CZ303245B6

CZ303245B6 - Zpusob zjištování energetických toku v prízemní vrstve atmosféry a systém k provádení tohoto zpusobu

Info

Publication number: CZ303245B6
Application number: CZ20110226A
Authority: CZ
Inventors: Jirka@Vladimír; Pokorný@Jan; Zicha@Josef; Bíla@Jirí
Original assignee: Enki O.P.S.
Priority date: 2011-04-19
Filing date: 2011-04-19
Publication date: 2012-06-13
Also published as: CZ2011226A3

Abstract

Zpusob zjištování energetických toku v prízemní vrstve atmosféry spocívá ve snímkování zemského povrchu (26) v merené oblasti (24) prostredkem (1) dálkového pruzkumu Zeme (DPZ) opatreným zarízením (4, 5) pro snímkování v infracervené cásti spektra. Podstata je v tom, že z digitalizovaných vizuálních snímku získaných pomocí prostredku (1) DPZ se vytvárí plošná vizuální teplotní mapa (2) merené oblasti (24), pricemž snímky se porovnávají a zpracovávají spolecne s elektronickými daty plošné teplotní mapy (2) a s elektronickými daty získanými z kalibracních pozemních mericích stanic (6), umístených v merené oblasti (24) a opatrených prostredkem pro merení energetického toku. Stanice (6) jsou s výhodou opatreny telekomunikacním zarízením, pomocí nehož se elektronická data ze stanic (6) prenášejí na vzdálený centrální server (21) umožnující jejich on-line zpracování uživatelskou stanicí (22) pripojenou k serveru (21). Stanice (6) detekuje pomocí cidla (9) dopadající krátkovlnnou složku globálního slunecního zárení ve spektrální oblasti 200 až 2800 nm a soucasne detekuje pomocí cidla (10) odraženou krátkovlnnou složku globálního slunecního zárení ve spektrální oblasti 200 až 2800 nm. Dále stanice (6) merí pomocí senzoru (11) energetický tok mezi cidlem (9) a oblohou ve spektrální oblasti 3500 až 45 000 nm a dále merí pomocí senzoru (12) energetický tok mezi cidlem (10) a zemským povrchem (26) ve spektrální oblasti 3500 až 45 000 nm. Kalibracní pozemní mericí stanice (6) je dále opatrena cidlem (14) teploty a relativní vlhkosti nad úrovní porostu na zemském povrchu (26), cidlem (15) rychlosti a smeru vetru, cidlem (16) teploty a relativní vlhko

Description

Vynález se týká způsobu a systému, které umožňují na základě měření s vysokou pravděpodobností popsat rozložení energie dopadajícího slunečního záření na zemský povrch, a jsou využitelné pro absolutní a komparační zjišťování energetických toků na rozdílných biotopech a přede10 vším k posouzení vlivu vodního režimu na redistribuci energetických toků v přízemní vrstvě atmosféry. Předmět vynálezu je zejména určen k porovnání rozložení teplot a následně energetických toků v rozdílných biotopech a tím k pochopení odezvy biotopů na zásahy lidské činnosti.

Dosavadní stav techniky

Pro potřeby meteorologie, kartografie i klasifikace ekologické zátěže jsou běžně využívány prostředky dálkového průzkumu Země (DPZ), především družice a družicové snímky pořízené v různých spektrálních oblastech. Existují zavedené postupy na kalibraci získaných fyzikálních veličin z těchto podkladů. Vzhledem k výšce oběžné dráhy 350 až 750 km jsou družice schopné dodávat globální plošná data s rozlišením l pixelu 30 až 1000 m. Hustota dat je dostatečná pro postižení chování ekosystémů v regionálním měřítku ajejich popisu na úrovni desítek km².

