基于米散射的气溶胶多参数自动提取算法研究与软件设计

来源 :中国科学院合肥物质科学研究院 | 被引量 : 0次 | 上传用户:bluebirdmengmeng
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大气气溶胶对人们的生产生活有着重要的影响,气溶胶的消光系数、质量浓度、云层参数以及受气溶胶制约的能见度等众多参数为大气环境监测所关注。米散射激光雷达是气溶胶监测的有力工具,然而,当前的激光雷达大都不能直接给出人们所关注的气溶胶各项参数,这严重制约了激光雷达的应用。因此激光雷达在监测气溶胶时,实现气溶胶各参数的自动提取是迫切需要解决的问题。论文研究了米散射激光雷达气溶胶多参数自动提取算法及相关的软件设计。   气溶胶消光系数既表征了气溶胶的光学特征,又是提取其他参数的基础。论文首先探讨了利用激光雷达反演气溶胶消光系数的传统方法,然后提出了一种基于Madaline网络的消光系数自动提取算法。论文在分析气溶胶消光系数和质量浓度之间关系的基础上,给出了一个稳定条件下利用消光系数反演质量浓度的基本模型。然后进一步分析了气象条件对气溶胶垂直分布的影响,给出了温湿度修正模型,在上述模型的基础上实现质量浓度的自动提取。云气溶胶参数受到多方关注,论文研究了云气溶胶回波信号的特点,给出了一个利用雷达回波信号直接提取云层参数的记忆式滑动窗口积分算法。气溶胶是能见度的制约因素。根据能见度与气溶胶消光系数的关系,论文分别给出了计算垂直能见度和水平能见度的自动反演方法。   论文详细给出了气溶胶多参数自动提取软件的设计思路。利用先进的面向对象程序设计方法,阐述了激光雷达系统监控、用户设置参数管理、激光雷达数据获取、气溶胶特性多参数自动提取算法等的软件实现,提出了多种保证软件可靠性和可扩展性的方案。论文对多次外场实验的气溶胶特性参数数据进行了分析,对比了不同算法获得数据的相关性,表明软件在实际应用中取得了良好的效果。
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