Αρ. ΕΕ - WP Number: 2

Τίτλος ΕΕ - WP Title: WP2 : Measuring campaign and analysis of results

Έναρξη - Starting Month: 8

Λήξη - Ending Month: 20

Στόχοι ΕΕ - WP Objectives:

Συνοπτική Περιγραφή των Στόχων της ΕΕ - Brief description of the WP’s Objectives:

Στο παρόν WP, ολοκληρώσαμε την συλλογή των δεδομένων και κατασκευή της τελικής προς επεξεργασία βάσης δεδομένων μας. Κατόπιν, αξιολογήσαμε τα συλλεχθέντα δεδομένα και τα επεξεργαστήκαμε κατάλληλα κατά την διαδικασία υλοποίησης των αλγορίθμων και των τεχνικών μας που σχετίζονται με τις ASI συσκευές μας. Τέλος, ολοκληρώσαμε την τρισδιάστατη ανακατασκευή συγκεκριμένων νεφών που προήλθαν από τις κάμερες του δικτύου μας.

Περιγραφή Εργασίας-Βαθμός Υλοποίησης των Στόχων της ΕΕ - Work Description – Degree of Work Package Objectives Implementation:

Σε αυτή τη φάση υλοποίησης, πραγματοποιήθηκε η εκτίμηση των οπτικών ιδιοτήτων των αιωρούμενων σωματιδίων με την χρήση ακτινομετρικών οργάνων και all-sky καμερών, η εκτίμηση των οπτικών ιδιοτήτων των νεφών καθώς και των radiances στις εικόνες των all-sky καμερών. Σχετικά με την εκτίμηση των οπτικών ιδιοτήτων των νεφών, υλοποιήθηκε η κατηγοριοποίηση των pixels των ASI συσκευών μας σε καθαρό ουρανό / σύννεφο μέσω της συνδυαστικής μεθόδου του χρωματικού κατωφλίου και της Clear Sky Library (CSL).

Ενδεικτικά αποτελέσματα της μεθόδου μας για 0, 4, 7 και 8 octets cloud coverage

Σχετικά με την εκτίμηση των οπτικών ιδιοτήτων των αιωρούμενων σωματιδίων, μελετήθηκε η εκτίμηση του οπτικού βάθους των αιωρούμενων σωματιδίων με την χρήση του machine learning μοντέλου LGBM, χρησιμοποιώντας ως δεδομένα εισαγωγής την ηλιακής ακτινοβολίας από ακτινομετρικά όργανα του εργαστηρίου, την περιοχή κορεσμού στην κάμερα, του υδρατμούς, και την αέρια μάζα. Τα αποτελέσματα είναι ικανοποιητικά με συντελεστή συσχέτισης υψηλότερο του 0.75 σε όλες τις περιπτώσεις. Επίσης, πραγματοποιήθηκε η εκτίμηση των radiances από τις εικόνες των all-sky καμερών λαμβάνοντας υπόψιν την γεωμετρική βαθμονόμηση κάθε κάμερας υπολογίζοντας την στερεά γωνία που αντιστοιχεί σε κάθε pixel της εικόνας.

Παραδείγματα των αποτελεσμάτων από την κάμερα, στο κόκκινο (πάνω), πράσινο (μέση) και μπλε (κάτω), για διάφορες συνθήκες αιωρούμενων σωματιδίων (AOD) και ηλιακή ζενίθια γωνία (SZA) 45^ο. Στους υπολογισμούς του μοντέλου, ο ήλιος είναι σε αζιμούθια γωνία 180^ο (τοπικό μεσημέρι).

Τέλος, υλοποιήθηκε η μεθοδολογία που ακολουθήσαμε για να ανακατασκευάσουμε την τρισδιάστατη μορφή συγκεκριμένων νεφών, τα οποία καταγράψαμε με τις 4 συσκευές απεικόνισης ολόκληρου του ουρανού.

Απεικόνιση των βημάτων της 3D cloud reconstruction μεθοδολογίας μας για την περίπτωση 26/09/23, 07:06:21 UTC από τις κάμερες 1 και 2.

Παραδοτέα – Deliverables:

D2.1: Aerosol/cloud optical properties and radiances dataset from all-sky imagers

D2.2: Technical report on data quality

D2.3: Technical report on 3D reconstruction of cloud data and radiances at selected cases

Συνοπτική περιγραφή των Παραδοτέων που προέκυψαν από την ΕΕ - Describe the Deliverables emerging from the WP:

 Σε αυτή τη φάση, θα παρουσιάσουμε την εκτίμηση των οπτικών ιδιοτήτων των αιωρούμενων σωματιδίων με την χρήση ακτινομετρικών οργάνων και all-sky καμερών, την εκτίμηση των οπτικών ιδιοτήτων των νεφών καθώς και των radiances στις εικόνες των all-sky καμερών. Σχετικά με την εκτίμηση των οπτικών ιδιοτήτων των νεφών, υλοποιήθηκε η κατηγοριοποίηση των pixels των ASI συσκευών μας σε καθαρό ουρανό / σύννεφο μέσω της συνδυαστικής μεθόδου του χρωματικού κατωφλίου και της Clear Sky Library (CSL). Σχετικά με την εκτίμηση των οπτικών ιδιοτήτων των αιωρούμενων σωματιδίων, μελετήθηκε η εκτίμηση του οπτικού βάθους των αιωρούμενων σωματιδίων με την χρήση του machine learning μοντέλου LGBM, χρησιμοποιώντας ως δεδομένα εισαγωγής την ηλιακής ακτινοβολίας από ακτινομετρικά όργανα του εργαστηρίου, την περιοχή κορεσμού στην κάμερα, του υδρατμούς, και την αέρια μάζα. Τα αποτελέσματα είναι ικανοποιητικά με συντελεστή συσχέτισης υψηλότερο του 0.75 σε όλες τις περιπτώσεις. Επίσης, πραγματοποιήθηκε η εκτίμηση των radiances από τις εικόνες των all-sky καμερών λαμβάνοντας υπόψιν την γεωμετρική βαθμονόμηση κάθε κάμερας υπολογίζοντας την στερεά γωνία που αντιστοιχεί σε κάθε pixel της εικόνας.

Μετατροπή της RGB εικόνας σε radiances

Επίσης, αξιολογούμε την ποιότητα και χρονική συνέχεια και συνέπεια των μετρήσεων των ακτινομετρικών οργάνων και all-sky καμερών, παραθέτοντας τις χρονοσειρές των αποθηκευμένων εικόνων από τις 4 περιοχές ενδιαφέροντος, καθώς και την ενδεικτική αξιολόγηση μετρήσεων του ραδιόμετρου με σκοπό την βαθμονόμησή του.

Αριθμός εικόνων ανά ημέρα για 2 από τις 4 ASI συσκευές μας

Τέλος, θα αναλύσουμε την μεθοδολογία που ακολουθήσαμε για να ανακατασκευάσουμε την τρισδιάστατη μορφή συγκεκριμένων νεφών, τα οποία καταγράψαμε με τις 4 συσκευές απεικόνισης ολόκληρου του ουρανού (All Sky Imagers - ASI), που τοποθετήθηκαν στις γωνίες μιας περιοχής περίπου 1 km² στην περιοχή της Πάτρας, στη Δυτική Ελλάδα. Επίσης, θα παρουσιάσουμε επιλεγμένα παραδείγματα από το δίκτυο μας και την αντίστοιχη υλοποίηση που έχουμε αναπτύξει, για ένα συγκεκριμένο ζευγάρι από τις κάμερες.