Nevýhoda výše popsaného známého způsobu a zařízení pro určení vzájemných souvislostí mezi vodou a vegetací v lokálních podmínkách a jeho přínos pro pochopení energetických toků na rozhraní zemského povrchu a přízemní vrstvou atmosféry spočívá jednak v jeho malém rozlišení a především v časové souvztažnosti mezi samotným měřením a doručenými výsledky. Zásadná nevýhodou je malá operativnost a nemožnost ovlivnit dobu přeletu nad měřeným územím a zajistit její periodicitu pro zaznamenání dynamiky jevů ve studovaném ekosystému. Další nevýhodou je omezení použitelnosti metody při vysoké i střední oblačnosti a v neposlední řadě vysoké náklady za pořízené snímky a obtížná interpretace kalibrace pixelu vzhledem kjeho velkému rozměru a z toho plynoucí značné variability sledované plochy pixelu. (Kromě vodní plochy lze velice obtížně najít homogenní plochu o rozměrech cca 100 x 100 m).

Obdobné nevýhody vykazuje samostatné měření prováděné zjiných prostředků DPZ, např. z letadel nebo vzducholodí.

Meteorologické podmínky v přízemní vrstvě atmosféry se dále běžně zjišťují pomocí stacionárních nebo transportovatelných měřicích stanic, označovaných jako meteostanice. Tyto meteosta40 nice jsou vybaveny čidly teploty, vlhkosti, vodních srážek, síly větru, spadu sněhu, intenzity slunečního záření a dalšími, a jsou jednotlivě dálkově propojeny prostředky pro přenos dat s centrálním pracovištěm pro vyhodnocení a další zpracování naměřených hodnot.

Např. v patentu EP 1610156 je popsána meteostanice, která slouží jako alarmovací zařízení pro vyhodnocení rizika přívalových dešťů nebo povodní. Zařízení využívá statistickou databanku hydrologických a meteorologických údajů pro sledované území, porovnává ji s aktuálně naměřenými hodnotami, a klasifikuje míru hrozícího rizika.

Nevýhoda meteostanic spočívá v tom, zeje nelze využít pro systémové zjišťování energetických toků v přízemní vrstvě atmosféry v určité lokalitě, neboť se jedná o diskrétní body měření, a ani v případě, že by tyto meteostanice byly propojeny do dostatečně husté měřicí sítě pokrývající měřenou lokalitu, nebylo by možné z takto vytvořené sítě získat data využitelná pro zjišťování energetických toků. Kromě toho, vybudování dostatečně husté měřicí sítě na každé měřené lokalitě není reálné ze stavebních, právních ani finančních důvodů.

- 1 CZ 303245 B6

Potřeba měření a porovnávání energetických toků v krajině vyplývá z toho, že na plochu v krajině dopadá ze Slunce přímo měřený zářivý tok - energie. Část energie se odrazí ve viditelné oblasti spektra, ale větší část ohřeje porost, půdu, následně je vyzařována zpět vůči obloze v tepelné infračervené oblasti s časovým posunem, část přejde do latentního tepla výparu, vypaří se z povrchu země a rostlin (evapotranspirace) a malá část je chemicky vázaná fotosyntézou.

Vnějším projevem všech těchto jevů je teplota v daném čase na daném místě. Pouze tu jsme schopno zachytit velkoplošně pomocí termovizních kamer a obdobných měřicích prostředků. Úkolem vynálezu je vytvoření takového způsobu a systému pro zjišťování energetických toků ío v přízemní vrstvě atmosféry, který by umožňoval měření a analýzu jednotlivých složek energetických toků, a to plošně pro určitý region, aby bylo možno zmapovat a prognózovat vývoj energetických toků v tomto konkrétním regionu.

Podstata vynálezu

Výše uvedené nevýhody do značné míry odstraňuje způsob zjišťování energetických toků v přízemní vrstvě atmosféry a systém k provádění tohoto způsobu podle předloženého vynálezu.

Způsob zjišťování energetických toků v přízemní vrstvě atmosféry zahrnuje snímkování zemského povrchu v měřené oblasti alespoň jedním prostředkem dálkového průzkumu Země (DPZ) opatřeným alespoň jedním zařízením pro snímkování v infračervené části spektra. Podstata nového způsobu zjišťování energetických toků spočívá v tom, že z digitalizovaných vizuálních snímků získaných pomocí prostředku DPZ se vytváří plošná vizuální teplotní mapa měřené oblasti, přičemž snímky se porovnávají a zpracovávají společně s elektronickými daty plošné teplotní mapy a s elektronickými daty získanými z alespoň dvou kalibračních pozemních měřicích stanic, umístěným v měřené oblasti a opatřených alespoň jedním prostředkem pro měření energetického toku. Podstata způsobu tedy spočívá v tom, že kombinuje bodová měření na síti kalibračních pozemních měřicích stanic s plošnou vizuální teplotní mapou a vizuálními snímky, získanými ze sofistikovaně řízeného prostředku DPZ.

