[發明專利]一種基于ArcGIS的多波長激光雷達數據處理方法

在審

• 申請號: 202010163130.2
• 申請日: 2020-03-10
• 公開（公告）號: CN111273253A
• 公開（公告）日: 2020-06-12
• 發明（設計）人: 舒暢;毛建東;劉亞鵬;張海倫;王星凱
• 申請（專利權）人: 趙虎
• 主分類號: G01S7/48
• 分類號: G01S7/48;G01S17/95
• 代理公司: 成都明濤智創專利代理有限公司 51289
• 代理人: 練蘭英

本發明公開了一種基于ArcGIS的多波長激光雷達數據處理方法，先利用多波長激光雷達采集探測區域內氣溶膠信息，再將采集到的信息通過Klett算法反演得到氣溶膠光學數據，最后將得到的數據在ArcGIS上用自然鄰域法進行分組插值，繪制出距離與消光系數的關系圖。本發明提供的數據處理方法對數據進行處理后繪制出的距離?消光系數關系圖配置有地理信息，能直觀地顯示氣溶膠的時空分布范圍及走向，為人們快速確定污染源位置和濃度提供了有效的數據支撐。

技術領域

本發明涉及大氣遙感探測技術領域，尤其是涉及一種基于ArcGIS的多波長激光雷達數據處理方法。

背景技術

多波長激光雷達是利用激光作為光源，集合光電檢測與微弱雷達信號處理技術于一體的遙感探測儀器，是一種高時空分辨率、實時監測大氣氣溶膠、云及研究其垂直分布、成分和光學厚度等特征的有力工具。其光譜范圍寬，可獲取氣溶膠光學參數豐富，因此用多波長激光雷達來探測大氣特性，已成為當今大氣遙感探測的主流技術。

但是傳統的多波長激光雷達反演數據通過處理后一般只能繪制散點圖、折線圖、THI圖等，需要通過后續分析來判斷氣溶膠粒子的擴散范圍和時空分布，分析處理較為復雜，其無法直觀在地圖上具體位置顯示氣溶膠時空演變過程，不能精確的描述污染源的地理信息和時空分布，無法為環保部門提供有效的數據支撐，同時普通人也難以看懂觀測結果，無法做到普及使用。

發明內容

為了解決上述問題，本發明提供一種基于ArcGIS的多波長激光雷達數據處理方法，能在地圖上可視化顯示探測區域內的氣溶膠時空分布范圍及走向，結果更為直觀，普通人也能看懂。

本發明為了實現上述目的具體采用以下技術方案：

一種基于ArcGIS的多波長激光雷達數據處理方法，先利用多波長激光雷達采集探測區域內氣溶膠信息，再將采集到的信息通過Klett算法反演得到氣溶膠光學數據，最后將得到的數據在ArcGIS上用自然鄰域法進行分組插值，繪制出距離與消光系數的關系圖。

更進一步地，在繪制距離與消光系數的關系圖時，設置多個氣溶膠濃度范圍區間，不同區間對應不同的顏色，以用不同顏色來表示氣溶膠濃度的變化的梯度。

更進一步地，其特征在于，多波長激光雷達從不同方向上進行測量，每次測量記錄數據分為時間和電壓兩組，記錄長度為9000-10000個點數據。

更進一步地，氣溶膠信息具體處理方程式如下：

激光雷達方程如下：

式中P(R)為信號回波強度，P₀是發射強度，η₀為光學元件的總效率，Y(R₀)是發射和接收光束的幾何重疊因子，c為光速，t_p為激光脈沖寬度，A_R為卡塞格林望遠鏡孔徑面積，β(R)為后向散射系數，α(r)為消光系數；

令得到

假設dβ/dR＝0，得到

α(r)＝-dS/2dR (3)

假設β(R)＝C₀α(R)^k，R≤R_m，那么在高度R處的消光系數可以表示為:

其中，C₀是常數，k的取值由激光雷達發射束的波長和氣溶膠類型決定，取值范圍是0.67～1.0，假設k的取值一定。

更進一步地，插值方法為自然鄰域法、反距離權重法或克里金法中的一種。

本發明的有益效果如下：