In der ökologischen und Umweltüberwachung.Die Temperatur ist niemals eine einzelne Punktvariable.
Ob im Kronendach, an der Bodenoberfläche, im Unterholz oder in städtischen Grünflächen - die Temperaturunterschiede zwischen verschiedenen Standorten sind oft von größerem Interesse als die “Durchschnittstemperatur” selbst.
Dies ist die eigentliche Bedeutung der Existenz von Infrarot-Wärmebildkameras:
Es geht nicht darum, eine Temperatur zu messen, sondern die räumliche Verteilung der Temperatur zu sehen.
I. Grundprinzipien der thermischen Infrarotbildgebung
Jedes Objekt mit einer Temperatur über dem absoluten Nullpunkt (0 K) strahlt elektromagnetische Wellen nach außen ab. Wenn die Temperatur eines Objekts im Bereich der natürlichen Umgebung liegt, konzentriert sich seine Strahlungsenergie in denThermisches Infrarotband (~8-14 μm).
Die Funktionsweise von Infrarot-Wärmebildkameras ist einfach:
Empfängt die Strahlungsenergie der Zieloberfläche im thermischen Infrarotbereich → wandelt sie in ein elektrisches Signal um → wandelt sie in eine helle Oberflächentemperatur um → stellt sie in Form eines zweidimensionalen Bildes dar.
Dadurch ist sie unabhängig von den Lichtverhältnissen und kann auch nachts, bei schwachem Licht oder in schattigen Umgebungen stabil arbeiten.
II. “Ein Pixel = eine Temperatur”.”
Im Gegensatz zur gewöhnlichen Infrarot-Spot-Temperaturmessung ist der Detektor einer Infrarot-WärmebildkameraZweidimensionale Arrays.
Dies bedeutet, dass das Bild desJeder Pixelpunktdie alle einem separaten Temperaturinversionsergebnis entsprechen; ein thermisches Infrarotbild ist im Wesentlichen einZweidimensionales Temperaturfeld.
Diese Fähigkeit ermöglicht es uns, direkt zu beobachten:
→ Temperaturinhomogenität innerhalb des Kronendachs;
→ Temperaturunterschiede zwischen Vegetationstypen;
→ Thermische Strukturbeziehungen zwischen Oberfläche-Vegetation-Hintergrund.
Dies sind Informationen, die herkömmliche Punktmessgeräte nicht liefern können.
III. von “sichtbar” zu “analysierbar”
Hardware ist ein Werkzeug zur Erfassung von Daten, dieUnd Datenverarbeitungsfunktionen sind der Schlüssel zur Umwandlung von Rohdaten in wertvolle Informationen.
passend zu SmartViewer-SoftwareUnterstützung:
→Auf Wärme-Infrarot-BildernMaßgeschneiderte Regionen von Interesse.;
→Die Durchschnittstemperatur, die Extremwerte und die Wärmeverteilung wurden für verschiedene Regionen getrennt gezählt;
→Vergleichende Zeitreihenanalysen desselben Ziels;
→Bilder und numerische DatenSynchronisierungExportiert zur einfachen Verwendung in späteren Modellierungen oder Diplomarbeiten.
Dadurch werden die thermischen Infrarotdaten von einer visuellen Anzeige zu einer Anzeige mitEinheitlicher Maßstab, Kreuzvalidierung und wiederholbare MessungenDer objektive Gegenstand der
Beispiele für Anwendungsszenarien
(1) Festinstallation: langfristige, kontinuierliche Überwachung der thermischen Umgebung des Kronendachs
Im Falle natürlicher Ökosysteme, wie zum Beispiel Waldparks, hat der Untersuchungsgegenstand oft eineStrukturell stabil und langsam verändernd, aber mit erheblicher räumlicher HeterogenitätDie Merkmale der
Der feste Einsatz von Infrarot-Wärmebildkameras ermöglicht es, den ProbenbereichLangfristige, kontinuierliche Temperaturbeobachtungen.