Předmětem vynálezu je také systém k provádění výše popsaného způsobu, tj. systém pro zjišťování energetických toků v přízemní vrstvě atmosféry, zahrnující digitalizované vizuální snímky z alespoň jednoho prostředku dálkového průzkumu Země (DPZ) opatřeného alespoň jedním zaří35 zením pro snímkování zemského povrchu v měřené oblasti v infračervené části spektra, jehož podstata spočívá v tom, že dále zahrnuje elektronická data plošné vizuální teplotní mapy vytvořené z digitalizovaných vizuálních snímků z prostředku DPZ a elektronická data z alespoň dvou kalibračních pozemních měřicích stanic, umístěných v měřené oblasti a opatřených alespoň jedním prostředkem pro měření energetického toku.

Ve výhodném provedení způsobu i systému podle vynálezu jsou kalibrační pozemní měřicí stanice opatřeny telekomunikačním zařízením, pomocí něhož se naměřená a vypočítaná data ze stanic přenášejí na vzdálený centrální server umožňující jejich on-líne zpracování alespoň jednou uživatelskou stanicí připojenou k serveru. Jako telekomunikační zařízení se s výhodou použije vestavný GSM/GPRS modul. Čidla měřicí stanice jsou obsluhována automatickou záznamovou a řídící jednotkou, která v sobě zahrnuje univerzální datalogger, telemetrickou stanici s vestavným GSM/GPRS modulem, programovatelný řídící automat a energetický zdroj nezávislý na síti, využívající sluneční záření. Jednotka umožňuje kontinuální celoroční záznam a přenos dat na server, odkud je záznam dostupný všem uživatelům.

Pro ideální měření energetických toků je výhodné, když kalibrační pozemní měřicí stanice detekuje pomocí čidla dopadající krátkovlnnou složku globálního slunečního záření ve spektrální oblasti 200 až 2800 nm, a současně detekuje pomocí jiného čidla odraženou krátkovlnnou složku globálního slunečního záření ve spektrální oblasti 200 až 2800 nm. Dále je výhodné, když kalib55 rační pozemní měřicí stanice měří pomocí senzoru energetický tok mezi čidlem a oblohou ve

-2CZ 303245 B6 spektrální oblasti 3500 až 45 000 nm a zároveň měří pomocí jiného senzoru energetický tok mezi čidlem a zemským povrchem ve spektrální oblasti 3500 až 45 000 nm, přičemž alespoň jedno čidlo přitom měří teplotu těla senzorů pro měření energetického toku. Měření a výpočet vychází ze Steťan-Boltzmanova zákona, který udává radiační tok mezi dvěma tělesy, závislý pouze na jejich absolutní teplotě. V daném případě se měří energetický tok směrem nahoru, tedy k obloze, směrem dolů, tedy k zemskému povrchu, a teplota těl senzorů. Podle uvedeného zákona lze vypočítat efektivní teplotu oblohy a radiační teplotu zemského povrchu. Teplota oblohy je potřebná k tomu, aby bylo možno následně z plošné teplotní mapy vypočítat dle téhož zákona energetický tok pro každý libovolný bod měřené oblasti na teplotní mapě. Uvedený postup se io opakuje až do získání dostatečného množství dat týkajících se měřené oblasti.

Kromě výše uvedených čidel a senzorů jsou kalibrační pozemní měřicí stanice vybaveny dalšími prostředky, odlišně od standardních meteorologických stanic, které obvykle měří maximálně dvě teploty, vlhkost a srážky, někdy také dopadající radiaci, a jsou tedy významné jak počtem a strukturou měřených veličin, tak umístěním jednotlivých čidel.

Ve výhodném provedení způsobu podle vynálezu kalibrační pozemní měřicí stanice dále měří teplotu a relativní vlhkost na úrovni porostu na zemském povrchu i nad úrovní porostu na zemském povrchu, rychlost a směr větru, srážkové úhrny, atmosférický tlak, teplotu půdního profilu a io objemovou vlhkost půdy v měřené oblasti.

