云量监测仪器：从人工目测到智能感知的技术变革

　　云是地球大气中水分和能量循环的主要因素，也是大气系统中辐射收支平衡的重要调节者。

　　云的观测是地面气象观测中最基本的项目之一，云量对天气预报、气候变化分析和气象为社会公众服务都有重要意义。长期以来，云的观测主要依靠人工目测进行，这种方式已经不能满足现代气象服务的需求。

　　一、传统云量观测方式

　　在人工观测时代，观测云量通常选择在能看到全部天空及地平线的开阔地点或者平台上进行。观测员将天空分成10份，估算云所遮蔽的份数，即为云量。

　　云状观测则按照分层、归属、定类的方法进行，区分3族10属29类。观测员通常先根据云的外貌、颜色、亮度、分布、移动以及云底高等情况，分清空中有几层云，然后判断其属于高云族、中云族还是低云族。

　　夜间观测更具挑战性，观测员需根据星光被云层遮蔽的情况来判定云量。

　　二、技术突破与自动化进程

　　20世纪初期，出现了利用可见光相机获取全天空图像的云观测技术研究。随着20世纪80年代数码影像系统研制成功，我国上海宝山气象局、四川省气象局等开展了凸面镜全天照相测云器的试验。

　　然而，由于大气状况复杂和云的多变，照相所获云图的定量处理在相当长时间内过于复杂，难于推广和业务化。这一困境直到现代云量监测仪器的出现才得以解决。

　　三、现代云量监测仪器的技术分类

　　目前，主流云量监测仪器主要分为以下几类：

　　可见光成像设备：利用高分辨率鱼眼摄像头捕捉全天空图像，通过图像处理算法识别云层区域。这类云量监测仪器只能在白天工作，但数据直观、时空分辨率高。

　　红外成像设备：通过红外传感器探测云层的红外辐射亮温，实现全天时、不间断的自动观测。这类云量监测仪器在层状云观测和夜间云观测方面具有优势。

　　双波段观测设备：结合可见光成像和红外成像技术，兼顾了可见光数据直观、时空分辨率高的优点和红外技术在层状云观测和夜间云观测方面的优点，提供更为完整、准确和实时的总云量、分云量观测数据。

　　激光云高仪：采用激光束照射云体的方法，测量激光发射到接收间的时间，从而计算云中反射点的距离，通过对时间积分的方式确定云量。这类设备可昼夜连续工作。

　　四、辉阳智联的技术创新

　　辉阳智联开发的云量监测仪器采用了多项技术创新：

　　AI智能识别算法：应用人工智能技术进行云状信息处理与天气现象识别，大幅提高了云识别的准确率。

　　多传感器数据融合：集成温湿度、光照度等多种传感器，通过多参数综合判断提升观测精度。

　　自适应环境调节：内置自动增益控制、白平衡和强光抑制功能，确保在不同光照条件下都能获取清晰天空图像。

　　云量监测仪器的自动化观测不仅减轻了观测人员的工作负担，更重要的是提供了客观化、连续化的观测资料，进一步提高了观测质量和观测效率。

　　随着技术的发展，现代云量监测仪器已经能够输出全天空总云量和高、中、低各分层云量数据、全天空可见光波段的云图、全天空红外云图以及全天空红外温度分布数据等多种数据产品。