jiān)測節(jié)點(diǎn)處所得的風(fēng)速測量值與真實(shí)樣本之間的誤差水平最大，達(dá)到了1.2%；對照組第2監(jiān)測節(jié)點(diǎn)處所得的風(fēng)速測量值與真實(shí)樣本之間的誤差水平最大，達(dá)到了1.4%，高于實(shí)驗(yàn)組誤差水平。

綜合上述可知，通過濕度傳感器、氣壓傳感器和風(fēng)速傳感器監(jiān)測到的結(jié)果，在三組實(shí)驗(yàn)中，實(shí)驗(yàn)組的測量數(shù)值波動較小，且更接近真實(shí)樣本數(shù)值。證明所提方法設(shè)計(jì)系統(tǒng)能夠較好解決實(shí)測氣象數(shù)據(jù)與真實(shí)數(shù)據(jù)樣本之間誤差較大的問題，與文獻(xiàn)[4]方法設(shè)計(jì)系統(tǒng)相比，更符合準(zhǔn)確監(jiān)測災(zāi)害性氣象的實(shí)際應(yīng)用需求。

6 結(jié)束語

本文設(shè)計(jì)基于多源衛(wèi)星遙感的災(zāi)害性氣象觀測數(shù)據(jù)監(jiān)測系統(tǒng)，引入多源衛(wèi)星遙感技術(shù)，解決實(shí)測氣象數(shù)據(jù)與真實(shí)數(shù)據(jù)樣本之間誤差較大的問題。通過溫濕度傳感器、防輻射罩、風(fēng)速風(fēng)向傳感器、雨量傳感器、太陽能控制器設(shè)計(jì)系統(tǒng)硬件，能夠?qū)ΡO(jiān)測區(qū)域內(nèi)的氣象數(shù)據(jù)樣本進(jìn)行有效處理，避免了觀測數(shù)據(jù)出現(xiàn)明顯堆積的情況。將多源影像空間與數(shù)字衛(wèi)星圖像的結(jié)合，可以使定位極值點(diǎn)與相似性度量指標(biāo)互相匹配，在完善上位機(jī)組網(wǎng)布局模型的同時，約束了WINSOCK控件的實(shí)際作用能力，完成基于多源衛(wèi)星遙感的災(zāi)害性氣象觀測數(shù)據(jù)監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)計(jì)。通過實(shí)驗(yàn)分析驗(yàn)證所提方法設(shè)計(jì)系統(tǒng)的有效性，研究結(jié)果表明，所提方法設(shè)計(jì)系統(tǒng)的濕度測量曲線、氣壓測量曲線、風(fēng)速測量曲線與真實(shí)氣象數(shù)據(jù)樣本之間的誤差水平均被控制在2%以內(nèi)，對于實(shí)現(xiàn)災(zāi)害性氣象的準(zhǔn)確監(jiān)測可以起到促進(jìn)性作用。