Na každé kalibrační pozemní měřicí stanici je přímo měřena energie dopadající a odražené krátkovlnné složky globálního slunečního záření ve spektrální oblasti 200 až 2800 nm. Pro výpočet energetického toku do půdy je měřeno 8 hodnot teplot v půdním profilu a vlhkost půdy. Pro určení evapotranspirace jsou měřeny teplota a relativní vlhkost ve dvou úrovních nad povrchem. Kromě toho jsou měřeny rychlost a směr větru ve výšce 2m nad zemí a srážky. Na jedné kalibrační pozemní měřicí stanici v měřené oblasti je měřeno také dopadající a odražené záření v tepelné oblasti 3500 až 45 000 nm a teplota senzorů pro měření energetického toku, ze kterých je počítána efektivní teplota oblohy pro měřenou oblast a tlak vzduchu pro stanovení tlaku vod30 nich par. Pro výpočet energetického toku do půdy jsou kalibrační pozemní měřicí stanice osazené každá 10 teplotními čidly pro měření teplotních gradientů pod povrchem půdy a čidlem půdní vlhkosti. Pro určení komplexní meteorologické situace je stanice doplněna čidly směru a rychlosti větru a záznamu množství srážek.

Jednotlivé energetické toky lze z naměřených hodnot vypočítat, a to buďto přímo nebo nepřímo. Nejsložitější je výpočet evapotranspirace, která závisí na obtížně definovaných hodnotách jako drsnost povrchu rostlin, větrném profilu apod, ale podle zvolené metody výpočtu lze stanovit její přesnost.

Nedílnou součástí způsobu i systému je prostředek DPZ, pohybující se v určeném čase po předem definované trajektorii, což je s výhodou buď letadlo, vrtulník nebo vzducholoď, je opatřen stabilizovanou plošinou s termovizní kamerou a/nebo fotoaparátem, která udržuje kameru nebo fotoaparát ve směru kolmém k zemskému povrchu i při neklidném průběhu letu, a je vybaven avionikou pro řízení pohybu prostředku po předem naprogramované dráze v požadované výšce nad měřenou oblastí, nejčastěji ve výšce 50 až 10 OOOm.

Výsledkem činnosti způsobu i systému podle vynálezu je plošná vizuální teplotní mapa a fotodokumentace aktuálního stavu sledovaného povrchu v měřené oblasti. Vzájemným porovnáním (kalibrací) lze získat kvalifikovaný odhad energetických toků v měřené oblasti a znalost redistri50 buče dopadajícího slunečního záření. To znamená, že na základě parametrů, získaných na kalibračních pozemních měřicích stanicích a dle znalosti vegetačního pokryvu lze odhadnout dění na ostatních místech měřené oblasti na základě plošné vizuální teplotní mapy. Kalibrační pozemní měřicí stanice se proto umisťují do charakteristických biotopů v měřené oblasti.

-3CZ 303245 B6

Přehled obrázků na výkresech

Vynález bude blíže osvětlen pomocí výkresů, na nichž znázorňují obr. 1 schéma způsobu a sys5 lemu podle vynálezu s využitím letadla, obr. 2 schéma původu a systému podle vynálezu s využitím vzducholodi, obr. 3 schematický nákres kalibrační pozemní měřicí stanice, obr. 4 blokové schéma způsobu a systému podle vynálezu.

io Příklady provedení vynálezu

Rozumí se, že dále popsané a zobrazené konkrétní příklady uskutečnění vynálezu jsou představovány pro ilustraci, nikoli jako omezení příkladů provedení vynálezu na uvedené případy. Odborníci znalí stavu techniky najdou nebo budou schopni zjistit za použití rutinního experi15 mentování vétší čí menší počet ekvivalentů ke specifickým uskutečněním vynálezu, která jsou zde speciálně popsána. I tyto ekvivalenty budou zahrnuty v rozsahu dále uvedených patentových nároků.

Systém pro zjišťování energetických toků v přízemní vrstvě atmosféry, znázorněný na obr. 1, obr.

