Nuovo metodo per misurare le temperature delle superfici urbane

Questo articolo parla di un nuovo modo per misurare le temperature superficiali nelle aree urbane usando la Termografia Infrarossa. Questo metodo è senza contatto e non invadente, il che significa che non disturba l'ambiente mentre raccoglie dati. La ricerca si concentra su come analizzare l'ambiente costruito, inclusi edifici, strade e vegetazione, in una grande città, in particolare in un clima tropicale.

#Raccolta Dati

I dati sono stati raccolti da un osservatorio sul tetto allestito su due edifici a Singapore. Questo osservatorio ha utilizzato una speciale macchina fotografica che cattura Immagini Termiche ogni 10 secondi. In oltre dieci mesi, sono state raccolte un totale di 1.365.921 immagini termiche. Queste immagini aiutano a tenere traccia dei cambiamenti di temperatura in tempo reale.

#Scopo della Ricerca

Le aree urbane sono posti complessi e in continua evoluzione. Molte persone vivono nelle città, portando a un consumo energetico maggiore e livelli di temperatura più alti. Questa ricerca mira a raccogliere informazioni che possano aiutare a migliorare l'efficienza energetica e a capire come funzionano gli ambienti urbani.

#Importanza della Termografia Infrarossa

La termografia infrarossa è utile per misurare la temperatura senza dover toccare gli oggetti osservati. Raccoglie dati sulle differenze di temperatura in vari componenti urbani, come edifici e vegetazione, a un costo inferiore rispetto ad altri metodi. Questa tecnica fornisce immagini che mostrano le temperature superficiali, che possono aiutare i ricercatori a studiare vari problemi urbani.

#Allestimento dell'Osservatorio

L'osservatorio sul tetto è stato installato su due edifici che si affacciano su un campus universitario a Singapore. Raccoglie dati scattando immagini dell'ambiente, aiutando i ricercatori ad analizzare cambiamenti su scala più ampia rispetto a quanto si fa normalmente in studi più piccoli. Il setup include una camera termica, che è posizionata su un dispositivo che le consente di ruotare e catturare immagini da angolazioni diverse.

#Processo di Imaging Termico

Le immagini termiche vengono scattate per valutare la temperatura delle caratteristiche urbane. Ogni immagine raccolta mostra la temperatura superficiale, rappresentata in diversi colori. L'osservatorio è stato progettato per superare le sfide e garantire immagini di alta qualità. È stato posizionato su una piattaforma stabile per evitare disturbi, e il sistema ha una batteria di riserva per rimanere attivo in caso di mancanza di corrente.

#Preprocessing dei Dati

Prima che le immagini termiche potessero essere utilizzate per l'analisi, dovevano essere pulite e elaborate. Le immagini scattate durante la pioggia o quelle sfocate dovevano essere rimosse. Un programma informatico speciale ha categorizzato le immagini per aiutare i ricercatori a concentrarsi sui dati pertinenti. Ogni immagine è etichettata con l'orario in cui è stata scattata, rendendo più facile seguire i cambiamenti di temperatura nel tempo.

#Raccolta Dati Meteorologici

Oltre alle immagini termiche, sono state installate stazioni meteorologiche attorno al campus universitario per raccogliere dati su varie condizioni atmosferiche. Queste stazioni misurano temperatura, umidità, velocità del vento e radiazione solare. Queste informazioni sono importanti perché forniscono contesto per le immagini termiche e aiutano i ricercatori a fare analisi migliori.

#Panoramica del Dataset

Il dataset delle immagini termiche consiste in immagini termiche scattate in due luoghi: Kent Vale e S16. È stata raccolta un totale di 1.365.921 immagini, con ogni immagine classificata in cartelle in base al luogo e alle condizioni in cui sono state catturate. Le immagini sono archiviate in modo da rendere facile per i ricercatori trovarle e utilizzarle.

#Validazione Tecnica

Per garantire l'accuratezza delle misurazioni, è stata eseguita un'analisi di sensibilità. Questo processo ha coinvolto il test di diversi fattori che potrebbero influenzare le letture di temperatura. I ricercatori hanno esaminato varie condizioni per determinare come potrebbero influenzare i dati, assicurandosi che i risultati siano affidabili.

#Calibrazione delle Misurazioni

La calibrazione è essenziale per garantire che le letture di temperatura dalle immagini termiche corrispondano alle temperature reali. Questo è stato fatto confrontando le letture della camera termica con quelle ottenute da sensori di temperatura fisici posizionati nell'area. L'obiettivo era ridurre al minimo le differenze e ottenere letture di temperatura accurate.

#Fattori da Considerare

Quando si interpretano i dati dall'osservatorio, è necessario tenere conto di vari fattori. Questi includono l'ambiente circostante, come edifici e alberi, che possono influenzare la quantità di radiazione infrarossa catturata. I ricercatori devono considerare vari elementi per assicurarsi di ottenere una lettura di temperatura accurata.

#Combinare Dati per l'Analisi

Le informazioni provenienti dalle immagini termiche e dalle stazioni meteorologiche possono essere combinate per fornire una visione complessiva delle temperature urbane. Questo può aiutare a capire i flussi di calore urbani, che si riferiscono a come il calore si muove nell'ambiente. Analizzando insieme questi dati, i ricercatori possono dipingere un quadro più chiaro del clima urbano e dei suoi cambiamenti.

#Applicazioni della Ricerca

I dati raccolti possono essere applicati a vari studi urbani. Per esempio, i ricercatori possono esaminare le isole di calore urbane, che si riferiscono a zone che sono significativamente più calde rispetto ai loro dintorni rurali, e valutare le prestazioni energetiche degli edifici. Le informazioni possono aiutare pianificatori urbani, decisori e ricercatori a prendere decisioni informate per uno sviluppo urbano migliore.

#Importanza della Privacy

La ricerca sottolinea la necessità di proteggere la privacy degli individui. Le immagini termiche non catturano alcuna caratteristica identificativa, come i volti, assicurando che le informazioni personali siano mantenute sicure. Questo è fondamentale, soprattutto quando si utilizzano telecamere che potrebbero invadere la privacy delle persone.

#Disponibilità del Codice

I ricercatori interessati a utilizzare i dati possono trovare codice e istruzioni per elaborare le immagini termiche. Questo facilita ad altri la replica dello studio o l'espansione dei suoi risultati. Condividendo il codice, la comunità di ricerca può collaborare e migliorare il lavoro.

#Conclusione

Questa ricerca presenta un nuovo modo per misurare le temperature superficiali in un ambiente urbano tropicale usando la termografia infrarossa. Raccogliendo e analizzando dati su scala distrettuale, i ricercatori possono ottenere informazioni su come funzionano le aree urbane e come possono essere migliorate. I risultati possono aiutare in varie applicazioni, inclusa l'efficienza energetica e la gestione del calore urbano, portando infine a condizioni di vita migliori nelle città.