风矢量结构及意义

风矢量由2部分组成，分别为风向杆与风羽（或风三角）。

风向杆：指出风的来向，表示为一根竖线。杆长约0.6～0.8厘米。杆的一端止于站圈（或站点上空某高度处），另一端指向风的来向，并在杆的末端填写风羽。风向常用8个方位（东、东南、南、西南、西、西北、北、东北）表示，在气象观测记录上则使用16个方位（除8个方位之外还有：北东北、东东北、东东南、南东南、南西南、西西南、西西北、北西北）表示。

风羽：分别用长划线和短划线或者与风三角组合的方式表示风速的大小，垂直于风向杆末端顺时针向一侧（北半球）。一条长划线表示4米/秒，一条短划线表示2米/秒（风三角表示20米/秒）。

风矢量是按极坐标方式，以正北为基准，根据风向和风速大小所画的线。按顺时针方向，自正北方向线到矢线间的夹角度数为风的来向，矢线的长度与风速大小成正比。

在天气图上，有两种表示风向的标志，一种是短箭头，另一种即为风矢量。前者只能表示风向，即箭头所指为风的去向；后者能同时表示风向及风速，形如英文字母“F”。

风速测量的实现方法有很多种，下面是常用的一些风速测量方法的总结，这些方法利用不同的测量原理，每种方法都有自己的特点。

风车型风速传感器

将对称叶片摆任何角度做成风车架，迎风时风车架将转动，其转速与风速成正比关系。为提高测量性能就必须研究其叶片的几何形状、尺寸与回转面呈的角度，最佳升阻比以及叶片数量等参数。为此研制出风车转速与风速成线性正比关系的仪器。

风杯风速传感器

自从130多年前鲁宾逊推出4杯风速表以来，经过很多年改进与演变，如今这种仪器多采用三杯锥形杯的风杯架，而且杯径与架臂之比也有了比较科学的依据。风速与风杯的转速大致呈线性关系。

风压式风向风速传感器

利用半导体工艺制成P型或N型应变片，风压作用于应变片会使其电阻值发生变化，然后利用电路将电阻变化转变成电压（或电流）进行测量。通过比较电路选出最大风压值的孔（装有压敏元件）作为风向，风速则是先把各压敏元件所受风压消去负压后，再加以合成正压而得。

声学风速表

声学测风速中，超声波测风法应用的比较广泛，测量方法主要有脉冲声程时差法、相位差法和频率差法等。从精度、稳定度、测量范围及杂音等多方面因素考虑，目前多用脉冲声程时差法。超声波风速计是利用两个方向的风速输出以矢量合成而同时得到风向和风速的。

风向测量

风向测量最常用的方法主要有以下几种：第一种就是常用的风向标法，这也是风杯风标式测风仪的测量方法。风向标又分以下几种：

（1）矩形平板单叶风标，其结构简单，提供的测量数据也可靠，但对风感应灵敏度差，振动衰减也不好。

（2） 张角双叶风标，该结构可以增加低风速时的转矩，对风具有较大的灵敏度，但结构复杂，制造相对困难。

（3） 尾翼风标，这是螺旋风速风向仪通常采用的风向标。其具有美观的流线型，灵敏度高，静特性好。

第二种方法就是前文所提到的超声波测风仪所采用的测风方法，其采用超声波探头摆成三角形状利用超声波各个接收探头间的顺风逆风时间差进行计算得到风向风速值。另外还有一些新颖的方法，例如有人研究利用仿生学原理的触须传感器来测量风向，该种传感器灵敏度高，结构简单，造价低廉，对测量风速也有很好的效果。不过目前该种传感器还处于理论研究阶段，离真正实用还有一定的差距。

风矢量包含风速和风向信息。有效地监测风矢量信息，不仅可以为人们提供日常出行的参考，同时可为监测各种天气气候灾害提供依据。强烈天气和气候系统的缓变和突变对国家安全的很多方面产生影响，需要从战略高度为军事安全、国土安全、公共安全、环境安全、生态安全、能源安源、粮食安全、水资源安全等方面提供全方位气象保障服务。