2 a obr. 3, sestává z prostředku dálkového průzkumu Země (DPZ) í a ze sítě kalibračních pozemních měřicích stanic 6. Každá stanice 6 obsahuje měřicí a záznamovou elektroniku a senzory, především čidlo 9 krátkovlnné složky globálního slunečního záření ve spektrální oblasti 200 až 2800 nm, dopadající na vodorovnou plochu, a čidlo 10 odražené krátkovlnné složky globálního slunečního záření ve spektrální oblasti 300 až 2800 nm, měřené ve vodorovné rovině. Stanice 6 má dále čidlo 16 relativní vlhkosti a teploty vzduchu, umístěné v meteorologickém kiytu ve výšce porostu, čidlo 14 relativní vlhkosti a teploty vzduchu, umístěné v meteorologickém krytu ve výšce 2 m nad porostem, osm čidel 17 teploty půdního profilu pro určení teplotního gradientu do půdy, čidlo ]_5 pro měření směru a rychlosti větru (anemometr), čidlo 18 úhrnu srážek (člunkový srážkoměr) a čidlo 20 objemové vlhkosti půdy. Důležitou součástí stanice 6 je automatická záznamová a řídící jednotka 7.

Automatická záznamová a řídící jednotka 7 v sobě zahrnuje univerzální datalogger, telemetrickou stanici s vestavným GSM/GPRS modulem a programovatelný řídící automat. Jednotka je vybavena uživatelsky přátelským software, hardware je mod ifi kováte Iný a vysoce odolný proti nepříz35 nivým podmínkám. K dispozici je 32 dynamicky obsazovaných záznamových kanálů pro měření a archivaci všech parametrů. Jednotka 7 může monitorovat až 40 binárních kanálů. Jeden textový kanál zaznamenává všechny mimořádné události včetně přijatých i odeslaných SMS, výpadky v napájení apod. Celková záznamová kapacita jednotky 7 je větší než 400 000 hodnot a proto k zaplnění paměti a k následnému přepisování nej starších změřených dat tak v praxi dojde až po několika letech provozu. Základní přípojná deska DPD obsahuje svorky šesti proudových vstupů 4 až 20 mA a osmi pulzně-binámích PV vstupů, sériové rozhráň ní RS485 a dva spínací kontakty celé. Speciální přípojné desky obsahují ještě vstupy pro čtyřvodičové připojení čidel 9 krátkovlnné složky globálního slunečního záření ve spektrální oblasti 200 až 2800 nm a čidel 10 odražené krátkovlnné složky globálního slunečního záření ve spektrální oblasti 300 až 2800 nm, dále sériové rozhraní SD1-12 a napěťové vstupy. Díky zabudovanému rozhraní RS485 lze počty vstupů i výstupů značně rozšířit a realizovat tak i velké měřicí sestavy. Maximálně lze přes rozhraní RS485 k jedné jednotce 7 připojit dva vstupně výstupní binární moduly DV a 16 výstupních modulů MAV420/DIN s galvanicky odděleným proudovým výstupem 4 až 20 mA. Celá elektronická část jednotky 7 včetně vstupně-výstupních obvodů i GSM/GPRS moduluje uzavře50 na v kompaktním kovovém odlitku, který zvyšuje odolnost jednotky 7 proti vnějším nepříznivým klimatickým i elektromagnetickým vlivům. Tento kompakt je uzavřen v robustní plastové skříni s krytím IP66 spolu s napájecím akumulátorem a přípojnou deskou. Uvnitř skříně může být osazeno i čidlo 19 atmosférického tlaku, jehož hodnoty mohou být rovněž přenášeny na centrální server 21 spolu s ostatními naměřenými hodnotami. Programové řízení spotřeby připojených snímačů i vestavěného GSM modemu a nízká vlastní spotřeba jednotky 7 založená na moderním

-4CZ 303245 B6

RISC procesoru a 3,3 V logice umožňují nasadit jednotku 7 založená na moderním RISC procesoru a 3,3 V logice umožňují nasadit jednotku 7 i do míst bez síťového napájení. Jednotka je vybavena malým solárním panelem tvořícím nezávislý zdroj energie 8 a je zcela energeticky autonomní.

