天空光の色に関する測定資料の収集と解析

-50-雲量の自動測定法の開発に関する研究

第5章 天zyぅ干;の10.に関する測宏資料の収集と解析

5. 1 天空光の色に関する測定資料の収集

本研究では、 天空要素からの天空光の色によって空と雲 の判別が可能 であると仮定し、 天空光の色温度を その判別基 準のパラメータとす る。

全 天空 を走査す る装置に色彩輝度計を搭載し、 天空要素からの天空光の 色のデータを取得し、 それに基づい て雲量を測 定するシステムを構築す る。 色彩輝度計で取得した天空光の 色のデータを、 パーソナル ・ コンピ ュータに取り込み、 色温度による空 と雲の判別条件に従っ て即座に 雲量 を算出し、 記録する。 天空光の色温 度による空と雲の判別条件 を求 める ため、 天空光の色度、 輝度、 色温度を測定し、 基礎的検討を行う。

色温 度は、 試料光源の色 度が基準となる黒体の色度と等 しい場合に適 用される54 )。 試料光源の色温度は、 その試料光源と等しい色度をもっ黒 体の絶対温度Kで示す。 黒体のそれぞれの温度における色 度を表す点を 色度図上に示した曲線が黒体放射軌跡である。

一般に光源の色度が黒体 放射軌跡と完全に一致すること はない。 試料 光源の 色度が黒 体放射軌跡上にない場合、 相関 色温度を適用する。 相関 色温度は、 感覚的に等歩度 であるC

C S色度図において、 黒 体放射軌跡に直交する直線を用いて求めることが できる。

昼光 の軌跡は、 色度図上において黒体放射軌跡の若干上部に存在す る。

昼光の軌跡は、 厳密には相関色温度と呼ぶべき であるが、 本研究で は真 の色温度と区別せず、 単に色温度とする。

色彩輝度計は、 原則としてX、 Y、 Zの三刺激値を測定し、 機器の内 部で、演算処理を行って色温度に変換している。

噌』ムFhυ

第5章 天zyぅr.の争Aに関する測fF資料の収集と解析

本研究以前に天空光の色に関する実測は、 ほとんどなかった52，

従って、 本研究では天空光の色の測 定方法の検討から始める。 実測とそ の結果の検討により、 天空光の色の測定方法を確立する。

次いで、 収集 した測定資料に基づき 、 空と雲からの光の色温度の範囲 を検討する。 天空光の色に影響する 要因を検討し、 その要因と、 空 と雲 からの光の色温度との関係を明らかにする。

更に、 求めた 空と雲の判別条件に従って雲量を測定し、 本研究の方法 による 雲量測定の有効性を検証する。 また、 雲量の測定結果と結果に影 響する要因を検討する。

種々の天候や時刻について空と雲 の色を測定し、 基礎測定資料を収集 する。 測定資料の収集方法は、 実測とその結果の検討を行いながら変更 した。 最終的に確立した方法は以下である。

図6に天空光の色の測定 方法を簡易的に図解する。 天空 光の色の測定 には色彩輝度計を使用する。 高度の-450 '"'-900 と方位角の00 '"'-900 を、 それぞれ1 0 ごとに手動で走査できる微動台を三脚の上に取り付け、

その微動台に色彩輝度計を設置し、 天空を走査 する。 天空上に定めた測 定点に ついて天空光を測定し、 その色度、 輝度 、 色温度を出力する 。 太 陽を通る方位線 を測定開始の基準と し、 半天空分について測定する。 こ れは、 ほぼ完全な晴天空や曇天空の場合、 あるいは、 雲の分布が相当に 偏らない限り、 太陽を通る方位線で分割した半天空の双方は、 ほぼ同様 の色特性を示す と仮定したことによる。 データの取得と保管、 及び、、 処 理にはパーソナル ・ コンビュータを利用する。

nL Fhu

第5章 天zyぅ止の争Aに関するj則宏資料の収集と解析

天空光の色の測定と同時に、 その測定点が空であるか雲であるか、 あ るいは、 それ以外かを、 測定者が色彩輝度計のファインダーを通し目で 判断して記録する。 各測定点の色のデータには、 「空」、 「雲」、 「不 明」、 「太陽」、 「障害物」のいずれかのフラッグを付ける。

色彩輝度計による天空走査の前後に 天空状態を観察し、 スケッチする。

目視観測による雲量も記録する。 また、 等立体角射影方式の魚眼レンズ を用いて、 全天空のカラー 写真を撮影する。 1回の撮影にはシャッター

スピードと絞りを変え、 露出の異なった数コマの写真を撮る。 これは 天空の明るさのレンジが広いため、 フィルムのラティテュード注36を超え 雲が飛ぶ場合があることによる。 太陽が見える場合は、 棒の先に付けた 直径9 cmの黒色円板で太陽を遮蔽する。 更に関連する昼光資料として、

グローバル照度、 全天空照度を測定する。

注36 ラテイテュード(latitude)とは、 フィルムや印画紙の適正露光より少々の過不足があっても、

補正して画像を得ることのできる露光許容範囲をいう。 (参考文献57)

qJ 「hU