能见度是气象观测的重要参数之一。对其进行准确探测,可以为航空、航海、高速公路等领域提供预警,从而避免重大事故的发生,具有重要研究意义。在海雾监测方面,激光雷达在原理上比人工目测法、图像法、透射式能见度仪、前向散射能见度仪等有优势。然而,当前能见度激光雷达没有同时满足探测距离远和时间分辨率高的要求,并且反演算法精度低,因而难以应用在多变的海雾监测之中。本文基于能见度激光雷达系统模拟理论,根据设计目标,对各个硬件部分进行参数优化,得到设计参数和配置,最终研制出能见度激光雷达。在时间分辨率10秒和大多数天气(能见度大于5公里)情况下,白天最大探测距离大于5公里,夜间最大探测距离大于10公里。针对硬件,引入EARLINET质量控制标准对能见度激光雷达进行校准,包括死时间校准、零点校准、重叠因子校准、暗噪声测试、对称性测试、线性度测试、瑞利散射信号拟合测试等,从而保证硬件的可靠性。从激光雷达方程可以看到,方程中含有后向体积散射系数和消光系数两个未知量,而方程只有一个,因而常常需要作一些假设,这也是反演结果误差的来源。所以如何提高反演算法的精度也是一个值得研究的内容。针对能见度反演算法,本文提出了一种高精度水平能见度反演算法。在模拟分析和与前散能见度仪的对比中,都证明了所提算法具有高精度和高稳定性的特点。由于海雾变化迅速且不均匀,在海岸或岛屿等气象观测点的前向散射能见度仪只能获取监测点位的数据,对其观测效果较差。针对这个问题,有创新性地将研制的激光雷达和能见度反演算法应用到海雾监测及预警之中。在上海横沙岛、琼州海峡、舟山群岛的外场试验中,将能见度激光雷达与前向散射能见度仪的能见度数据进行了比对分析。不管在一般还是特殊天气条件下,两者的能见度结果都比较一致。在上海横沙岛的外场实验中,2019年2月能见度激光雷达提前约3个半小时对5公里处的海上轻雾发出了预警。在琼州海峡的外场试验中,2019年春节期间能见度激光雷达成功监测了多次海雾,并密切跟踪海上能见度变化,为春运期间琼州海峡客货运输提供了气象保障。在舟山群岛的外场试验中,2019年的台风期间两台能见度激光雷达经历了台风天气的考验,成功监测了台风前后的海上能见度演变过程,并密切跟踪海上能见度变化,表现出优异的性能。在上海横沙岛、琼州海峡、舟山群岛进行了长时间的测试,验证了能见度激光雷达的可靠性和在海雾监测方面的可行性。