Z blokového schématu na obr. 4 je zřejmé, jakým způsobem se naměřené a vypočítané hodnoty 23 ze stanic 6 v měřené oblasti 24 ohraničené rámcem 25 měřené oblasti 24 přenášejí na centrální server 21. kde se zpracovávají, a kde k nim mají přístup jednotlivé uživatelské stanice 22. Elekronická data takto získaná z měřicích stanic 6 lze porovnávat a zpracovávat současně s elektroio nickými daty plošné vizuální teplotní mapy 2 vytvořené na základě digitalizovaných vizuálních snímků z prostředku i DPZ.

Plošná vizuální mapa 2 ve viditelné oblasti spektra udává aktuální stav zkoumaného biotopu (měřené oblasti 24) z hlediska vegetačního pokryvu a rozmístění živých i neživých objektů. Ploš15 ná teplotní mapa 2 popisuje v infračervené části spektra vnější projev lokality, který vyplývá z jejího aktuálního fyzikálního stavu (teplota, vlhkost, dopadající přímá a difusní radiace, směr a rychlost větru, hladina spodní vody atd.). Na základě naměřených a vypočítaných hodnot 23, získaných na kalibračních pozemních měřících stanicích 6, plošné vizuální teplotní mapy 2 a znalosti vegetačního pokiyvu měřené oblasti 24 lze kvalifikovaně odhadnout a kvantifikovat fyzikál20 ní pochody na ostatních místech měřené oblasti 24. Kalibrační pozemní měřicí stanice 6 se proto umisťují do charakteristických biotopů v měřené oblasti 24 a slouží pro pochopení probíhajících fyzikálních a biologických jevů, jejich interpretaci a predikci odezvy na vnější zásah do biotopu.

Jako sofistikovaně řízený prostředek DPZ i, operující v požadovaných výškách, a zajišťující termovizní snímky, byl v prvním příkladu provedení testován letoun Cessna TU 206 F, vybavený zařízením pro fotogrammetrii. Letoun byl vybaven stabilizovanou plošinou 3 nosiče snímkovacího zařízení (gyrostabilizačním rámem SM 3000), která udržovala termovizní kameru 4 ve směru kolmém k zemskému povrchu 26 i při neklidném chování letadla. Stabilizovaná plošina 3 je nezbytnou součástí vybavení prostředku DPZ 1 pro tvorbu navázaných snímků pro vytvoření plošné vizuální teplotní mapy 2 složené z navazujících snímků, které lze spojit.

Letoun je vybaven také specializovanou avionikou, která slouží pro řízení pohybu prostředku i DPZ po předem naprogramované dráze v předepsané výšce nad měřenou oblastí 24. Jedná s především o software pro plánování letových misí, navigační systém pro přesné navádění letou35 nu při leteckém snímkování, navigační vybavení umožňující přesné provedení náletového plánu a dodávající informaci o poloze letadla vůči fotografovanému objektu. Avioniku dále tvoří inerciální měřicí jednotka pro přímé měření úhlů a zrychlení vzhledem k souřadné soustavě senzoru a 12-ti kanálový dvoufrekvencní GPS přijímač.

V dalším příkladu provedení byla jako prostředek i DPZ testována nevyztužená vzducholoď patřící obecně do kategorie tzv. BLIMP. Balón se skládá z vnitřní duše (speciální sendvičová fólie) bránící úniku hélia a z vrchního pláště (textilie SKYTEX), který drží při dostatečném přetlaku tvar. Vzducholoď je osazena dvěma výškovými stabilizačními plochami s ovladatelnými klapkami a jednou směrovou stabilizační plochou s klapkou a směrovými motory. Směrové motory se používají zpravidla pri vzletu a přistání při nízké rychlosti vzducholodě, kdy účinnost klapek klesá. Vlastní pohon vzducholodě je realizován dvěma motory umístěnými v gondole zavěšené blízko letiště pod balónem. Motory jsou otočné kolem příčné osy „pitch“ v rozmezí +/90° od svislé osy. Při letu motory směřují dopředu kdežto při vzletu jsou natočeny směrem nahoru. Během přistání se osa motorů řídí podle potřeby prováděného přistávacího manévru. Tato so konfigurace umožňuje kolmý vzlet i v omezeném prostoru. Samotná vzducholoď je vyvážená vždy tak, aby byla těžší než vzduch. V případě jakéhokoliv výpadku vzducholoď začne zvolna klesat k zemi. Vzlet je řízen manuálně přes RC soupravu (2,4 GHz), kdy po vystoupání do bezpečné výšky dochází k přepnutí na autonomní režim řízení pres PC, Komunikace je zajištěna průmyslovými radiomodermy. Vzducholoď je napájená z LiFe baterií. Je vybavena výkonnými

DC-AC a DC-DC měniči. Dále je vybavena inerciální navigační jednotkou s GPS přijímačem.

