[發明專利]基于激光雷達衛星的地基激光雷達氣溶膠反演方法及系統

有效

• 申請號: 202110691457.1
• 申請日: 2021-06-22
• 公開（公告）號: CN113341432B
• 公開（公告）日: 2023-10-24
• 發明（設計）人: 鐘琬溱;馬昕;龔威;韓舸;史天奇;張豪偉;邱若楠;張家興;王成義;王苗苗
• 申請（專利權）人: 武漢大學
• 主分類號: G01S17/95
• 分類號: G01S17/95;G01S7/48
• 代理公司: 武漢科皓知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 42222
• 代理人: 嚴彥

1.一種基于激光雷達衛星的地基激光雷達氣溶膠反演方法，其特征在于：結合地基和星載激光雷達以提高氣溶膠廓線濃度反演的精度，反演過程包括如下步驟，

步驟1，基于間接平差利用地基激光雷達和星載激光雷達測得的方程解算一個周期內的氣溶膠消光后向散射比的廓線；

步驟2，根據星載激光雷達的分層AOD產品，確定起始邊界點高度以及該高度的氣溶膠特性，確定后向積分的起算數值；

步驟3，根據步驟1確定的氣溶膠消光后向散射比和地基激光雷達的信號利用Fernald方法推導的氣溶膠消光系數公式，計算得到一定高度下氣溶膠消光系數，進一步得到氣溶膠光學厚度。

2.如權利要求1所述的一種基于激光雷達衛星的地基激光雷達氣溶膠反演方法，其特征在于：步驟1實現方式包括如下處理，

1)在星載激光雷達經過區域下設置監測站點，在衛星過境時間段內進行地基激光雷達觀測，從而在距地高度r處獲得多個地基激光雷達方程和一個星載激光雷達方程；根據星載和地基激光雷達觀測過程中的信噪比構建權重矩陣；

2)將步驟1)所得數據帶入間接平差的模型進行解算，得到高度r處的后向散射系數和光學厚度，計算得到高度r處氣溶膠消光后向散射比；

3)綜合各高度的氣溶膠消光后向散射比，繪制一個周期內的氣溶膠消光后向散射比的廓線。

3.如權利要求1所述的一種基于激光雷達衛星的地基激光雷達氣溶膠反演方法，其特征在于：步驟2實現方式包括如下處理，

在污染嚴重或天氣質量不佳的觀測時間內，先通過地載激光雷達確定激光能到達的數據較為穩定的高度，作為標定高度；再利用衛星的分層AOD產品，獲得標定高度處的氣溶膠后向散射系數和消光系數。

4.如權利要求1所述的一種基于激光雷達衛星的地基激光雷達氣溶膠反演方法，其特征在于：步驟3中，根據Fernald方法推導的后向積分公式，根據氣溶膠消光系數與后向散射系數的關系，求出氣溶膠消光系數，得到邊界點Z_c以下高度的氣溶膠消光系數。

5.如權利要求1或2或3或4所述的一種基于激光雷達衛星的地基激光雷達氣溶膠反演方法，其特征在于：用于在污染較為嚴重、天氣狀況不佳時，通過地基激光雷達和星載激光雷達相結合的手段輔助以平差，降低天氣對激光雷達的限制，為研究氣溶膠以及氣候變化提供更精確的數據。

6.一種基于激光雷達衛星的地基激光雷達氣溶膠反演系統，其特征在于：用于實現如權利要求1-5任一項所述的一種基于激光雷達衛星的地基激光雷達氣溶膠反演方法。

7.根據權利要求6所述基于激光雷達衛星的地基激光雷達氣溶膠反演系統，其特征在于：包括以下模塊，

第一模塊，用于基于間接平差利用地基激光雷達和星載激光雷達測得的方程解算一個周期內的氣溶膠消光后向散射比的廓線；

第二模塊，用于根據星載激光雷達的分層AOD產品，確定起始邊界點高度以及該高度的氣溶膠特性，確定后向積分的起算數值；

第三模塊，用于根據第一模塊確定的氣溶膠消光后向散射比和地基激光雷達的信號利用Fernald方法推導的氣溶膠消光系數公式，計算得到一定高度下氣溶膠消光系數，進一步得到氣溶膠光學厚度。

8.根據權利要求6所述基于激光雷達衛星的地基激光雷達氣溶膠反演系統，其特征在于：包括處理器和存儲器，存儲器用于存儲程序指令，處理器用于調用存儲器中的存儲指令執行如權利要求1-5任一項所述的一種基于激光雷達衛星的地基激光雷達氣溶膠反演方法。

9.根據權利要求6所述基于激光雷達衛星的地基激光雷達氣溶膠反演系統，其特征在于：包括可讀存儲介質，所述可讀存儲介質上存儲有計算機程序，所述計算機程序執行時，實現如權利要求1-5任一項所述的一種基于激光雷達衛星的地基激光雷達氣溶膠反演方法。