In diesem Modus werden vor allem die Vorteile der Infrarot-Wärmebildtechnik gezeigt:
→ Kontinuierliche Erfassung von zweidimensionalen Temperaturverteilungen im gleichen Sichtfeld;
→ Analyse der Temperaturunterschiede zwischen verschiedenen Höhen und Bereichen des Kronendachs;
→ Ermittlung von Veränderungen der thermischen Reaktion aufgrund von Beschattung, Lücken und unterschiedlichen Vegetationsstrukturen.
Diese Art der stationären Überwachung eignet sich besser für die ErforschungZeitliche Veränderungen in der thermischen Umgebung der Baumkronen.und die Beziehung zwischen Temperaturveränderungen und meteorologischen Bedingungen und dem Zustand der Vegetation.
(2) Auf Schienenfahrzeugen montierter Modus: automatische Temperaturmessung großer Gebiete auf regionaler Ebene
In Szenarien, in denen Temperaturinformationen über einen größeren räumlichen Bereich benötigt werden, können Infrarot-Wärmebildkameras auch auf Triebwagen montiert werden, um Folgendes zu ermöglichenAutomatisiertes Scannen von Beobachtungen entlang fester Pfade.
Mit den hin- und herfahrenden Triebwagen ist es möglich, in bis zu ca. 30 Minuten zu fahren. 200 MeterDie thermischen Infrarotbilder werden kontinuierlich an verschiedenen Stellen innerhalb der Umlaufbahn des
Zu den wichtigsten Merkmalen des Modells gehören:
→ Kontinuierliche Erfassung von Temperaturdaten an mehreren Orten unter denselben Beobachtungsbedingungen;
→ Sie erhalten ein räumliches Variationsmuster der Temperatur über einen großen Bereich und nicht das Ergebnis eines einzelnen Punktes oder eines einzelnen Sichtfeldes;
→ Anwendbar für Stichprobenerhebungen, Waldrand-Wald-Übergangszonen, Vergleiche funktionaler Zonierungen und andere Studien.
Das Triebwagenmodell legt mehr Wert auf einen festen Einsatz als aufKapazität der RaumabdeckungEs bietet eine automatisierte Hochfrequenz-Erfassungstechnik für die Analyse der thermischen Umgebung auf regionaler Ebene.
V. Präzision und anwendbare Grenzen
Bei der Infrarot-Thermografie handelt es sich nicht um eine direkte Messung der tatsächlichen Temperatur, sondern um eine Inversion der Oberflächentemperatur auf der Grundlage der Wärmestrahlung des Zielobjekts, deren Genauigkeit von einer Kombination von Faktoren beeinflusst wird.
In der Praxis sind die beiden wichtigsten Arten von Einflüssen:
Einer davon ist der Unterschied im Emissionsgrad der Zieloberfläche.
Unterschiedliche Vegetation oder Materialien haben unterschiedliche Eigenschaften in Bezug auf die thermische Infrarotstrahlung, und die Vermischung mehrerer Arten in derselben Beobachtung kann leicht zu systematischen Verzerrungen führen. Die Technik kann die Auswirkungen dieses Faktors verringern, indem sie sich in einer einzigen Beobachtungssitzung auf einen einzigen Oberflächentyp konzentriert und diesen mit einer Strahlungseinstellung oder Kalibrierung kombiniert.
Der zweite ist die Veränderung der Umgebungs- und Gerätetemperatur.
Temperaturschwankungen in der Umgebung und Veränderungen im Zustand des Detektors selbst können Langzeit- oder Dauerbeobachtungen beeinträchtigen. Die Datenstabilität kann durch den Einsatz von Temperatursensoren und die nachträgliche Korrektur und Kalibrierung der thermischen Infrarotdaten erheblich verbessert werden.
In der wissenschaftlichen Praxis ist die Infrarot-Wärmebildtechnik daher besser geeignet fürAnalyse relativer Veränderungen, Kartierung räumlicher Variationen und Trendstudienund es ist nicht angebracht, einen einzelnen absoluten Temperaturwert isoliert von den Hintergrundbedingungen zu interpretieren.
Auf der Grundlage klarer physikalischer Voraussetzungen und anwendbarer Grenzen können thermische Infrarot-Thermografiekameras zu einem zuverlässigen wissenschaftlichen Werkzeug werden.
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