-5CZ 303245 B6

Mezi další vybavení patří měření výšky, otáček motorů, napětí napájení, snímání protékajícího proudu a stav kapacity baterií. Veškerá data jsou přenášena v reálném čase na operátorské stanoviště. Součástí vzducholodě je stabilizovaná plošina 3 s kardanovým závěsem, směřující kolmo k zemskému povrchu 26, nesoucí termovizní kameru 4 a fotoaparát 5 pro sekvenční snímání.

Díky inerciální navigační jednotce s GPS přijímačem a sofistikovanému řídícímu programu je vzducholoď schopna letět po předem naprogramované dráze v předepsané výšce. Řídící software synchronně spouští termovizní kameru 4 a fotoaparát 5 v závislosti na změně trajektorie vzducholodi, což umožňuje využít toto zařízení k tvorbě mapových podkladů.

Průmyslová využitelnost

Způsob a systém podle vynálezu lze využít ke zjišťování a k měření energetických toků v přízemních vrstvách atmosféry ve sledovaném biotopu, porovnat mezi sebou plochy s různým stupněm a typem vegetace a poměry v urbanizované krajině. Na základě měření lze predikovat energetické (klimatologické) odezvy na zásahy člověka. Způsob i systém jsou vhodné pro archivaci okamžitého stavu biotopu a pro sledování jeho vývoje v časové řadě.

Claims

PATENTOVÉ NÁROKY

25 1. Způsob zjišťování energetických toků v přízemní vrstvě atmosféry, zahrnující snímkování zemského povrchu (26) v měřené oblasti (24) alespoň jedním prostředkem (1) dálkového průzkumu Země (DPZ) opatřeným alespoň jedním zařízením (4, 5) pro snímkování v infračervené části spektra, vyznačující se tím, že z digitalizovaných vizuálních snímků získaných pomocí prostředku (I) DPZ se vytváří plošná vizuální teplotní mapa (
2) měřené oblasti (24), pri30 čemž snímky se porovnávají a zpracovávají společně s elektronickými daty plošné vizuální teplotní mapy (2) a s elektronickými daty získanými z alespoň dvou kalibračních pozemních měřicích stanic (6), umístěných v měřené oblasti (24) a opatřených alespoň jedním prostředkem pro měření energetického toku.

35 2. Způsob zjišťování energetických toků podle nároku 1, vyznačující se tím, že kalibrační pozemní měřicí stanice (6) jsou opatřeny telekomunikačním zařízením, pomocí něhož se elektronická data ze stanic (6) přenášejí na vzdálený centrální server (21) umožňující jejich on-line zpracování alespoň jednou uživatelskou stanicí (22) připojenou k serveru (21),

40
3. Způsob zjišťování energetických toků podle nároku 2, vyznačující se tím, že jako telekomunikační zařízení se použije vestavný GSM/GPRS modul.
4. Způsob zjišťování energetických toků podle alespoň jednoho z nároků laž3, vyznačující se tím, že kalibrační pozemní měřicí stanice (6) detekuje pomocí čidla (9) dopadající

45 krátkovlnnou složku globálního slunečního záření ve spektrální oblasti 200 až 2800 nm a současně detekuje pomocí čidla (10) odraženou krátkovlnnou složku globálního slunečního záření ve spektrální oblasti 200 až 2800 nm.
5. Způsob zjišťování energetických toků podle nároku 4, vyznačující se tím, že

50 kalibrační pozemní měřicí stanice (6) měří pomocí senzoru (11) energetický tok mezi čidlem (9) a oblohou ve spektrální oblasti (3500 až 45 000 nm a dále měří pomocí senzoru (12) energetický tok mezi čidlem (10) a zemských povrchem (26) ve spektrální oblasti 3500 až 45 000 nm.
6. Způsob zjišťování energetických toků podle nároku 4, vyznačující se tím, že

55 kalibrační pozemní měřicí stanice (6) dále měří teplotu a relativní vlhkost na úrovni porostu na

-6CZ 303245 B6 zemském povrchu (26) i nad úrovní porostu na zemském povrch (26), rychlost a směr větru, srážkové úhrny, atmosférický tlak, teplotu půdního profilu a objemovou vlhkost půdy v měřené oblasti (24).

