随着我国经济的持续飞速发展和城镇化进程的加快,环境问题受到了各界愈来愈多的关注,霾已经从一种天气现象转变为一种污染现象。霾的本质是人为释放的大量细粒子气溶胶,目前对于霾的判识没有统一的标准,主要是能见度和相对湿度以及大气成分指标相结合来判别霾现象,而关于霾天气溶胶的垂直分布特征的检测还较少。微脉冲激光雷达可以实现对悬浮气溶胶粒子的远距离、高时空分辨率观测,已经成为探测霾天大气气溶胶垂直分布特征的有效途径。本文对大连市的非霾日、不同强度霾日进行了筛选统计,并利用大连市气象局2015年3月到2017年2月的微脉冲激光雷达实测回波数据对大连市非霾与不同强度霾日的大气气溶胶垂直分布情况进行了分析,研究了基于微脉冲激光雷达的霾强度检测算法。本文主要工作如下:(1)由于实际收到的激光雷达回波信号十分微弱,而阳光背景噪声、激光雷达系统噪声等会进一步干扰原始回波信号,进而降低了激光雷达的有效探测距离与精度。因此,基于激光雷达回波信号的特点,本文提出了一种EEMD和互信息相结合的信号去噪方法(EEMD-MI)。EEMD-MI算法的去噪性能较好,与WT法、FFT法相比,EEMD-MI去噪算法提高了降噪后信号的输出信噪比,得到了较低的均方误差,并且在视觉上也明显得到了改进。(2)针对气溶胶消光系数边界值难以确定的问题,提出了一种基于横向Steffensen型3阶方法求解大气气溶胶消光系数边界值的新算法,并结合Fernald算法实现了消光系数的准确反演。经实验验证,本文所提算法的收敛速度能提高到3阶,能快速收敛到消光系数边界值,结合Fernald算法进一步得到较准确地大气消光系数。(3)利用微脉冲激光雷达实测回波信号对大连市的大气气溶胶垂直分布进行了研究,霾天的气溶胶消光系数比无霾的更强,霾程度较重的天气消光系数也随之增加。随着高度上升,气溶胶含量减小,消光系数也减小。分析了轻度霾、中度霾、重度霾气溶胶消光系数垂直分布的季节变化,不同季节的消光系数变化范围有明显差异。(4)结合不同强度霾天气时大连市的大气气溶胶消光系数的垂直分布特征,提出了一种改进的K-nearest neighbor(KNN)算法应用于基于激光雷达的霾强度检测研究,该算法为k个近邻分配不同的权值,以降低样本数量以及k值敏感性所带来的的影响。实验结果表明,在k取不同值时,我们提出的基于改进的KNN算法的霾程度判识方法的精度总体上都比DWKNN算法,WKNN算法和KNN算法的精度高。也就是说,随着k值的增加,在分类精度、查全率、查准率和F1测量值上,本文提出的改进KNN算法比其他三种方法都有了改进。