Metsän lämpöherätteiden mallinnus
Rouhu, Johanna (2013)
Rouhu, Johanna
2013
Teknis-luonnontieteellinen koulutusohjelma
Luonnontieteiden tiedekunta - Faculty of Natural Sciences
This publication is copyrighted. You may download, display and print it for Your own personal use. Commercial use is prohibited.
Hyväksymispäivämäärä
2013-02-06
Julkaisun pysyvä osoite on
https://urn.fi/URN:NBN:fi:tty-201302131060
https://urn.fi/URN:NBN:fi:tty-201302131060
Tiivistelmä
Lämpökameratiedustelulla voidaan havaita taustasta sinne kuulumattomia kohteita niiden poikkeavan lämpötilan vuoksi. Jotta kohteita voidaan kätkeä tällaiselta tiedustelulta, niiden lämpöherätteet on saatava vastaamaan taustan lämpöherätteitä. Tässä työssä tutkittiin metsän lämpöherätteiden mallinnusta.
Työssä on kolme osiota: kirjallisuustutkimusosio, analyysiohjelman kehitysosio sekä kokeellinen osio. Kirjallisuustutkimusosiossa selvitetään sähkömagneettiseen säteilyyn liittyvää teoriaa, lämpösäteilyn vaimeneminen ilmakehässä, lämpökameran toimintaperiaate, lämpökuvausalan tutkimuksia sekä lämpötilajakaumia varten histogrammin optimaalinen luokan leveys. Analyysiohjelman kehitysosiossa selvitetään työn aikana kehitetyn analyysiohjelman toiminta. Ohjelman avulla lämpökamerakuvista saatiin kuvatun taustan lämpötilajakauma, johon sovitettiin kolme Gaussin jakaumaa. Kokeellisessa osiossa kuvataan työn aikana suoritettujen lämpökamerakuvausten mittausasetelma sekä kehitetään lineaarista mallia metsän lämpötilajakauman alimmalle ja ylimmälle lämpötilalle kuvausolosuhteiden funktioina.
Mallien parametreina kokeiltiin aluksi aikaa, ilman hetkellistä lämpötilaa, taivaan hetkellistä irradianssia sekä hetkellistä sadenopeutta. Mallia kehitettäessä aika jätettiin pois syklisyytensä vuoksi. Havaittiin, että hetkellinen ilman lämpötila oli hyvä selittävä tekijä metsän alimmalle lämpötilalle. Ylimmälle lämpötilalle se ei ollut aivan yhtä hyvä tekijä. Hetkellinen irradianssi ja sadenopeus eivät olleet hyviä selittäviä tekijöitä. Niiden vaihtaminen edellisen puolen tunnin keskiarvoon ei tuottanut muutosta parempaan. Lopuksi todettiin, että malleja voisi parantaa ottamalla mukaan pidemmän historian irradianssista, vaihtamalla sadenopeuden kertyneeseen sadeveden määrään ja lisäämällä mukaan auringon kierron ja korkeuden vaikutukset. Pohdittiin myös, miten malliin voisi ottaa mukaan taustan spatiaalisen vaihtelun helikopterikuvausten avulla.
Työssä on kolme osiota: kirjallisuustutkimusosio, analyysiohjelman kehitysosio sekä kokeellinen osio. Kirjallisuustutkimusosiossa selvitetään sähkömagneettiseen säteilyyn liittyvää teoriaa, lämpösäteilyn vaimeneminen ilmakehässä, lämpökameran toimintaperiaate, lämpökuvausalan tutkimuksia sekä lämpötilajakaumia varten histogrammin optimaalinen luokan leveys. Analyysiohjelman kehitysosiossa selvitetään työn aikana kehitetyn analyysiohjelman toiminta. Ohjelman avulla lämpökamerakuvista saatiin kuvatun taustan lämpötilajakauma, johon sovitettiin kolme Gaussin jakaumaa. Kokeellisessa osiossa kuvataan työn aikana suoritettujen lämpökamerakuvausten mittausasetelma sekä kehitetään lineaarista mallia metsän lämpötilajakauman alimmalle ja ylimmälle lämpötilalle kuvausolosuhteiden funktioina.
Mallien parametreina kokeiltiin aluksi aikaa, ilman hetkellistä lämpötilaa, taivaan hetkellistä irradianssia sekä hetkellistä sadenopeutta. Mallia kehitettäessä aika jätettiin pois syklisyytensä vuoksi. Havaittiin, että hetkellinen ilman lämpötila oli hyvä selittävä tekijä metsän alimmalle lämpötilalle. Ylimmälle lämpötilalle se ei ollut aivan yhtä hyvä tekijä. Hetkellinen irradianssi ja sadenopeus eivät olleet hyviä selittäviä tekijöitä. Niiden vaihtaminen edellisen puolen tunnin keskiarvoon ei tuottanut muutosta parempaan. Lopuksi todettiin, että malleja voisi parantaa ottamalla mukaan pidemmän historian irradianssista, vaihtamalla sadenopeuden kertyneeseen sadeveden määrään ja lisäämällä mukaan auringon kierron ja korkeuden vaikutukset. Pohdittiin myös, miten malliin voisi ottaa mukaan taustan spatiaalisen vaihtelun helikopterikuvausten avulla.