给北斗导航探空仪装“眼睛” 成功获取探空全过程全景影像资料

从内蒙古自治区锡林浩特国家综合气象观测试验基地到克什克腾旗，用时1小时13分钟，在两万七千米高空，北斗导航探空仪开始平漂，它的运动特性及“看”到的环境变化被完整记录——8月17日，基于集成姿态的北斗导航探空仪视频动态试验取得成功。这是国内气象部门首次获取探空全过程姿态数据及稳定的全景影像资料，实现探空全过程可视化。

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17日6时55分，携带集成姿态传感器的北斗导航探空仪、全景高清摄像机、降落伞、探测高度控制装置的平漂双模气象气球在锡林浩特国家综合气象观测试验基地升空，开始在高空“扫描”气象环境。

仅用一小时，气球从地面飞升至近三万米高空，温度从21℃迅速降至-68℃，整个探空过程环境变化无法被模拟。

8月17日，试验人员在锡林浩特国家综合气象观测试验基地施放气球。李子硕 摄影

有着二十多年“放气球”经验的北京市气象探测中心高级工程师于永涛也深有体会，“现行探空业务不能直观获取探空仪在高空的姿态和环境变化，无法进行更科学的高空气象观测要素误差订正。”

对此，中国气象局气象探测中心为这个飞升的北斗导航探空仪装上了“眼睛”——姿态传感器和360°全景高清摄像机，让它来解答探空仪到底“看”到了什么。

“这双‘眼睛’可直观看到探空观测上升、平漂、下降三阶段的所有状态，以及出入云过程，并获取全过程探空仪飞行姿态数据。”中国气象局气象探测中心基地室高级工程师夏元彩介绍，出入云观测数据为湿度误差订正提供依据，探空仪姿态数据为温度及下降段测风误差订正提供依据。

8月17日，平漂双模气象气球在锡林浩特国家综合气象观测试验基地升空。李子硕 摄影

“眼睛”发挥作用的时间只有短短几小时，试验团队的“备考”之路却长达两年。2021年，集成姿态的北斗导航探空仪工程样机试制成功，经过数次测试与改进，不断增强其准确性、可靠性和通信能力，最终应用于此次试验。

普通摄像设备无法保证在温度、湿度等环境要素快速变化的情况下正常工作。今年年初，试验团队开始挑选合适的全景高清摄像机，并进行保温处理、跌落保护处理和电池扩容等适应性改进，且在前期通过高低温环境试验，从而保障设备适应此次试验条件。

“获取翔实的探测可视化信息是一次大胆尝试。”中国气象局气象探测中心业务科技处高级工程师安涛见证了“眼睛”的诞生，更期待能与之“重逢”，因此必须要考虑试验设备的落点安全以及是否便于回收。

试验团队踏勘多个试验备选站点的周边情况，集中分析研判备选站点近一年的探空资料、每个季度的大气运动变化，最终确定于今年8月在锡林浩特国家综合气象观测试验基地开展试验。

气球在探空观测过程中的全景高清影像资料图

17日8时8分，外球爆炸，内球成功实现平漂。9时2分，探测高度控制装置切断悬挂仪器的绳索，探空仪在降落伞的作用下均匀下落。10时16分，探空仪降落至克什克腾旗草场。试验团队兵分三路围追，在克服手机信号消失、汽车深陷沙坑等难题后，于13时27分精确“追踪”回收。数据与影像资料获取正常，此次回收试验宣告成功。

这些姿态数据和全景影像资料不仅为探测业务带来准确的“诊疗”依据，还为气象探空业务升级换代至北斗探空做好技术储备和支撑。

19日7时45分，携带集成姿态的北斗导航探空仪的试验气球在锡林浩特国家综合气象观测试验基地再次升空，分析与研究工作还在继续。

（作者：刘倩 责任编辑：张明禄）

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