5
7. Způsob zjišťování energetických toků podle alespoň jednoho z nároků laž5, vyznačující se tím, že prostředek (1) DPZ je letadlo, vrtulník nebo vzducholoď, je opatřen stabilizovanou plošinou (3) s termovizní kamerou (4) a/nebo fotoaparátem (5), aje vybaven avionikou pro řízení pohybu prostředku (1) po předem naprogramované dráze v požadované výšce nad měřenou oblastí (24).

ιυ
8. Systém pro zjišťování energetických toků v přízemní vrstvě atmosféry, zahrnující digitalizované vizuální snímky pořízené z alespoň jednoho prostředku (1) dálkového průzkumu Země (DPZ) opatřeného alespoň jedním zařízením (4, 5) pro snímkování zemského povrchu (26) v měřené oblasti (24) v infračervené části spektra, vyznačující se tím, že dále zahri5 nuje elektronická data plošné vizuální teplotní mapy (2) vytvořené z digitalizovaných vizuálních snímků z prostředku (1) DPZ a elektronická data z alespoň dvou kalibračních pozemních měřicích stanic (6), umístěných v měřené oblastí (24) a opatřených alespoň jedním prostředkem pro měření energetického toku.

zo
9. Systém pro zjišťování energetických toků podle nároku 7, vyznačující se tím, že kalibrační pozemní měřicí stanice (6) jsou opatřeny telekomunikačním zařízením pro přenos elektronických dat ze stanic (6) na vzdálený centrální server (21) umožňující jejich on-line zpracování alespoň jednou uživatelskou stanici (22) připojenou k serveru (21).

25
10. Systém pro zjišťování energetických toků podle nároku 8, vyznačující se tím, že telekomunikační zařízení tvoří vestavný GSM/GPRS modul.
11. Systém pro zjišťování energetických toků podle alespoň jednoho z nároků 7 až 9, vyznačující se tím, že kalibrační pozemní měřicí stanice (6)je opatřena nezávislým zdrojem jo (8) energie, automatickou záznamovou a řídicí jednotkou (7), čidlem (9) dopadající krátkovlnné složky globálního slunečního záření ve spektrální oblasti 200 až 2800 nm a čidlem (10) odražené krátkovlnné složky globálního slunečního záření ve spektrální oblasti 200 až 2800 nm.
12. Systém pro zjišťování energetických toků podle nároku 11, vyznačující se tím,

35 že kalibrační pozemní měřicí stanice (6) je opatřena senzorem (II) energetického toku mezi čidlem (9) a oblohou ve spektrální oblasti 3500 až 45 000 nm, senzorem (12) energetického toku mezi čidlem (10) a zemským povrchem (26) ve spektrální oblasti 3500 až 45 000, a čidlem (
13) teploty těles senzorů (11, 12).

40 13. Systém pro zjišťování energetických toků podle nároku 10, vyznačující se tím, že kalibrační pozemní měřicí stanice (6) je dále opatřena čidlem (14) teploty a relativní vlhkosti nad úrovní porostu na zemském povrchu (26), čidlem (15) rychlosti a směru větru, čidlem (16) teploty a relativní vlhkosti na úrovni porostu na zemském povrchu (26), čidlem (17) teploty půdního profilu, čidlem (18) úhrnu srážek a čidlem (20) objemové vlhkosti půdy v měřené oblasti

45 (24).
14. Systém pro zjišťování energetických toků podle alespoň jednoho z nároků 7 až 11, vyznačující se tím, že prostředek (1) DPZ je letadlo, vrtulník nebo vzducholoď, a je opatřen avionikou pro řízení pohybu prostředku (1) po předem naprogramované dráze v požado50 váné výšce nad měřenou oblastí (24).