[發明專利]一種激光雷達輸送通量計算方法和裝置

在審

• 申請號: 201611151223.3
• 申請日: 2016-12-14
• 公開（公告）號: CN106596362A
• 公開（公告）日: 2017-04-26
• 發明（設計）人: 李倩;張大偉;李令軍;趙文慧;姜磊;張立坤
• 申請（專利權）人: 北京市環境保護監測中心
• 主分類號: G01N15/06
• 分類號: G01N15/06;G01S7/497
• 代理公司: 北京超凡志成知識產權代理事務所(普通合伙)11371
• 代理人: 譚承世

技術領域

本發明涉及環境監測領域，具體而言，涉及一種激光雷達輸送通量計算方法和裝置。

背景技術

激光雷達(LIDAR)是目前探測顆粒污染物(Particle Mater簡稱PM，也稱為大氣氣溶膠)垂直分布的最有效手段。目前探測顆粒污染物的方法主要包括：通過激光雷達獲取探測區域的顆粒污染物的消光系數產品，通過多普勒風廓線雷達獲取探測區域的風場數據，然后利用風廓線雷達提供的風場數據結合激光雷達的消光系數產品，計算探測區域的顆粒污染物的輸送通量。

在目前的顆粒污染物探測方法中，主要是利用多普勒風廓線雷達(Doppler Wind profile radar)獲取風場數據，但是，多普勒風廓線雷達非常昂貴，價格高達數百萬且普及度很低；并且，一臺風廓線雷達往往只能探測一定區域范圍的風場資料，而如果監測區域較大，則需要多臺風廓線雷達，實現難度更大。

發明內容

有鑒于此，本發明實施例的目的在于提供一種激光雷達輸送通量計算方法和裝置，以降低投入成本低且提高了使用普及度。

第一方面，本發明實施例提供了一種激光雷達輸送通量計算方法，所述方法包括：

獲取激光雷達采集的顆粒污染物的消光系數以及獲取再分析模式氣象資料；所述再分析模式氣象資料包括：風場數據和濕度數據；

根據所述再分析模式氣象資料中的濕度數據對所述消光系數進行濕度訂正，得到干氣溶膠消光系數；

根據所述干氣溶膠消光系數以及所述干氣溶膠消光系數與地面監測顆粒污染物濃度的預設折算關系，計算地面監測顆粒污染物質量濃度；

根據所述地面監測顆粒污染物質量濃度和所述再分析模式氣象資料中的風場數據，計算所述激光雷達輸送通量。

結合第一方面，本發明實施例提供了第一方面的第一種可能的實施方式，其中，所述獲取激光雷達采集的顆粒污染物的消光系數，包括：

讀取激光雷達采集的顆粒污染物的消光系數和所述激光雷達的退偏比；

根據所述消光系數和所述退偏比，識別非顆粒污染物對應的消光系數；

對所述非顆粒污染物對應的消光系數進行剔除處理，得到剩余的氣溶膠消光系數。

結合第一方面，本發明實施例提供了第一方面的第二種可能的實施方式，其中，所述根據所述再分析模式氣象資料中的濕度數據對所述消光系數進行濕度訂正，得到干氣溶膠消光系數，包括：

獲取所述再分析模式氣象資料中濕度數據中的相對濕度數據；

按照以下公式對所述激光雷達采集的消光系數和所述相對濕度數據進行計算：F(RH)＝1/(1-RH)，得到干氣溶膠消光系數；其中，F(RH)表示計算濕增長因子的函數，RH表示相對濕度且RH為自變量。

結合第一方面的第二種可能的實施方式，本發明實施例提供了第一方面的第三種可能的實施方式，其中，所述根據所述干氣溶膠消光系數以及所述干氣溶膠消光系數與地面監測顆粒污染物濃度的預設折算關系，計算地面監測顆粒污染物質量濃度，包括：

根據預設高度的干消光系數與對應時刻地面監測的預設可吸入顆粒物指標建立對應的折算關系：K＝PM/KEX_d；其中，K表示地面監測顆粒污染物質量濃度與干氣溶膠消光系數之間的折算系數狀況；PM表示地面監測顆粒污染物的質量濃度；KEX_d表示干氣溶膠消光系數；

根據所述干氣溶膠消光系數以及折算關系：K＝PM/KEX_d，計算地面監測顆粒污染物濃度數據：PM_i＝K*KEX_d_i；其中PM_i表示高度層i的顆粒污染物質量濃度；KEX_d_i表示高度層i的干氣溶膠消光系數。

結合第一方面的第三種可能的實施方式，本發明實施例提供了第一方面的第四種可能的實施方式，其中，所述再分析模式氣象資料還包括：多個氣壓高度數據和多個溫度數據；所述根據所述地面監測顆粒污染物質量濃度和所述再分析模式氣象資料中的風場數據，計算所述激光雷達輸送通量之前，還包括：

利用拉普拉斯壓高公式將所述再分析模式氣象資料中的氣壓高度轉換為位勢高度；其中，z表示位勢高度；Z1表示前一層的高度，Z2表示上一層的高度且Z1和Z2分別代表每一個高度層里上下兩個面的高度；t表示氣壓高度對應的溫度數據；P表示氣壓，P1和P2分別表示相鄰兩層的氣壓；

對轉換得到的位勢高度進行插值處理，得到與所述激光雷達的高度耦合的位勢高度。