陳佳佳 顧平月 科技日報記者 付毅飛
在冬奧會賽場，工作人員每天手持雪溫雪狀觀測儀觀測雪面狀態(tài)，正式比賽時，這個頻次會增加到賽前、賽時多次進行。
冬奧會所有比賽項目中，雪上項目約占60%。跳臺滑雪、高山滑雪等都極具速度和技巧，雪面溫度及狀態(tài)對運動員的影響很大。冬奧賽區(qū)屬于溫帶大陸性季風(fēng)氣候，早晚溫差大、風(fēng)大。受溫度、風(fēng)速等氣象條件影響，雪質(zhì)會出現(xiàn)不同的表面形態(tài)，每種雪面狀態(tài)都會使滑雪者產(chǎn)生不同的感受，直接影響競速競技成績。觀測雪表面狀態(tài)和雪面溫度，有助于氣象部門掌握信息，為賽事安排提供服務(wù)。
針對冬奧會場地的氣象監(jiān)測需要，中國航天科工二院23所航天新氣象公司通過技術(shù)攻關(guān)，設(shè)計了一款手持式雪溫雪狀觀測儀，“舉手之勞”就能獲得雪的信息。
這款手持設(shè)備搭載紅外測溫、面陣激光測距、智能圖像、環(huán)境光感測等多種先進的高精度傳感器，能自動識別粉狀雪、殼狀雪、冰狀雪、漿狀雪四種雪狀，并探測雪地實時溫度，實現(xiàn)非接觸式雪面溫度實時觀測并進行高精度訂正。它支持藍牙和5G通信，實時定位，在線地圖回看坐標數(shù)據(jù)，可隨時隨地進行探測，一鍵生成數(shù)據(jù)報文、抓取圖像，滿足賽場精細化觀測需求。
智能圖像傳感器中結(jié)構(gòu)光三維視覺，是雪溫雪狀觀測儀能夠?qū)崿F(xiàn)自主識別雪狀的黑科技。其核心是利用編碼結(jié)構(gòu)的光學(xué)圖案在目標物上投影，通過特殊相機觀察圖案畸變情況，結(jié)合測距信息就能計算探測區(qū)的平面及深度信息，從而構(gòu)造出被測物的三維形狀；通過人工智能技術(shù)對量化的形態(tài)數(shù)據(jù)進行特征分析和建模，識別出各種物體性狀。該技術(shù)也是首次用于雪質(zhì)觀測。
雪溫雪狀觀測儀投入賽場試用時，根據(jù)不同賽場實際反饋進行了優(yōu)化迭代。升級后的產(chǎn)品拓展了雪面溫度、電子地圖標簽等要素，手感更輕便、反應(yīng)更快速。優(yōu)化雪狀的自動識別算法，一方面提升計算效率，將自動計算時間從5分鐘提高至2分鐘以內(nèi)；另一方面，降低了雪狀自動識別對拍攝質(zhì)量的要求，從而無須外掛高清攝像模組，使用儀器自帶的流媒體模組即可實現(xiàn)識別功能。按北京賽區(qū)試用建議，儀器的探桿部分還增做了防水保護，增強設(shè)備現(xiàn)場使用的靈活性和便捷性。
除了雪溫雪狀觀測儀，航天新氣象公司還有測風(fēng)雷達、測云雷達和幾十個自動氣象站，分布在三個賽區(qū)多個賽點，為冬奧會氣象提供網(wǎng)格化的精細數(shù)據(jù)服務(wù)。
工作人員觀測雪溫雪狀。中國航天科工二院23所供圖
