[发明专利]一种基于新型地基激光雷达网的激光雷达比区域传输方法

说明书

本发明公开了一种基于新型地基激光雷达网的激光雷达比区域传输方法，包括计算选定位置对应气溶胶的激光雷达比与含量；结合历史数据完成对应气溶胶的激光雷达比与含量数据筛选；建立对应气溶胶的激光雷达比与含量之间的非线性回归模型；计算选定位置周围全部太阳光度计观测的对应气溶胶含量；建立传输距离与激光雷达比相对误差两者之间的数学关系；确定激光雷达比区域传输方法的适用范围。利用本发明，先进激光雷达可实现向米散射激光雷达进行激光雷达比区域的传输，在保证激光雷达网观测数据精度的同时，还可控制系统成本。

技术领域

本发明属于地基大气激光雷达组网技术领域，尤其是涉及一种基于新型地基激光雷达网的激光雷达比区域传输方法。

背景技术

激光雷达具有高时空分辨率、高精度与连续监测等优点，被广泛应用于气溶胶观测。地基激光雷达组网观测对于开展多区域气溶胶参数的精确研究，以及全面掌握不同区域间的大气运动变化本质与时空分布演变规律具有重要意义。目前，国际上已经建立了多个地基激光雷达网，例如欧洲气溶胶研究激光雷达网（European Aerosol Research LidarNetwork, EARLINET）、亚洲沙尘激光雷达观测网（Asian Dust and Aerosol LidarObservation Network, AD-Net）与微脉冲激光雷达网（Micro-Pulse Lidar Network,MPLNET）等。其中，以EARLINET为代表的激光雷达网以拉曼激光雷达系统为主，该类型的激光雷达无需假设消光系数和后向散射系数之比（亦称激光雷达比）即可实现气溶胶光学特性参数的精确反演。

除此之外，高光谱分辨率激光雷达也可实现与拉曼激光雷达同样的功能，相比之下高光谱分辨率激光雷达可实现全天时的工作，而拉曼激光雷达通常只能在夜晚工作。但是，类似于高光谱分辨率激光雷达与拉曼激光雷达这一类先进的激光雷达系统结构复杂、成本较高，不易实现大规模的部署。以AD-Net与MPLNET为代表的激光雷达网主要以使用米散射激光雷达系统为主，该类型的激光雷达在反演气溶胶光学特性参数时需要假设激光雷达比，这将导致数据反演的精度较低。然而，米散射激光雷达系统结构较为简单、成本较低，易于实现大规模的部署。

综上所述，目前激光雷达组网中存在使用先进激光雷达系统布置密度较为稀疏，以及使用米散射激光雷达观测数据精度较低的问题，故亟需开发一种实现先进激光雷达向米散射激光雷达参数精度传输的技术。现有的直接参数传输技术可通过拉格朗日混合单粒子轨道（Hybrid Single-Particle Lagrangian Integrated Trajectory, HYSPLIT）模型进行追迹实现，这要求先进激光雷达观测到的气溶胶团正好移动至米散射激光雷达的上空，然而上述情况极少、局限性较大，难以满足大规模激光雷达网的观测需求。

发明内容

本发明给提供了一种基于新型地基激光雷达网的激光雷达比区域传输方法，可以在不增加额外仪器成本的前提下实现了激光雷达网观测数据精度与系统成本之间的平衡。

一种基于新型地基激光雷达网的激光雷达比区域传输方法，所述的新型地基激光雷达网包括布置在中心位置的高光谱分辨率激光雷达模块以及布置在高光谱分辨率激光雷达模块周围的多个米散射激光雷达模块；每个米散射激光雷达模块与高光谱分辨率激光雷达模块的间距不同；

所述的高光谱分辨率激光雷达模块包括在同一位置协同观测的高光谱分辨率激光雷达与对应的太阳光度计；

所述的米散射激光雷达模块包括设置在同一位置协同观测的米散射激光雷达与对应的太阳光度计；

所述的激光雷达比区域传输方法包括以下步骤：

（1）选择需要探究的区域O位置与气溶胶类型，以O位置为中心布置新型地基激光雷达网；分别计算在O位置，且同一时刻高光谱分辨率激光雷达观测的气溶胶激光雷达比与对应的太阳光度计观测的气溶胶含量；

（2）结合O位置气溶胶的历史数据，对步骤（1）所获气溶胶激光雷达比与对应气溶胶含量的数据进行筛选；