无论是气象应用还是风能利用，首要的任务就是准确获得风矢量信息。高质量风矢量测量仪器的设计将为气象应用与风能利用提供有力的数据。 2100433B

矢量之间的运算要遵循特殊的法则。矢量加法一般可用平行四边形法则。由平行四边形法则可推广至三角形法则、多边形法则或正交分解法等。矢量减法是矢量加法的逆运算，一个矢量减去另一个矢量，等于加上那个矢量的负矢量。A-B=A (-B)。矢量的乘法。矢量和标量的乘积仍为矢量。矢量和矢量的乘积，可以构成新的标量，矢量间这样的乘积叫标积；也可构成新的矢量，矢量间这样的乘积叫矢积。例如，物理学中，功、功率等的计算是采用两个矢量的标积。W=F·S，P=F·v，物理学中，力矩、洛伦兹力等的计算是采用两个矢量的矢积。M=r×F，F=qv×B。

我国各地兴建的许多地下停车场，不仅安装大量光源，并且24小时照明，浪费了大量电能。矢量照明的应用即当有人、车出入需要照明时，系统会在高亮状态下运行，反之则保持节电的低亮状态，比传统照明方式节电80%以上。

矢量照明的原理即矢量图像的原理。矢量图像由被称为矢量的数学对象定义的线条和曲线组成。 矢量根据图像的几何特性描绘图像。 例如，矢量图形中的靴带由特定的宽度和长度定义，设置在特定位置，并以特定颜色填色。 不论是移动靴带、调整其大小，还是更改其颜色，都不会降低图形的品质。同样光束也可以根据不同的照明需要和照明环境、照明风格设计进行调整，即达到了视觉美化效果，也保证了光源质量。

传统照明只有一个单一的亮度指标，只调明暗，而矢量照明则是一个多维度、多参量照明。相对传统照明而言，它的优势更加明显：不仅能调明暗，还能调色温、色调，如可以根据个人喜好和场所需要调成偏绿、偏蓝、偏红等不同风格。LED光源出现后，把照明的概念拓展了，不光是一个照亮的问题，更重要的是发挥了一种环境渲染、改变氛围、增加情趣、调节情绪、改变心情的功能，从而给照明灯具赋予了新的内涵。2100433B

矢量，数学术语，又称向量。既有大小又有方向的量。一般来说，在物理学中称作矢量，在数学中称作向量。在计算机，矢量图可以无限放大永不变形。

矢量的概念实际上根源于格式塔心理学对人的视知觉的研究。格式塔心理学建立在大量实证的基础之上，主要研究人的知觉。格式塔心理学认为，我们人类在感知环境时，总是倾向于在头脑中去填充信息的缺失，使其成为易于掌控的完整的图案和形态。

比如下图。图1A图中的完形结果是左面的两个圆是一组，而图1B图的完形结果是右面的两个圆是一组。通过那两个鼻子，三个图形的位置并没有变，我们改变了三个圆之间的“力”。 图1　A图中左面两个圆之间的“引力”较大，让我们认为它们俩是一组。而图1B图中的两个小鼻子，为右面的两个圆形之间添加了一个更强大的吸引力，大过了左面两个圆之间的吸引力，我们觉得它们俩成了一组。 　由于心理完形的存在，对图像的认识，人们就具有了共通的倾向性。这被格式塔心理学称为“力”。 　在电影中，这种屏幕内的力引导观众的实现从一点到另一点。这样的力具有方向和强度，被称为“矢量”。

矢量图像，也称为面向对象的图像或绘图图像，在数学上定义为一系 列由线连接的点。矢量文件中的图形元素称为对象。每个对象都是一个自成一体的实体，它具有颜色、形状、轮廓、大小和屏幕位置等属性。既然每个对象都是一个自成一体的实体，就可以在维持它原有清晰度和弯曲度的同时，多次移动和改变它的属性，而不会影响图例中的其它对象。这些特征使基于矢量的程序特别适用于图例和三维建模，因为它们通常要求能创建和操作单个对象。基于矢量的绘图同分辨率无关。这意味着它们可以按最高分辨率显示到输出设备上。